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重金属污染已经成为全球性的环境问题。由于矿业冶炼的发展、有色金属合金的大量生产、煤炭等矿物燃料的燃烧、杀虫剂等农药的广泛使用及火山喷发、岩石风化等各种人类活动或自然来源，使得重金属污染对环境造成的影响越来越严重。重金属若进入水体，会对水生生态系统存在潜在的威胁。而有关铬(Cr)和砷(As)这两种（类）金属的研究报道比较少，特别是淡水生物的毒理学数据（包括累积、亚细胞分布及毒性效应）相对不足，而它们在水生生物体内的毒性作用机制更是缺乏深入系统的研究。针对两种重金属Cr和As的水生毒理学研究现状，本论文选用几种典型的淡水动物为研究对象，对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的累积及毒性效应进行了相关研究。主要包括以下四个方面的内容: 首先，开展了水相及食物相两种不同暴露途径下日本鳉鱼(Oryzias latipes)对Cr(Ⅵ)的累积及毒性响应研究。结果发现，水相(16.0 mg/L)条件下暴露6天，肝、鳃、消化道、性腺中的Cr含量均显著增加，而食物相途径暴露下仅消化道中的Cr含量明显升高，这说明水相暴露可能是日本鳉鱼Cr累积的主要途径。肝组织的亚细胞分布结果表明，累积（或结合）Cr最多的组分是热稳定蛋白(HSP)。在抗氧化系统等生物指标的测定结果中，过氧化氢酶(CAT)和脂质过氧化反应(TBARS)是最敏感的两个生物指标，且水相暴露途径的毒性响应相对比较敏感。另外，乙酰胆碱酯酶(AChE)和α-葡糖苷酶(α-Glu)在以后重金属的毒理学研究中也可用于对水生生物的毒性评估。 其次，研究了麦穗鱼（Pseudorasbora parva）对水相As(Ⅴ)的累积及毒性响应机制。先将麦穗鱼暴露于不同浓度梯度（0，1.11，2.21，4.42，8.85 mg/L）的As(Ⅴ)中8天，结果显示，As在鱼体内的含量仅于最高浓度暴露下存在显著差异，但As在鱼体内的累积量与暴露浓度之间呈现良好的线性关系。而后，将麦穗鱼暴露于88.5μg/L的As(Ⅴ)下6天，结果显示鱼体内丙二醛(MDA)的浓度显著升高，AChE酶活性显著降低，而其他抗氧化剂等指标均无明显变化。由此证明，麦穗鱼对As(Ⅴ)的累积较低，88.5μg/L的As(Ⅴ)仍然对麦穗鱼造成了一定程度的伤害。 再次，开展了正颤蚓（Tubifex tubifex）对水相As(Ⅴ)的毒性响应机制研究。将正颤蚓暴露于不同浓度梯度(0，88.5，177，354，708μg/L)的As(Ⅴ)中5天，结果显示，抗氧化系统(CAT, GST, GSH)、脂质过氧化(TBARS)及乙酰胆碱酯酶(AChE)的数据均无统一的规律性，仅在个别处理中出现显著性差异。这一结果可能说明，正颤蚓作为一种底栖生物对污染物的耐受性较高，或者试验中所设置的浓度和时间未足以对该物种引起明显的毒性效应。 最后，开展了大型蚤（Daphnia magna）对As(Ⅴ)抗性的多代选择研究。将大型蚤在亚致死浓度（8.0 mg/L）的As(Ⅴ)环境下连续进行5代人工选择，其对As(Ⅴ)的耐受性增强，说明F5代大型蚤可能已经进化出了对As(Ⅴ)的抗性。而这种抗性的获得是通过减少繁殖后代的数量为代价实现的，包括平均每窝的产仔量(brood size)及一生中繁殖的总数量(fecundity)。