典型环境污染物强力霉素和草甘膦的水生植物毒性研究(3)
1.1.2除草剂
除草剂在降低农业生产过程中的损失具有非常大的作用，随着农业的不断的发展，不管是国内还是国外，对除草剂的需求都是日益增加。除草剂种类繁多，用途、效果及使用方法都各不相同［5］。除草剂按施用方法可以分为茎叶处理剂、土壤处理剂以及茎叶、土壤处理处理剂。其施用方法无非就是把除草剂溶液兑水，以细小的雾滴均匀地喷洒在植株上，通过茎叶吸收杀除杂草，如盖草能、草甘膦等；或者是将除草剂均匀地喷洒到土壤上形成一定厚度的药层，被杂草种子的幼芽、幼苗及其根系吸收而起到杀草的作用，如西玛津、扑草净、氟乐灵等。正是这种直接接触式的施用方式使得除草剂使用后有80%可能直接进入环境，给生态环境造成了影响。除草剂的使用非常广泛，其作为农业副产品，购买方便，使用简单，有关部分对其的管理监督很难到位，因此，除草剂的大量施用对于生态环境有着巨大的威胁。除草剂的前景变得更广阔的同时，由于除草剂过度使用或者不当使用造成的环境污染问题也变得更严重，越来越多的国家开始重视除草剂的污染问题。
1.2两种典型污染物的生态毒性
1.2.1强力霉素
四环素类抗生素是临床上使用得最多的一类抗生素。由于其水溶性较好，在生物体体内代谢后大部分以原药形式排出，而且其在环境中不易发生降解，因此容易在水体中累积。四环素类抗生素进入人或动物体内后，由于氧化、还原、水解以及共轭接合作用，它们的形态会发生改变［6］，但随动物将其排出体外后，代谢产物可能会恢复为其母体化合物［7］。四环素类抗生素一般具备较高的生物活性和持久性，可能会对生态环境造成潜在的风险。多项研究表明，四环素类抗生素可能通过抑制叶绿体合酶的活性，从而对植物生长产生抑制作用，影响植物发芽率和根的生长，这与四环素对微藻的毒性研究结果相似。四环素类药物对植物根的毒性较大，高浓度时显著抑制初生根的生长，这可能与四环素在植物根部的蓄积量有关，在根部蓄积量最多，因此表现出对根生长的抑制作用最为显著。Migliore等［8］的研究证实了该机制，研究发现植物的根是抗生素药物的主要积累场所。当土霉素浓度升高时，紫花苜蓿的叶子出现变黄现象，四环素类抗生素对紫花苜蓿的毒性可能是由于四环素与叶绿体合酶结构相似，因此四环素抑制了叶绿体翻译活性及叶绿体合酶的活性［9、10］。Kong等［11］通过一系列溶液培养实验对于紫花苜蓿对土霉素的摄取情况及土霉素对紫花苜蓿发芽及根的生长的影响进行了研究。研究表明，当浓度高于0.02 mmol/L时，土霉素对紫花苜蓿的生长有显著的抑制作用。根的生长较发芽对土霉素更为敏感，土霉素对紫花苜蓿发芽及根生长的抑制率分别达61%和85%。
四环素类抗生素能够抑制水生动物多种酶的活性，如乙氧基试卤灵-O-去乙基酶、β-半乳糖苷酶等，并可能造成鱼类较严重的DNA损伤。Wollenberger等根据水蚤急性毒性试验的标准协议（ISO，1989b）测定了包括四环素类抗生素在内的9种抗生素对水蚤的急性毒性，并根据48h急性毒性试验EC50值进行排序。同时，根据水蚤繁殖测试标准过程（OECD，1996）利用半静态检验估计其对水蚤生殖能力的毒性效应。结果表明，土霉素的48h EC50超过1000 mg/L，而四环素的NOEC值为340 mg/L，在每个浓度均观察到对水蚤生殖能力的影响，其影响较急性毒性水平低一个数量级。Ferreira等以硝化纤文过滤的大西洋海水中的卤虫为研究对象，通过24h和48h的卤虫死亡数计算死亡率，利用概率值分析法计算半致死浓度，结果显示，四环素24h和48h IC50分别为870.47 mg/L（95%置信区间为：778.83~983.66 mg/L）和805.99 mg/L（95%置信区间为：650.71~1129 mg/L），其NOEC和LOEC值分别为637 mg/L和828 mg/L。Sanderson等利用现有的水生生态毒理学实验数据，对226种抗生素的生态危害进行了评价。结果表明：五分之一的抗生素对藻类有较大得毒性［12］。目前，对四环素类抗生素的生态毒性研究主要集中于藻类蛋白及叶绿素的合成等表面指标［13］，对更深层次的指标并无研究。强力霉素，也称多西环素，是第二代四环素类抗生素，其抗菌能力是四环素的两倍［14］。因此，在四环素类抗生素中，其用量非常广泛。同时，强力霉素有很高的生物持久度，更容易对环境造成潜在的威胁。