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目前，大多数关于污染物对生态系统影响的研究往往仅针对一种单一的污染物。然而事实上，生态系统中人和其它生物都处于多种污染物质的复合暴露之下。重金属和多环芳烃均为土壤生态系统中的常见污染物。而且这两种污染物常常在受污染土壤中被同时检测出。多环芳烃和重金属可能从点源被同时释放到环境中的一个典型例子是在木材保存过程中使用的杂酚油和含有多种重金属的浸渍剂。
本研究采用两种不同的暴露系统(滤纸接触试验、人工土试验)考察了在实验室模拟条件下重金属镉和多环芳烃芘单独和复合暴露不同时间后(48h、14d、28d)在个体层次(存活率、体重)和组织细胞层次(抗氧化和代谢系统酶)对赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)产生的影响。
研究表明，在滤纸接触试验中，镉显著降低了蚯蚓的存活率并在最高亚致死浓度(10-3mg/cm2)诱导了蚯蚓体内过氧化氢酶和谷胱甘肽转移酶的活性。而芘在研究的浓度范围内(10-4～10-1mg/cm2)既没有影响蚯蚓的存活率也没有影响其体内两种酶的活性。在滤纸接触试验的复合处理中，芘和镉对蚯蚓存活率和谷胱甘肽转移酶活性的影响表现出明显的拮抗效应。
在急性人工土试验中，镉的最高浓度(800mg/kg)处理中蚯蚓全部死亡，而在其余较低浓度(50～400mg/kg)处理中，蚯蚓的存活率并未受到影响。芘对蚯蚓存活率的影响呈现出一定的剂量效应关系。两种污染物都能够显著的降低蚯蚓的体重。芘和镉在单独急性暴露后均能够诱导蚯蚓体内过氧化氢酶和谷胱甘肽转移酶的活性，说明两者的代谢和生物转化均通过第二阶段酶催化解毒机制，并在此过程中导致了活性氧类物质的产生。复合处理中，当向不同浓度的芘(40～320mg/kg)中加入一定浓度的镉(200mg/kg)时，蚯蚓的存活率要高于芘单独暴露下的相应处理，揭示了镉对芘的致死效应的拮抗作用。同时从效应阈浓度来看，芘也表现出对镉诱导谷胱甘肽转移酶活性的拮抗效应。而从诱导水平看来，镉的加入能够进一步提高芘对谷胱甘肽转移酶活性的诱导水平。
在慢性人工土试验中，镉(50～400mg/kg)单独暴露下蚯蚓的存活率仍然未见降低。芘单独暴露下仅最低两个浓度(40,80mg/kg)处理中还能发现存活的蚯蚓。镉仍然能够显著的诱导蚯蚓体内的谷胱甘肽转移酶活性，并依然呈现出较为明显的剂量效应关系，这说明蚯蚓体内的第二阶段酶催化解毒系统能够对镉进行持续的生物转化和代谢。在急性暴露后出现了过氧化氢酶活性诱导的芘处理中(160，320mg/kg)，蚯蚓全部死亡，说明其没能对抗较高浓度芘导致的毒性压力。在复合处理中，存活率的比较显示出镉对芘的致死效应产生了明显的拮抗作用；而不论从效应阈浓度还是从诱导水平来看，芘也对镉的谷胱甘肽转移酶诱导作用产生了拮抗效应，与滤纸试验和急性人工土试验的结论相符。而且芘的这种拮抗作用在慢性暴露之后表现的尤为明显，而这也是芘在单独暴露中致死效应达到最大的时间。另外，芘和镉的复合效应均体现在对谷胱甘肽转移酶而非过氧化氢酶的影响上，说明这两种污染物可能在代谢和生物转化的过程中发生了相互的作用，而其对抗氧化系统的作用是相对独立的。