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随着经济的迅速发展，越来越多的污染物进入环境并共存。土壤是环境的重要组成部分，位于自然环境的中心位置，承担着环境中大约90﹪的来自各方面的污染物质，是一个典型的复合污染体系。近年来，国内外已相继开展了重金属-重金属以及有机-有机复合污染方面的研究工作，并取得了富有成效的理论和实践成果。但是，对于有机污染物-重金属复合污染的研究相对较少，对其定量表征及分子生态毒理效应的研究则更少。事实上，土壤中有机污染物-重金属复合污染是非常普遍的。其中，多环芳烃、农药、重金属是经常共存、且广泛分布的典型土壤环境污染物。开展有机污染物-重金属复合污染研究，对于正确评价复合污染条件下污染物质迁移转化的行为，帮助人们采取合理的诊治措施，从限本上解决土壤的环境污染问题具有非常重要的理论和实践意义。
本文采用室内模拟与现场检测相结合的方法，开展了重金属-多环芳烃、重金属-农药复合污染定量表征研究，在此基础上，对镉、锌、菲复合污染分子生态毒理效应进行了深入研究，以期为有机污染物-重金属复合污染研究与诊治提供科学依据和实践指导，主要研究结果如下：
1.采用均匀设计和统计模型方法，以土壤脲酶和脱氢酶为探针物质，室内培养条件下，对复合污染土壤环境中重金属(Cd、Zn、Pb)和多环芳烃(菲、荧蒽、苯并a芘)的相互作用及其定量表征进行了较为系统的研究，结果表明，均匀设计法可有效地用于多环芳烃-重金属复合污染定量表征研究，Cd-菲、Zn-苯并a芘、Zn-菲之间存在明显的交互作用，其复合污染的类型和强度与复合污染时间密切相关，土壤酶的活性可以作为表征重金属和多环芳烃复合污染的一项重要参考指标。
2.通过现场检测，采用Fuzzy技术，开展了土壤环境中重金属-农药复合污染定量表征研究，结果表明，Hg-As、HCH-As之间存在着显著的复合污染现象。应用模糊数学理论，综合相关分析和变异系数法，充分考虑了土壤现实环境中复合污染的复杂性、动态变化的模糊性、以及复合污染物的毒理性质，通过建立合理的隶属度函数，确保了表征结果的准确性和客观科学性，为定量表征现实环境中污染物复合污染现状提供了科学理论依据，结果不仅客观正确地反映了土壤复合污染程度，同时还能反映出主导污染因子的作用程度，是一种行之有效的表征方法。
3.以镉、菲为目标污染物，通过室内模拟试验，对复合污染生态毒理效应、互作机制及其主效应进行了研究，结果表明，镉-菲复合污染对土壤酶活性、微生物种群数量及其生物量的抑制效应，随着污染时间的不同呈现不同的规律，其中，对蔗糖酶和磷酸酶活性、土壤呼吸强度和微生物量的抑制效应最为明显，对土壤蔗糖酶、脲酶和脱氢酶的交互作用表现为协同作用。其中，镉为主效应，菲可提高镉的微生物毒性。
4.采用主成分分析技术，研究建立了复合污染土壤总体酶活性指标，结果表明，复合污染土壤酶信息系统的第1主成分方差贡献率达82.68﹪。整个培养期间，复合污染样品土壤平均总体酶活性低于单一污染的土壤总体酶活性，显著低于单一污染之和。随着培养时间的延长，镉-菲复合污染土壤总体酶活性也随之下降，采用酶活性构筑的土壤信息系统的总体酶活性，表征土壤有机污染物-重金属复合污染状况是可行的。
5.采用酶、化学以及酶-化学联合法对不同土壤(水稻土、东北黑土)微生物细菌DNA进行破膜释放，以提取的DNA总量、纯度以及片断大小评价了不同破膜方法对土壤微生物总DNA提取效果的影响。结果表明，化学法的DNA提取量高，裂解能力较强，但比较容易引入杂质。而酶解法虽然对DNA的影响较小，但裂解能力不强。而采用酶解和化学法相结合的方法，不仅产量高而且纯度也相对较高。touchdown-PCR法可有效解决由于提取纯化后残留腐殖质对PCR扩增造成的DNA产率较低问题，可获得用于进行DGGE分子指纹分析的特异16SrDNAV3区扩增片断。
6.以镉、锌、菲为目标污染物，用RAPD技术研究了土壤环境中重金属之间以及重金属和多环芳烃之间复合污染对土壤微生物DNA序列的影响。结果表明，镉、锌、菲复合污染可引起土壤微生物DNA序列发生变化，其中，锌-菲复合污染与单一污染差异较小，而镉-菲复合污染与单一污染差异较大。随着培养时间的延长，镉-菲复合污染土壤微生物群落DNA扩增条带数增加，对土壤微生物DNA序列的影响增大。培养15天，土壤微生物群落DNA序列变化大小依次为：菲＞镉＞镉+菲＞对照，培养30天时为：镉+菲＞镉＞菲＞对照。
7.通过16SrDNAV3可变区序列作PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)，对镉、锌、菲复合污染土壤微生物基因多样性进行了研究，结果表明，镉、锌与菲复合污染土壤中，重金属对菲降解(耐受)菌具有毒作用，可导致DGGE指纹图谱中的特异性条带强度减弱。随着培养时间的延长，复合污染对土壤微生物DNA序列的影响加剧，种群数量受到抑制。其中，镉-菲与Zn-菲复合污染早期对土壤微生物群落影响差异大于后期。复合污染均呈现4个类群，培养15天的类群为：(1)Zn-菲复合污染土壤；(2)Cd-菲复合污染土壤；(3)Zn-Cd复合污染、Cd污染、Zn污染和对照土壤；(4)菲污染土壤。培养45天的类群为：(1)有机污染物-重金属复合污染土壤(Zn-菲和镉-菲)；(2)重金属(Cd、Zn)、有机污染物(菲)单一污染；(3)重金属复合污染(Zn-Cd)；(4)对照土壤。