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随着我国工业化、城市化建设步伐的加速，环境污染问题日益突出，而土壤作为污染物的“汇”，通过多种途径进入的各类污染物对其造成的污染危害日趋严重;尤其是持久性有毒物质，因其在土壤中的半衰期长、易于生物富集、具有较强的生物急性和慢性毒性，它们的土壤污染成为人们关注的焦点。由这类污染物中的重金属和多环芳烃造成的土壤污染事件近年来时常发生，尤其在百年工业城市上海，工业的不断变迁加剧了这二者间复合污染，所引起的土壤生态环境风险不容忽视。然而，目前大多数研究集中在单一污染物的土壤生态毒理效应与风险，对于复合污染的研究报道还较少，尤其对于重金属和多环芳烃的复合污染报道就更少。由于缺乏重金属和多环芳烃复合污染生物毒性效应的基础数据，造成了基于本地土壤理化性质，并用来保护本土生物的土壤生态安全阈值的缺失，进一步会影响到土壤生态风险评价及监管。针对当前我国土壤环境污染的严峻形势，而日常管理过程更多关注人体健康风险而忽视土壤生态环境风险，以及目前研究中存在的复合污染毒性效应机理报道较少、本土受试生物缺乏等问题，本论文采用成组土壤生物急性毒性和慢性毒性实验技术，以典型重金属铬(Ⅵ)和多环芳烃模式物菲为研究对象，从土壤生态系统动物、植物和微生物三个营养级水平上，研究了铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染对土壤生物的毒性效应及致毒机理，评价了复合污染的联合作用类型;在实验获得土壤生物毒性数据基础上，分析筛选出适合的土壤生态安全阈值计算方法，推导了保护土壤生态环境安全的铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染PNEC±值。主要的研究结果如下: 1.研究了铬(Ⅵ)和菲单一及复合暴露对两种土壤无脊椎动物赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）和球肾白线蚓（Fridericia bulbosa）的致死、回避行为等急性毒性效应，以及表现出的时间-浓度-效应关系，并比较两种土壤动物的敏感性。结果表明，铬(Ⅵ)和菲单一暴露对蚯蚓和线蚓的急性毒性效应相似，主要体现在受试动物对两种污染物都表现出一定的生物富集特征，随暴露时间的延长各浓度暴露组的死亡率都有所增加;此外，在暴露实验初期，二者高浓度暴露组的蚯蚓都出现了明显的中毒症状和回避行为。铬(Ⅵ)单一暴露对赤子爱胜蚓和球肾白线蚓的14d-LC50值分别为241mg·kg-1和21mg·kg-1;菲单一暴露对两种土壤动物的14d-LC50值分别为61mg·kg-1和3.7mg·kg-1，菲对土壤动物的急性毒性大于铬(Ⅵ);二者复合污染对两种土壤动物的14d-LC50值分别为172mg·kg-1和19mg·kg-1。无论两种污染物单一还是复合暴露，球肾白线蚓都比赤子爱胜蚓更加敏感，表明本土土壤无脊椎动物球肾白线蚓可以作为我国土壤污染生物毒性测试的推荐受试生物。通过等效应线图法评价铬(Ⅵ)和菲复合污染的联合作用类型，表明对赤子爱胜蚓呈现出相加作用，对球肾白线蚓呈现出拮抗作用。从分子水平对铬(Ⅵ)和菲复合污染引起赤子爱胜蚓相加作用的机理进行了探讨，证明二者的累积导致机体受到更大的氧化胁迫，功能基因的表达水平出现明显下降，从而加剧蚯蚓抗氧化系统的破坏。 2.研究了铬(Ⅵ)和菲单一及复合暴露对三种植物（绿豆Phaseolus aureus、鸡毛菜Brassica chinensis、水稻Oryza sativa）出苗、茎长和地上鲜重的影响，并探讨了不同植物对两种受试物单一及复合污染指标的差异性和敏感性。结果表明，铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染对三种植物早期生长均表现出一定的抑制作用，而且对茎长和地上鲜重的影响较出苗率大，二者可以作为污染物毒性评价的敏感指标。铬(Ⅵ)和菲单一暴露对三种植物茎长影响的EC20范围分别为248～550mg·kg-1和426～628mg·kg-1，对地上鲜重影响的EC20范围分别为307～551mg·kg-1和585～768mg·kg-1，铬(Ⅵ)对植物的生长毒性大于菲;二者复合污染对植物茎长和地上鲜重影响的EC20范围分别为346～558mg·kg-1和400～542mg·kg-1。三种高等植物对铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染的敏感程度顺序为:鸡毛菜＞绿豆＞水稻，表明本土土壤植物鸡毛菜可以作为我国尤其是南方地区土壤污染生物毒性测试的推荐受试生物。通过相加指数法评价铬(Ⅵ)和菲复合污染的联合作用类型，结果表明对绿豆和水稻的影响为协同作用，对鸡毛菜的影响为拮抗作用。 3.研究了铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染对土壤微生物过氧化氢酶和脱氢酶活性的影响，并比较了两种土壤酶的敏感性。结果表明，铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染对两种酶活性的影响都表现出明显的浓度-效应关系，但时间-效应关系不显著，在暴露第7d，土壤酶活性变化基本达到稳定;从整体上看，两种土壤酶活性随污染物浓度升高而降低，但低浓度菲对土壤过氧化氢酶表现出略微的激活效应。铬(Ⅵ)单一暴露对土壤过氧化氢酶和脱氢酶的7d-EC20值分别为471mg·kg-1和＜50mg·kg-1;菲单一暴露对两种土壤酶的7d-EC20值分别为＞800mg·kg-1和223mg·kg-1，铬(Ⅵ)对两种土壤酶活性的影响均高于菲;二者复合污染对两种土壤酶的7d-EC20值分别为699mg·kg-1和＜100mg·kg-1，土壤脱氢酶对两种污染物单一及复合污染的响应较土壤过氧化氢酶敏感。通过酶活性净变化量法评价铬(Ⅵ)和菲复合污染的联合作用类型，结果表明对土壤微生物过氧化氢酶和脱氢酶均表现出拮抗作用。此外，运用PCR-DGGE技术探讨了铬(Ⅵ)和菲复合污染对土壤微生物群落相似性和多样性的影响。在第1d时，菲的低浓度单一暴露使微生物群落相似性产生了极为明显的变化，而铬(Ⅵ)和菲的高浓度单一暴露在第7d时对结构相似性和物种多样性均造成最大程度的影响，复合暴露则表现出一种拮抗效应。 4.综合土壤生态系统三个营养级水平土壤无脊椎动物、高等植物和微生物酶的急性与慢性毒性实验数据，分别选择评估系数法和物种敏感性分布法，推导保护土壤生态环境安全的PNEC±值。结果表明，评估系数法推导的PNEC±值都太低，存在对环境的过保护现象，而物种敏感性分布法推导结果更加适用。基于物种敏感性分布法，上海市青紫泥土壤中铬(Ⅵ)和菲单一污染的HC5值分别为10.1和2.1mg·kg-1，二者复合污染的HC5值为5.6mg·kg-1，因而推导出铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染的生态安全阈值PNEC±范围分别在2.0～10.1、0.4～2.1、1.1～5.6mg·kg-1。通过与上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值比较，两种污染物的生态安全阈值下限均小于目前的场地筛选值，表明即使在人体健康风险较低时，土壤生态环境风险还不应忽视。 本研究率先报道了重金属铬(Ⅵ)和多环芳烃菲复合污染对三个营养级水平土壤生物的急性或慢性毒性效应，揭示了污染浓度、暴露时间和生物毒性效应三者之间的相互关系，筛选出更加敏感的本土受试生物球肾白线蚓，使其有望成为评价我国土壤污染的重要指示生物，同时对致毒机理进行了初步探讨，但鉴于联合作用类型的多样性和作用机制的复杂性，铬(Ⅵ)和菲复合污染的生物致毒机理还有待于进一步研究。基于物种敏感性分布法，推导了上海市青紫泥土壤中铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染的PNEC±值，但由于土壤复合污染的实际情况非常复杂，不可能将各种污染物组合逐一研究，因而如何利用现有单一及复合污染的生态安全阈值进行土壤污染的生态风险评价，是未来研究工作的重点。