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近年来,世界范围内重金属污染日趋严重,铜、铬(Ⅵ)复合污染必然会对生态系统的生物毒性产生影响。因此,本实验通过盆栽试验、培养实验及室内化学分析相结合的方法,分别从土壤及水体两种介质,研究了外源铜、铬(Ⅵ)单一和复合污染对供试作物小白菜不同生长时期的生物毒性;探讨了土壤中铜、铬(Ⅵ)复合污染对的金属形态转化及其生物有效性的影响,并且对铜、铬(Ⅵ)在水体及土壤不同作用介质上的复合作用类型进行评价。旨在为铜、铬复合污染的预测、评价和修复提供科学依据。得到主要结果如下:1.外源铜、铬(Ⅵ)单一污染的土壤中,铬主要以残渣态和有机结合态形式存在;而铜则主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在。铜铬(Ⅵ)复合污染时,低浓度铜(≤400mg·kg-1)能够促进铬向交换态转化;高浓度铜(≥800mg·kg-1)却抑制这种转化。铜浓度为400mg·kg-1时,低浓度的铬(≤5mg·kg-1)能够促进铜向残渣态转化,而高浓度的铬(≥20mg·kg-1)却抑制了这种转化;Cu200和Cu800与铬复合污染处理中铜的形态转化趋势与Cu400复合污染处理相反。铜、铬复合污染的浓度,影响其在土壤中的形态分布,在高铜浓度(≥800mg·kg-1)的土壤中添加铬(Ⅵ),或在高铬(Ⅵ)(≥20mg·kg-1)的土壤中添加铜都会促使污染土壤恢复原始土壤形态分布状态。此外,生物有效性试验显示,铜促进土壤有机结合态铬转化成残渣态而抑制小白菜对铬的吸收;同样铬因为促进交换态铜向残渣态转化而抑制小白菜对铜的吸收。2.低浓度铜、铬(Ⅵ)对小白菜种子各发芽指标影响不明显,而高浓度铜(≥800mg·kg-1)、铬(≥60mg·kg-1)对小白菜种子萌发产生显著抑制作用(p <0.05)。外源铬(Ⅵ)浓度与小白菜根长抑制率呈极显著线性关系(p <0.01);低浓度铜(≤200mg·kg-1)促进根伸长而高浓度铜却对根长产生明显抑制作用。可见,铜、铬(Ⅵ)复合污染胁迫对小白菜种子的萌发影响不大,但对根长抑制率影响明显,建议以种子的根长抑制率作为判断其初始生物毒性的指标。3.重金属铜、铬(Ⅵ)单一污染时均会对小白菜根伸长产生抑制作用,然而在水体及土壤介质中两重金属的毒性大小顺序不同。在水培条件下铜的EC50值为2.02mg·L1,小于铬(Ⅵ)的6.08mg·L1,即铜的毒性大于铬(Ⅵ);而在土培条件下铜的EC50值为195.8mg·kg-1,铬(Ⅵ)的EC50为8.08mg·kg-1,亦即铬(Ⅵ)的毒性大于铜。在复合污染试验中,引入等毒性单位(TU)的概念,以更好的反应铜和铬(Ⅵ)的复合作用类型。结果显示,铜和铬(Ⅵ)在水体及土壤两种介质中均表现为拮抗作用,其EC50mix值分别为3.31TUmix和1.24TUmix。4.利用因子分析法对水培条件下铜、铬(Ⅵ)复合污染处理的小白菜各生长及生理指标进行筛选,得到了指示两重金属复合作用的最佳指标。首先,通过主成分分析初步提取出三个指标。第一个指标被定义为“生物量指标”,可以解释30.6%的总方差;第二个指标是“生长指标”,可以解释21.7%的总方差;第三个指标被称为“抗性指标”,他的方差解释量为14.0%。最终,地上干重被筛选作为指示铜、铬(Ⅵ)复合作用类型的最佳指标。运用植株地上干重指标计算拮抗因子值(AR)后得到低浓度铜(2.5和5mg·L-1与铬(Ⅵ)同时存在时复合作用类型为加和作用;而当高浓度铜(10mg·L1)与铬(Ⅵ)复合后,两者间表现为拮抗作用。