底棲螺酶活性對(duì)樂(lè)安河沉積物重金屬含量生理響應(yīng)研究

張力薇，李學(xué)飛，劉振環(huán)，李欣蕊，趙軍利，顧 鎏*

(1.江西水利職業(yè)學(xué)院，330013，南昌；2.江西省鄱陽(yáng)湖水利樞紐建設(shè)辦公室，330009，南昌；3.生態(tài)環(huán)境部海河流域北海海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究中心，300170，天津)

0 引言

河流沉積物重金屬污染己經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)今嚴(yán)重威脅河流水生態(tài)環(huán)境的突出問(wèn)題[1-3]，重金屬分布與富集作用對(duì)動(dòng)物和植物危害巨大[4]。我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源大國(guó)，礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)提供了重要的保障。然而，由采場(chǎng)廢水、廢石場(chǎng)廢水、選礦廢水、礦物加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、尾礦庫(kù)溢流水以及未達(dá)標(biāo)排放選冶廢水所組成的酸性礦山廢水(Acid Mine Drainage，AMD)富含重金屬元素，往往使得礦山附近的地表水體遭受污染。亞洲最大的露天銅礦——德興銅礦位于樂(lè)安河上游，而樂(lè)安河是鄱陽(yáng)湖的5條入湖河流——饒河的重要支流，因此樂(lè)安河重金屬污染分布特征間接地影響著鄱陽(yáng)湖。

德興銅礦為國(guó)內(nèi)最大的銅礦，開(kāi)采過(guò)程中酸洗廢水通過(guò)大塢河注入樂(lè)安河，嚴(yán)重地污染了樂(lè)安河中下游流域，尤其以重金屬Cu、Zn、Pb、Cd的污染問(wèn)題較為突出。重金屬元素在水體中以各種形態(tài)分布在水相、沉積相及生物相中，表現(xiàn)出不同的環(huán)境地球化學(xué)行為和環(huán)境效應(yīng)。其中，作為水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分沉積物在水體底部長(zhǎng)期積存，是環(huán)境污染物在廣泛空間和長(zhǎng)期時(shí)間內(nèi)的匯集處，能較好地反映流域內(nèi)重金屬污染狀況[5-7]。因此，為了解掌握樂(lè)安河沉積物重金屬污染分布及其生物響應(yīng)特征，本文以樂(lè)安河為研究對(duì)象，主要研究?jī)?nèi)容為：1)沿河布點(diǎn)，采集沉積物進(jìn)行重金屬濃度分析及重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；2)開(kāi)展底棲生物——中華田園螺原位暴露酶活性響應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究。本研究成果將有助于樂(lè)安河重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)管控，指導(dǎo)樂(lè)安河構(gòu)建重金屬風(fēng)險(xiǎn)底棲生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，為河流水生態(tài)管理與評(píng)價(jià)提供重要理論支撐。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 研究區(qū)域

本文以樂(lè)安河為研究對(duì)象，全長(zhǎng)279 km，為饒河的主干，上游水質(zhì)較好，下游多有工業(yè)、采砂以及開(kāi)礦等活動(dòng)。本次實(shí)驗(yàn)采樣點(diǎn)位置如圖1所示，將樂(lè)安河分為上中下3個(gè)河段，共布設(shè)采樣點(diǎn)位11個(gè)，點(diǎn)位信息見(jiàn)表1。

圖1 樂(lè)安河重金屬實(shí)驗(yàn)采樣點(diǎn)位置示意圖

表1 樂(lè)安河重金屬實(shí)驗(yàn)采樣點(diǎn)位信息表

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

重金屬濃度分布：2019年11月在11個(gè)樣點(diǎn)處采集水-土界面向下20 cm 的沉積物3～4個(gè)混合成一個(gè)樣品，裝入自封袋冷藏，供實(shí)驗(yàn)分析。將樣品放于通風(fēng)處自然風(fēng)干后剔除雜物，研磨，稱取 0.1 g樣品置離心管中，加入少量超純水(Millipore)潤(rùn)濕，在離心管中加入約2滴HNO3，輕微震蕩離心管，使樣品與HNO3均勻混合; 然后將離心管放于消解儀上1 000 °C時(shí)消解24 h，冷卻后，取上清液進(jìn)行分析測(cè)定[8]。實(shí)驗(yàn)室分析項(xiàng)目包括：Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As以及Ni等7種重金屬元素。

底棲螺生物響應(yīng)：中華圓田螺在我國(guó)分布較廣，常以水生植物(低等藻類以及水體沉積物)為食。田螺作為水生底棲生物在水中的移動(dòng)性很小，生活環(huán)境相對(duì)固定，因此本次生物響應(yīng)試驗(yàn)選取中華圓田螺為生物標(biāo)志物通過(guò)環(huán)境毒理試驗(yàn)來(lái)反映重金屬污染情況對(duì)其生物性質(zhì)的影響[9]。本次試驗(yàn)為原位實(shí)驗(yàn)，將田螺放養(yǎng)于預(yù)制漁網(wǎng)中，放養(yǎng)密度為5～10只/個(gè)，沿樂(lè)安河中游及下游(8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn))分布，自然條件下暴露7 d、14 d，以田螺組織中的酶活性來(lái)判斷底泥或水中污染物的毒性。

圖2 樂(lè)安河采樣與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)照片

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積物重金屬分布特征

沉積物中7種重金屬的濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。7種重金屬的平均含量從大到小依次為：Cu>As>Pb>Zn>Ni>Cr>Cd，從空間分布情況來(lái)看，Cu的含量空間差異性最大，上游S1～S3點(diǎn)位濃度在27.69～37.64 μg/g之間，到達(dá)S4后含量有所上升，S5以下點(diǎn)位位于德興銅礦下游，沉積物中Gu含量明顯上升，最高值出現(xiàn)在S7，含量為788.69 μg/g，S6～S11含量范圍為341.66～788.69 μg/g之間；除Cd外，其余6種重金屬在11個(gè)點(diǎn)位中仍表現(xiàn)出一定的空間分異特征。Zn含量最大值出現(xiàn)在S7，為89.74 μg/g，Cv值為0.6；Pb含量最大值出現(xiàn)在S5，為86.13 μg/g，Cv值為0.52；Cr含量最大值出現(xiàn)在S4，為48.56 μg/g，Cv值為0.37；As含量最大值出現(xiàn)在S7，為116.79 μg/g，Cv值為0.51；Ni含量最大值出現(xiàn)在S6，為52.79 μg/g，Cv值為0.22。由此可知，銅礦對(duì)樂(lè)安河中下游底泥沉積物中重金屬含量有非常顯著的影響。

表2 樂(lè)安河重金屬實(shí)驗(yàn)采樣點(diǎn)位信息表/μg·g-1

2.2 重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本文采用地累積指數(shù)法對(duì)樂(lè)安河11個(gè)采樣點(diǎn)沉積物重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]，該方法廣泛應(yīng)用于重金屬的污染評(píng)價(jià)，污染等級(jí)劃分參考[11]。其計(jì)算公式為：

其中：Igeo為地累積指數(shù)；Cn為沉積物中重金屬含量；k為常數(shù)，通常取1.5；Bn為地球化學(xué)背景值，本文參考南寧市土壤重金屬元素背景值[21]。

11個(gè)點(diǎn)位7種重金屬地累積指數(shù)如圖3。由于德興銅礦的影響，中下游S6～S11點(diǎn)位為重度以上污染，其余6種重金屬各點(diǎn)位未出現(xiàn)重度污染。其次為Cd有3個(gè)點(diǎn)位(S1、S6、S8)為偏重度污染，大部分點(diǎn)位均為輕度污染。其余5種重金屬在11個(gè)沉積物樣品中基本處于偏中度污染狀態(tài)；從空間分布情況看，各種重金屬地累積指數(shù)均表現(xiàn)出不同程度的自上游向下游污染程度逐漸加重的趨勢(shì)，Gu無(wú)疑是變化最明顯的，其次為Zn、As等。

圖3 7種重金屬地累積指數(shù)分布圖

2.3 生物酶活性響應(yīng)機(jī)制

2020年4—5月，取樂(lè)安河上游段(S1～S3)田螺約300只，其中大部分田螺用于中下游放養(yǎng)實(shí)驗(yàn)(實(shí)地調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)中下游并無(wú)田螺，且有大量采砂船及工廠分布)，其中小部分帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行田螺的酶活性檢測(cè)。中下游放養(yǎng)時(shí)間為2020年4月17日，第1次采樣時(shí)間為2020年4月27日，第2次采樣時(shí)間為2020年5月8日；由于持續(xù)降雨影響，樂(lè)安河河水暴漲，使得監(jiān)測(cè)點(diǎn)S3、S11點(diǎn)位實(shí)驗(yàn)網(wǎng)被大水淹沒(méi)、沖走或是人為破壞而丟失。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后去殼取出組織，按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程立即進(jìn)行勻漿處理，并用高速離心機(jī)取其上清液致于-20 ℃冰箱中待測(cè)。檢測(cè)指標(biāo)為TChE(總膽堿酯酶)、MDA(丙二醛)、GSH(谷胱甘肽過(guò)氧化物酶)、SOD(超氧化物歧化酶)、MT(金屬硫蛋白)等。

2.3.1 TChE活性的響應(yīng) TChE(總膽堿酯酶，Acetyl cholinesterase)是生物神經(jīng)傳導(dǎo)中的一種關(guān)鍵性酶，在膽堿能突觸間，該酶能降解乙酰膽堿，終止神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)突觸后膜的興奮作用，保證神經(jīng)信號(hào)在生物體內(nèi)的正常傳遞[12]。本研究野外暴露在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，田螺組織中TChE活性的變化范圍連續(xù)暴露10 d TChE活性0.583～4.007 U/mgprot；連續(xù)暴露20 d TChE活性1.415～5.738 U/mgprot?？傮w上看，連續(xù)暴露10 d和20 d田螺組織中的TChE活性有所波動(dòng)但幅度不大，但連續(xù)暴露10 d上游段、中游段以及下游段之間TChE活性都出現(xiàn)明顯差異，中游段活性最強(qiáng)，其次為下游段；而連續(xù)暴露20 d TChE活性檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：中游段TChE活性有不同程度的下降，下游段TChE活性持續(xù)增強(qiáng)。這表明田螺組織中的TChE活性在樂(lè)安河污染物及環(huán)境因子脅迫作用下在暴露初期呈現(xiàn)誘導(dǎo)作用，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)TChE活性表現(xiàn)為抑制作用。

圖4 野外連續(xù)暴露10 d、20 d沉積物重金屬對(duì)中華圓田螺組織TChE活性的影響

2.3.2 MDA含量的響應(yīng) MDA含量變化情況如圖5所示。MDA(丙二醛)是細(xì)胞氧化脅迫及損傷的標(biāo)志[13]，是反映生物膜脂質(zhì)預(yù)氧化狀態(tài)，本次試驗(yàn)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)田螺體內(nèi)MDA含量變化范圍：5.921～13.645 nmol/mgprot，上游段監(jiān)測(cè)點(diǎn)0 d、10 d、20 d連續(xù)暴露過(guò)程中檢測(cè)結(jié)果差別并不明顯。從空間上來(lái)看，中游段的S4～S7 MDA含量處于較高水平，這與重金屬在沉積物中的含量分布規(guī)律保持一致；從時(shí)間上看，連續(xù)暴露10 d的田螺體內(nèi)MDA含量最高，連續(xù)暴露20 d后MDA含量基本恢復(fù)到暴露前水平。由此可以看出田螺在此環(huán)境狀況脅迫下，組織內(nèi)MDA變化在對(duì)重金屬含量情況做出響應(yīng)，誘導(dǎo)作用明顯，變化規(guī)律為田螺組織內(nèi)MDA含量對(duì)重金屬含量有正向響應(yīng)機(jī)制，且響應(yīng)迅速，隨著誘導(dǎo)時(shí)間的延續(xù)，MDA含量則表現(xiàn)為回落并趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 野外連續(xù)暴露10 d、20 d沉積物重金屬對(duì)中華圓田螺組織MDA含量的影響

2.3.3 GSH含量的響應(yīng) GSH(谷胱甘肽過(guò)氧化物酶)是機(jī)體分泌的一種特殊蛋白質(zhì)[14]，是機(jī)體內(nèi)廣泛存在的一種重要的過(guò)氧化物分解酶，使有毒的過(guò)氧化物還原成無(wú)毒的羥基化合物，從而保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)及功能不受過(guò)氧化物的干擾及損害。本研究中不同暴露時(shí)間梯度下，各監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)中華圓田螺組織GSH含量如圖6所示。在上游段第一次采樣時(shí)田螺組織中GSH含量為1.348～1.566 mg/gprot，均值為1 428 mg/gprot。經(jīng)過(guò)10 d、20 d的2個(gè)時(shí)間梯度的放樣發(fā)現(xiàn)上游段GSH含量均值分別為1.848 mg/gprot、0.885 mg/gprot?？傮w上看，上游監(jiān)測(cè)點(diǎn)為河流源頭，3次實(shí)驗(yàn)GSH含量波動(dòng)不大，相對(duì)而言第2次采樣實(shí)驗(yàn)GSH含量均值較高，分析其原因：GSH是一種參與多種外源性、內(nèi)源性有毒物質(zhì)結(jié)合生成減毒物質(zhì)，生物體GSH變化的影響因素較多，可能由于期間持續(xù)降雨導(dǎo)致田螺生存環(huán)境改變使得機(jī)體敏感導(dǎo)致GSH變化。中游段10 d與20 d現(xiàn)場(chǎng)暴露實(shí)驗(yàn)GSH含量均值分別為5.195 mg/gprot、1.504 mg/gprot，比較2個(gè)時(shí)間段，GSH含量先急劇上升后明顯下降，由于樂(lè)安河中游區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)銅礦、采砂船等，水質(zhì)開(kāi)始渾濁，致使田螺出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，在此環(huán)境下GSH呈現(xiàn)顯著的誘導(dǎo)現(xiàn)象。隨著暴露過(guò)程的持續(xù)延長(zhǎng)，田螺活性降低，甚至出現(xiàn)個(gè)別死亡現(xiàn)象，此時(shí)GSH敏感性降低。2次現(xiàn)場(chǎng)暴露實(shí)驗(yàn)下游段GSH呈現(xiàn)出同樣的誘導(dǎo)規(guī)律，均值分別為3.368 mg/gprot、1.439 mg/gprot。從圖6中可明顯看出樂(lè)安河三段區(qū)域?qū)僦杏味蜧SH含量變化明顯，下游段相對(duì)而言變幅減小，由于上游未出現(xiàn)污染源且水質(zhì)較好，在野外持續(xù)暴露實(shí)驗(yàn)中GSH含量并未出現(xiàn)較大波動(dòng)。

圖6 野外連續(xù)暴露10 d、20 d沉積物重金屬對(duì)中華圓田螺組織GSH含量的影響

2.3.4 SOD活性的響應(yīng) 超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)是生物體系中抗氧化酶系的重要組成成員[15]。從圖7中可以看出，上游段0 d、10 d、20 d連續(xù)野外暴露實(shí)驗(yàn)田螺組織中的SOD活性無(wú)明顯變化，而中游段及下游段各監(jiān)測(cè)點(diǎn)田螺組織內(nèi)SOD活性開(kāi)始上升，由此可見(jiàn)，在無(wú)污染水質(zhì)環(huán)境下田螺組織中SOD活性不受其他自然環(huán)境因素變化的影響。中游段受銅礦及采砂船的影響，SOD活性開(kāi)始上升，而在下游段受銅礦、采砂船影響較小的范圍內(nèi)SOD活性總體上升趨勢(shì)要高于中游段污染集中區(qū)，這可能由于輕度污染環(huán)境對(duì)SOD誘導(dǎo)作用較強(qiáng)，高濃度污染抑制了田螺組織中SOD的活性。從圖7中值得注意的是中游段2個(gè)時(shí)間梯度間SOD活性并未出現(xiàn)明顯差異，且在下游段連續(xù)暴露20 d的樣品中SOD活性持續(xù)增大。分析原因可能由于中游受污染相對(duì)較重，且為污染源頭，在一定濃度污染環(huán)境持續(xù)暴露中田螺組織中SOD活性達(dá)到某一閾值并維持穩(wěn)態(tài)，而下游污染較輕的區(qū)域在低濃度污染因子誘導(dǎo)作用下SOD活性將持續(xù)上升。研究表明，田螺組織中的SOD活性在不同河段以及不同暴露時(shí)間段內(nèi)均產(chǎn)生了一定的變化趨勢(shì)，但總體來(lái)說(shuō)變化并不顯著，對(duì)污染因子反應(yīng)不敏感。

圖7 野外連續(xù)暴露10 d、20 d沉積物重金屬對(duì)中華圓田螺組織SOD活性的影響

2.3.5 MT含量的響應(yīng) MT是一些低相對(duì)分子質(zhì)量的、富含半胱氨酸和巰基、能夠結(jié)合金屬的蛋白或多肽[16]。MT具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)性，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的Cu2+濃度增高時(shí)，機(jī)體組織內(nèi)可誘導(dǎo)MT合成。本次研究中，樂(lè)安河野外暴露實(shí)驗(yàn)環(huán)境因子對(duì)田螺機(jī)體MT誘導(dǎo)作用如圖8所示。此次研究中MT含量在1.461～10.215 μg/g變化，對(duì)MT的誘導(dǎo)作用非常顯著，主要表現(xiàn)在樂(lè)安河中游及下游區(qū)域。上游區(qū)域在3次監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中MT含量較低，中游區(qū)域MT含量迅速上升，直至下游都呈現(xiàn)出誘導(dǎo)作用。由于在第4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始陸續(xù)出現(xiàn)排污口、采沙船等，且出現(xiàn)銅礦污染，中游監(jiān)測(cè)點(diǎn)連續(xù)暴露10 d后螺體內(nèi)MT含量最高，隨著暴露時(shí)間的延續(xù)，中游與下游螺體內(nèi)MT含量呈現(xiàn)出持續(xù)高水平；較中游相比，下游誘導(dǎo)作用一定程度上低于中游監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在接下來(lái)的持續(xù)暴露中(連續(xù)暴露20 d)，污染物繼續(xù)進(jìn)入螺螄體內(nèi)，而中游監(jiān)測(cè)點(diǎn)MT含量出現(xiàn)一個(gè)峰值后保持穩(wěn)定；下游監(jiān)測(cè)點(diǎn)螺螄體內(nèi)MT含量呈持續(xù)誘導(dǎo)作用。本次試驗(yàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域中游出現(xiàn)銅礦污染源且研究表明，MT具有調(diào)節(jié)微量元素(主要是Cu、Zn)儲(chǔ)存、運(yùn)輸和代謝的作用，對(duì)重金屬具有解毒作用。因此，此次野外暴露實(shí)驗(yàn)用螺螄組織內(nèi)MT含量的變化情況能夠較好地反應(yīng)出研究區(qū)域主要污染源的污染程度。

圖8 野外連續(xù)暴露10d、20d沉積物重金屬對(duì)中華圓田螺組織MT含量的影響

2.3.6 IBR指數(shù)分析 綜合生物標(biāo)志物響應(yīng)指數(shù)(the biological response indices，IBR)是一種綜合運(yùn)用多種生物標(biāo)志物定性評(píng)估生物對(duì)環(huán)境壓迫的響應(yīng)指標(biāo)，模型能夠綜合地反映環(huán)境狀況對(duì)生物的脅迫作用，同時(shí)又可直觀地體現(xiàn)各環(huán)境因子對(duì)總脅迫作用的貢獻(xiàn)率[17-18]。表示方法為：對(duì)生物標(biāo)志物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以各生物標(biāo)志物標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值繪制成星狀圖，通過(guò)將相鄰標(biāo)志物的Ai值所圍成三角形的面積[(Ai+Ai+1)/2]依次相加即得到IBR值。由于IBR值與所選生物標(biāo)志物指標(biāo)數(shù)量(n)密切相關(guān)，將IBR值除以n以便于比較。

中下游8個(gè)點(diǎn)位田螺原位連續(xù)暴露10 d與20 d綜合生物標(biāo)志物響應(yīng)指數(shù)范圍分別為：6.092～15.922、6.226～8.19，其中較大的數(shù)值出現(xiàn)在連續(xù)暴露20 d后的S4～S7點(diǎn)位，且中游4個(gè)點(diǎn)位連續(xù)暴露20 d后IBR指數(shù)明顯大于連續(xù)暴露10 d后，這可能與重金屬分布有一定的關(guān)系，隨著暴露時(shí)間的延續(xù)，較高的重金屬含量對(duì)生物脅迫作用持續(xù)增強(qiáng)；而下游重金屬含量較低的區(qū)域環(huán)境因素對(duì)生物脅迫作用效果緩慢顯現(xiàn)。

第1次連續(xù)暴露10 d與第2次連續(xù)暴露20 d各標(biāo)志物對(duì)IBR值貢獻(xiàn)率有明顯的不同，連續(xù)暴露10 d后各點(diǎn)位5個(gè)標(biāo)志物對(duì)IBR值貢獻(xiàn)率無(wú)明顯差異，而連續(xù)暴露20 d后貢獻(xiàn)率有明顯差異。S4～S6點(diǎn)位中環(huán)境因素主要通過(guò)刺激螺體內(nèi)MT含量與SOD活性反映其生物脅迫作用，MDA含量對(duì)IBR值貢獻(xiàn)較低；S8～S11點(diǎn)位中環(huán)境因素主要通過(guò)刺激螺體內(nèi)MT含量與tCHE活性反映其對(duì)生物的脅迫作用，MDA含量與GSH活性對(duì)IBR值貢獻(xiàn)較低。IBR能整合系列標(biāo)志物的響應(yīng)值，反映監(jiān)測(cè)區(qū)域的污染程度，并能作出早期預(yù)警。研究表明，IBR越大生物所受影響越大，在野外研究調(diào)查中可以直觀地反映不同地點(diǎn)、不同采樣時(shí)間的污染程度；在實(shí)驗(yàn)室研究中可用于定量評(píng)價(jià)某種污染物不同劑量對(duì)生物體的毒理效應(yīng)。因此本次以中華圓田螺為指示生物進(jìn)行野外暴露試驗(yàn)，其研究結(jié)果能夠較好地反映樂(lè)安河中下游區(qū)域生物污染變化情況。

黑線為暴露10 d；紅色為暴露20 d，其中S7點(diǎn)位暴露20 d樣品已丟失

2.4 酶活性脅迫因子

7種重金屬中除了Cd以外，均對(duì)底棲螺生物特性產(chǎn)生一定影響。從分析結(jié)果看，并非Gu對(duì)標(biāo)志物脅迫作用最強(qiáng)，在連續(xù)暴露10 d和20 d后，沉積物中Cr和As對(duì)5種標(biāo)志物的脅迫作用最明顯。TChE前期受Pb和Cr的影響活性上升，隨著暴露時(shí)間的延續(xù)，Ni元素對(duì)TChE活性產(chǎn)生抑制作用；MDA含量前期對(duì)Cr的響應(yīng)明顯，后期Ni元素對(duì)其含量有促進(jìn)作用。相對(duì)而言，影響螺組織內(nèi)GSH含量、SOD活性以及MT含量的重金屬種類較多，GSH含量前期主要受Cr和As含量的影響，暴露后期受Gu、Zn和As的共同作用；SOD活性對(duì)Pb、Cr和As含量響應(yīng)明顯，且暴露前期和后期脅迫因子一致；MT含量暴露前期與后期均受Gu、Zn和As的影響(表3)。由此可見(jiàn)，底棲螺生物標(biāo)志物對(duì)沉積物重金屬含量的脅迫響應(yīng)有較大差別，并非含量高就對(duì)標(biāo)志物的脅迫作用強(qiáng)，每種生物標(biāo)志物對(duì)生境的響應(yīng)過(guò)程均是不同污染因子共同作用的結(jié)果。

表3 底棲螺生物標(biāo)志物與重金屬含量相關(guān)性分析

3 結(jié)論

本文以樂(lè)安河沉積物重金屬為研究對(duì)象，通過(guò)野外采樣、原位實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室分析等系統(tǒng)闡述了樂(lè)安河沉積物重金屬含量分布特征及其對(duì)底棲螺生物標(biāo)志物的影響，主要結(jié)論如下。

1)自上游至下游采集11個(gè)沉積物樣品，重金屬的平均含量從大到小依次為：Cu>As>Pb>Zn>Ni>Cr>Cd，其中，Cu的含量空間差異性最大，其余6種重金屬中在11個(gè)點(diǎn)位中仍表現(xiàn)出一定的空間分異特征。

2)各種重金屬地累積指數(shù)均表現(xiàn)出不同程度的自上游向下游污染程度逐漸加重的趨勢(shì)。由于德興銅礦的影響，Gu污染下游S6～S11點(diǎn)位地累積指數(shù)為重度以上污染；Cd有3個(gè)點(diǎn)位(S1、S6、S8)為偏重度污染，其余5種重金屬在11個(gè)沉積物樣品中基本處于偏中度污染狀態(tài)。

3)原位暴露實(shí)驗(yàn)中TChE、MDA、GSH、SOD以及MT等指標(biāo)對(duì)沉積物重金屬的響應(yīng)機(jī)制整體上為：中游>下游>上游；MT和TChE其活性(含量)隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)上升，MDA和 GSH活性(含量)響應(yīng)過(guò)程表現(xiàn)為連續(xù)暴露10 d大于連續(xù)暴露20 d，SOD活性連續(xù)10 d和20 d暴露后無(wú)明顯差異。

4)7種重金屬中除了Cd以外，均對(duì)底棲螺生物特性產(chǎn)生一定影響。沉積物中Cr和As對(duì)5種標(biāo)志物的脅迫作用最明顯。TChE主要受Pb、Cr以及Ni元素的影響；MDA含量前期對(duì)Cr的響應(yīng)明顯，后期Ni元素對(duì)其含量有促進(jìn)作用。相對(duì)而言，影響螺組織內(nèi)GSH含量、SOD活性以及MT含量的重金屬種類較多。