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1、生物配體模型(Biotic Ligand Model,BLM)是直接定量的以生物敏感性和水體水化學(xué)為基礎(chǔ)來評價金屬的生物有效性的工具,該模型綜合了生理學(xué)、化學(xué)、計算機(jī)科學(xué)以及毒理學(xué)的發(fā)展成果。BLM充分考慮了影響金屬對生物毒性的3個因素:濃度、絡(luò)合、競爭。也就是說,金屬對生物的毒性首先取決于自由金屬離子在溶液中的活度,而金屬自由離子又與總金屬的濃度有關(guān),并同時受無機(jī)配體及有機(jī)配體絡(luò)合的影響。
聯(lián)合毒性作為環(huán)境毒理學(xué)的一個重要研
2、究方向。聯(lián)合作用也被稱為交互作用,凡是兩種或兩種以上的化學(xué)物同時或短期內(nèi)先后相互作用于機(jī)體所產(chǎn)生的綜合毒性作用,稱為化學(xué)物的聯(lián)合毒性作用(joint toxic effect或combined toxic effect)[28]。金屬污染廣泛存在于土壤和水體中,因其不可降解性及在土壤和水體沉積物中的高蓄積性,特別是毒性較強(qiáng)的重金屬的生物毒性一直是人們研究的熱點。而在現(xiàn)實環(huán)境中,金屬元素一般不會單獨存在,更多的存在方式是兩種或多種污染物同
3、時共存于環(huán)境中,而各種金屬元素的性質(zhì)大不相同,有些是生物生長的必需因素(如Cu、Zn、Ni),而有些是非必需的、具有更強(qiáng)的毒性(如Pb、Hg、Cd)。它們作用于生物體過程中,會發(fā)生與單一污染物作用不同的聯(lián)合毒性作用。而目前的評價體系,污染物的生態(tài)風(fēng)險評價多是以評價單一物質(zhì)的效應(yīng)為基礎(chǔ)。研究金屬之間的聯(lián)合作應(yīng)該會更加接近環(huán)境的真實性,對金屬聯(lián)合毒性作用機(jī)理的研究會更深入。由于自然環(huán)境的復(fù)雜性,更增加了金屬聯(lián)合毒性研究的難度。因此,研究混合
4、物對生物學(xué)效應(yīng)間的相互作用,及這些交互作用對總體毒性的影響,對進(jìn)一步闡述金屬聯(lián)合毒性的機(jī)理,更好地評價及預(yù)測重金屬聯(lián)合毒性的作用具有重要研究意義。
本文中,首先以重金屬 Cd做為目標(biāo)金屬,用單細(xì)胞藻類萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的短期生物累積實驗來驗證BLM的一些假設(shè)。結(jié)果表明, Cd單獨暴露下,藻體內(nèi)生物積累過程可用米門方程(Michaelis-Menten equation)來描述。計算得
5、到 Cd傳輸位點的最大吸收通量 Jmax為(8.312±0.034)×10-12 mol·cm-2·s-1,該位點的半飽和系數(shù)(米門系數(shù)) KM=(1.012±0.032)×10-6M,穩(wěn)定常數(shù)KCd=0.988×106M-1;Pb在藻體內(nèi)的生物積累過程同樣可以用米門方程描述,計算得到Pb傳輸位點的最大吸收通量Jmax為(1.28±0.039)×10-11 mol·cm-2·s-1,該位點的半飽和系數(shù)(米門系數(shù)) KM=(3.56±0.
6、34)×10-7M,穩(wěn)定常數(shù)KPb為2.81×106M-1。Cd和Pb的競爭實驗中,當(dāng)固定Cd的濃度,其吸收通量隨Pb的增加而顯著降低;固定Pb的濃度,其吸收通量隨Cd的增加略有降低。表明Pb和Cd可能存在相同的傳輸位點,且Pb對傳輸位點的結(jié)合能力要遠(yuǎn)大于Cd。在低濃度Pb和Cd的混合暴露溶液中,短時間內(nèi)綠藻對Pb的生物積累量會遠(yuǎn)大于Cd。研究結(jié)果表明BLM可用于描述低濃度下Cd和Pb的競爭關(guān)系,為BLM在混合金屬中的應(yīng)用提供了理論參考
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