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Hormesis效应对传统的毒理学模型提出了挑战,其存在的普遍性正越来越受到国内外的广泛关注。本文以蚯蚓和蚜虫为模式生物,采用回避试验、滤纸和土壤染毒等方法,通过对镉、菲和吡虫啉单一及其复合污染条件下,蚯蚓体内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性、蚜虫生殖力及保幼激素的测定,开展了重金属、有机污染物的Hormesis效应及其机理研究。结果表明,镉、菲单一污染能引起蚯蚓对污染土壤显著的回避效应,镉及吡虫啉单一作用能引起靶标生物的Hormesis效应。复合污染下,混合物中各污染物的浓度组成、作用时间及各污染物的相互作用对Hormesis效应的诱导存在影响。激素与抗氧化酶活性变化是低剂量有毒物质产生Hormesis效应的重要机制。主要研究结果如下:
1、蚯蚓回避率机率值(y)与污染物的浓度对数(x)呈显著的剂量一效应关系。其中,高剂量单一污染条件下,镉和菲与蚯蚓回避率的回归方程分别为y=2.361x-0.1881和y=3.196x+0.2085。低剂量镉菲复合污染时,蚯蚓的回避率呈现出明显的Hormesis效应特征。
2、吡虫啉单一处理时,桃蚜生殖力随吡虫啉浓度变化表现先上升,后下降的变化趋势,吡虫啉浓度在0.1mg/kg时,桃蚜生殖力达最大值。剂量一效应关系研究表明,低浓度吡虫啉诱导了桃蚜生殖力的Hormesis效应,其对桃蚜生殖力的累计Hormesis效应值是31.31％,最大Hormesis效应强度是4.33头/雌;在重金属镉单一污染下,在处理后第11、14和17d,镉诱导了蚯蚓存活率的Hormesis效应;镉菲复合污染2、4、7、11和14d.除镉的高剂量(1200 mg/kg)外,镉—菲复合污染条件下蚯蚓的体重增长量均高于菲单一污染。镉菲复合污染剂量—效应关系研究表明,污染后第17d,随着复合污染物浓度的增加,蚯蚓的体重增长量出现了先升高后下降的现象,具有典型的Honnesis效应特征。
3、吡虫啉单一作用24h后,桃蚜保幼激素增长率随吡虫啉浓度上升而呈现先上升、后下降的变化趋势,保幼激素的量在吡虫啉O.1mg/kg时达最大值。剂量一效应关系研究表明吡虫啉诱导了保幼激素的Hormesis效应,其对保幼激素的累计Horrnesis效应值是32.21%,最大Hormesis效应强度是135.28mg/kg。同时,研究表明0.0001mg/kg吡虫啉显著降低了狼蛛对桃蚜的控害力及其相对活力。药后第一天,狼蛛捕食量显著低于药后其他时间。
4、无论是滤纸染毒法,还是土壤染毒法,在镉单一污染条件下,蚯蚓体内三种抗氧化酶活性的变化均表现先上升,后下降的变化趋势,表现出典型的Hormcsis效应。滤纸染毒处理后4h,镉对CAT酶活性的累计Hormesis效应值是36.8%,最大Hormcsis效应强度是27.63%;镉对SOD酶活性的累计Hormesis效应值是52.8%,最大Hormcsis效应效应强度是34.45%。土壤染毒后14d,镉对GSH-PX酶活性的累计Hormcsis效应值是186.77%,最大Hormcsis效应效应强度是130.85%。镉菲复合污染能引起蚯蚓体内抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px酶活性产生显著变化,但与复合污染中各物质的浓度有关。复合污染对SOD酶活性影响存在明显的时间效应,且复合污染诱导了SOD酶活性的Hormesis效应。