磺胺二甲嘧啶與鎘單一和復(fù)合污染對生菜生長的影響

盧毅欣，楊 琛*，李華峰，劉傳平，黨 志,

1. 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所，廣東 廣州 510650；3. 工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室，廣東 廣州 510006

抗生素作為一種高效的抗菌藥劑被廣泛用于動物和人類的治療，同時也用作飼料添加劑被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)中；而磺胺類藥物作為畜牧業(yè)使用量最大的獸用抗菌藥之一，其在飼料中的使用劑量高達 100－200 mg·kg-1（隋倩雯等，2016）?？股厮幬锍松俨糠直粍游矬w吸收外，其余均被排出體外進入環(huán)境造成殘留污染，并通過食物鏈危害人體健康。在地表水體（汪濤等，2016）、農(nóng)田土壤（Li et al.，2011）以及農(nóng)作物包括玉米（Zea mays L.）、生菜（Lachica sativa L.）、馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）（Dolliver et al.，2007）和多種常見蔬菜（李學(xué)德等，2010）中均能監(jiān)測到較高濃度的磺胺二甲基嘧啶（Sulfamethazine，SM2）。同時由于大氣沉降、污水灌溉、農(nóng)用物資不合理施用等，農(nóng)田土壤的重金屬不斷積累，其中重金屬鎘（Cadmium，Cd）不僅能抑制植物生長，高濃度鎘甚至可致植物死亡，且易被蔬菜富集并通過食物鏈危害人體健康（楊望等，2013；孫麗娟等，2018）。2014年中國環(huán)保部和國土資源部共同發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，全國耕地土壤Cd點位超標率為7.0%，在污染物中排位第一。據(jù)張懷志等（2017）報道，農(nóng)田土壤重金屬含量達0.07－4.83 mg·kg-1（張懷志等，2017；Zhai et al.，2008），鎘已成為農(nóng)田土壤中主要的污染重金屬元素。

畜禽糞便的肥料化使用導(dǎo)致重金屬和抗生素復(fù)合污染在農(nóng)田中普遍存在。有研究表明，兩種污染物共存時，可能會產(chǎn)生協(xié)同、拮抗或加和等作用（劉愛菊等，2013；梁延鵬等，2016），而有機物和重金屬還會發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。已有研究發(fā)現(xiàn)有機物如菲（Phenanthrene，Phe）、乙二胺四乙酸（Elhylene diamine tetraacetic acid，EDTA）等與Cd共存時，其絡(luò)合物可能具更高毒性，影響作物生長（Maslin et al.，2000），還有可能促進植物吸收重金屬（Ptak et al.，2015），造成食品安全隱患。近年來，珠三角蔬菜生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的比重不斷增加，蔬菜生產(chǎn)地不斷擴大（崔曉峰等，2012），菜地SM2和Cd復(fù)合污染應(yīng)受到重視。菜地環(huán)境中共存SM2和Cd時，兩者的交互作用可能會影響蔬菜生長，更有可能影響蔬菜富集污染物程度，造成食品安全隱患。目前的研究多側(cè)重于單一的SM2或 Cd對蔬菜的影響，而有關(guān)兩者復(fù)合污染對蔬菜生長及污染物富集的影響研究鮮有報道。因此，研究SM2和Cd復(fù)合污染下蔬菜生長和污染物富集，對于評估復(fù)合污染的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險以及保障食品安全十分重要。

生菜，屬菊科萵苣屬，栽培廣泛。本試驗以生菜為材料，考察不同質(zhì)量濃度配比SM2與Cd復(fù)合污染條件下，植物種子發(fā)芽率、生物量、根長，以及植物對污染物的富集情況，以期為科學(xué)認識抗生素和重金屬共存對植物的影響，為蔬菜安全生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 生菜

供試生菜種子購自北京陽臺自留地科技有限公司，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育，發(fā)芽率95%左右。

1.1.2 化學(xué)試劑

SM2，化學(xué)式為C12H14N4O2S，純度＞99%，購于美國Sigma公司，-20 ℃保存。CdCl2（Cadmium chloride），優(yōu)級純純度＞99.9%，購于比利時 Acros公司。乙腈和甲醇均為色譜純，購自上海安譜科學(xué)儀器有限公司；KNO3，NaNO3，MgCl2，KH2PO4及其他試劑均為分析純，購自阿拉丁試劑有限公司；實驗用水為超純水，由 Milli-Q超純水儀制備（Merck Millipore Advantage A10）。

1.1.3 水培營養(yǎng)液

生菜水培體系選用Hoagland營養(yǎng)液配方：0.08 mg·L-1CuSO4·5H2O、1180 mg·L-1Ca(NO3)2·4H2O、0.09 mg·L-1H2MOO4、490 mg·L-1MgSO4·7H2O、0.22 mg·L-1ZnSO4·7H2O、510 mg·L-1KNO3、0.02 mg·L-1Fe-citrate、1.81 mg·L-1MnCl2·4H2O、2.86 mg·L-1H3BO3、140 mg·L-1KH2PO4，調(diào)節(jié) pH 為 5.5－6.5。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 種子發(fā)芽毒性試驗

選取飽滿度一致的種子，浸泡于0.1%的H2O2溶液中表面消毒 10 min，隨后用去離子水沖洗 3遍。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，參考《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準（試行）》（GB15618－2018）中農(nóng)用地環(huán)境水田 Cd污染風(fēng)險篩選值（0.3－0.8 mg·kg-1）、珠三角農(nóng)田磺胺類抗生素檢出質(zhì)量分數(shù)（33.3－321.4 μg·kg-1）、廣州典型有機蔬菜基地土壤 SM2檢出質(zhì)量分數(shù)（0.04－214 μg·kg-1）以及參考其他相關(guān)文獻的實驗設(shè)計方案（Li et al.，2011；成玉婷等，2017；金彩霞等，2010；Lu et al.，2014），本試驗SM2質(zhì)量濃度梯度設(shè)置為 0、0.5、2、10 mg·L-1，Cd 設(shè)置為 0、1、5 mg·L-1。在墊有3層濾紙的直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中加入15 mL配制好的處理液后，在每個處理培養(yǎng)皿中均勻放置20粒種子，每處理設(shè)置3個重復(fù)，對照組中添加等體積無菌水，20 ℃恒溫遮光培養(yǎng)。采用稱重法，每日加水保持恒重以補充所蒸發(fā)的水分，待對照組種子根長約20 mm時停止試驗，統(tǒng)計各處理發(fā)芽率。

1.2.2 生菜水培試驗

選取與 1.2.1中對照處理相同方法培育的長勢均一的生菜種子，均勻放入盛有蛭石、泥炭的穴盤中培養(yǎng)至3葉1心幼苗，選取長勢良好均一的幼苗洗去根部殘留的基質(zhì)，移栽入盛有Hoagland營養(yǎng)液的水培箱（規(guī)格統(tǒng)一，3 L）中，待生長到5片展葉苗時，移栽入盛有處理液和Hoagland營養(yǎng)液的3 L水培箱中，生物量、根長、污染物積累試驗設(shè)計與1.2.1同，對照組中添加等體積Hoagland營養(yǎng)液，并調(diào)節(jié)pH至5.6－6.5。每處理4株苗，設(shè)置3個重復(fù)。水培箱中定時通氧，每隔5 d補充適量純凈水，保持恒體積，并調(diào)節(jié) pH，白天溫度保持在(25±2) ℃，晚上溫度保持在(18±2) ℃，培養(yǎng) 30 d后收獲。

1.3 測試指標與方法

1.3.1 生菜生長指標測定

生菜種子萌發(fā)實驗結(jié)束后統(tǒng)計發(fā)芽率；生菜水培試驗結(jié)束后用去離子水沖洗3遍，用濾紙上吸干表面水分，測量各處理苗根長，統(tǒng)計根長抑制率RI（式 1）；水培試驗中，生菜收獲后用剪刀將根部和地上部分開，用濾紙吸去表面水分后稱取植物地上部和根部鮮重，測量各處理樣品根長（以主根長為準），統(tǒng)計鮮重、根長抑制率（式1）。

式中，RI為根長抑制率；L0為對照組平均根長，cm；Li為各實驗組平均根長，cm。

1.3.2 生菜污染物積累指標

生菜污染物積累指標主要測定植物根部及地上部Cd質(zhì)量分數(shù)，植物根部及地上部SM2質(zhì)量分數(shù)。植物收獲后用去離子水沖洗3遍，用濾紙吸干表面水分，用剪刀分開根部和地上部，冷凍干燥后用粉碎機粉碎，密封保存待測。

1.3.3 污染物提取與檢測

用天平稱取生菜根部和地上部粉末各(500.0±0.5) mg，采用濕式消解法進行消解，待消解完全后將消解液移入容量瓶定容至50 mL，用火焰原子吸收分光光度計（型號：Z-2300，日本日立公司）測定Cd質(zhì)量分數(shù)（Zhao et al.，2004）。

用天平稱取植物根部和地上部粉末各(500.0±0.5) mg，加入乙腈渦旋振蕩提取30 min，離心后提取上清液，殘渣再用10 mL乙腈分3次洗滌，合并上清液；SPE小柱為CNWBOND Alumian-B堿性氧化鋁，SM2檢測方法操作如下：SPE小柱先用乙腈活化；準確吸取4 mL待凈化液以每秒1滴的流速過柱，低真空抽干小柱；2 mL乙腈：0.05%甲酸純凈水（V1/V2=60∶40）洗脫2次后，定容至10 mL高效液相色譜（HPLC，型號：安捷倫 1260）測定（Kummerer，2009）。實驗儀器參數(shù)：色譜柱為Luna，C18(2)型色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為（0.05% V/V）甲酸溶液∶乙腈=40∶60；流速為0.5 mL·min-1；進樣量為100 μL；檢測波長為264 nm；出峰時間為3 min。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2010計算各處理組的平均值和標準偏差；運用OriginPro 8繪制數(shù)據(jù)圖；運用SPSS 22.0軟件中單因素方差分析方法進行正態(tài)性和齊性檢驗，Duncan（D）多重比較進行差異性顯著分析（P＜0.05），雙因素方差分析進行SM2和Cd交互作用的檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長的影響

2.1.1 發(fā)芽率

試驗結(jié)果（圖1）表明，Cd和SM2單一處理對生菜發(fā)芽率均無顯著影響，但復(fù)合污染則呈現(xiàn)出不同程度的聯(lián)合毒性作用。對比單一 SM2污染，Cd加入后一定程度上增強了對生菜發(fā)芽的抑制；5 mg·L-1Cd + 10 mg·L-1SM2 處理發(fā)芽率比對照降低了7.14%，且差異達到顯著水平（P＜0.05）；同時比單獨5 mg·L-1Cd或單獨10 mg·L-1SM2處理分別降低了3.70%和7.14%。

圖1 SM2與Cd單一和復(fù)合污染對生菜發(fā)芽率的影響Fig.1 Germination rate of Lachica sativa L under single and combined treatment of SM2 and Cd

2.1.2 根長抑制率

根部是植物吸收營養(yǎng)的最重要的部分，當(dāng)植物受脅迫時根部會首先作出響應(yīng)，所以植物根的生長狀態(tài)一定程度上可反映植物受毒害狀況（王磊等，2017）。

由于主動要求他們幫著植保的農(nóng)戶越來越多，為了提高勞動效率，“正陽?！贝蛩庩犨€設(shè)計出了幾款適應(yīng)當(dāng)?shù)夭煌匦蔚闹脖C械。如今，“正陽?！贝蛩庩犠灾餮邪l(fā)的高地隙三輪打藥設(shè)備，運銷洛陽、焦作、周口等地區(qū)，應(yīng)邀走進鄭州國際會展中心。

圖2顯示，單一Cd污染對生菜根長無抑制作用，而單一 SM2污染、復(fù)合污染對生菜根長均有抑制作用。由表1所示回歸方程可計算復(fù)合污染下，Cd質(zhì)量濃度為0、1、5 mg·L-1時，對應(yīng)的根部SM2半抑制濃度依次為7.6、7.0、5.8 mg·L-1。這說明對比單一SM2污染，Cd的加入增強了SM2對生菜根伸長的毒性效應(yīng)，從而降低了 SM2對生菜根伸長的半抑制濃度（IC50）。

根對植物吸收營養(yǎng)有重要作用，根長受到抑制的同時，植物可能通過調(diào)節(jié)根數(shù)目、根直徑、根體積等來保證充足營養(yǎng)（韓航等，2016）。本研究中，SM2污染下生菜根長受抑制的同時，根表面積增大，根系變粗，以增加根系活力和與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積來促進植物生長。

2.1.3 生菜生物量

生菜屬葉菜類，地上部生物量遠大于根部。如圖3所示，單一Cd或SM2污染條件下，生菜生物量隨著污染物濃度升高均出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。單獨Cd處理下，當(dāng) Cd質(zhì)量濃度為1 mg·L-1時，根系和地上部生物量最高分別比對照高73.93%、80.67%；Cd質(zhì)量濃度增加至5 mg·L-1，根部/地上部生物量分別比 1 mg·L-1時顯著降低了6.85%、26.42%，但仍然高于對照。單一SM2處理時，根系生物量隨著SM2質(zhì)量濃度由0 mg·L-1增加至 2 mg·L-1，根系生物量增加最多；而增至 10 mg·L-1時，根部、地上部鮮重分別比2 mg·L-1處理顯著下降了65.98%、60.80%。復(fù)合污染下，對比單一SM2污染，地上部/根部鮮重均隨Cd投加量增加而有所下降，但除 1 mg·L-1Cd+2 mg·L-1SM2處理外，其他處理均不顯著。對比單一2 mg·L-1SM2處理，1 mg·L-1Cd+2 mg·L-1處理的根部生物量降低了55.62%，且差異達到顯著水平（P＜0.05）。

圖2 各處理生菜根生長情況Fig.2 Root growth of Lachica sativa L at different treatment

表1 不同質(zhì)量濃度Cd處理條件下SM2對生菜根伸長抑制率影響的擬合方程Table1 Effects of SM2 and Cd on the inhibition rates to the root elongation of Lachica sativa L in combination

圖3 SM2與Cd單一和復(fù)合污染對生菜生物量影響Fig.3 Biomass of Lachica sativa L under single and combined treatment of SM2 and Cd

2.2 Cd富集

SM2和Cd單一、復(fù)合污染處理下，生菜根部Cd質(zhì)量分數(shù)始終高于地上部（圖4）。單一Cd污染下生菜根部質(zhì)量分數(shù)隨Cd投加量增加而顯著升高，Cd 投加質(zhì)量濃度由 1 mg·L-1增至 5 mg·L-1，生菜根部Cd質(zhì)量分數(shù)顯著增加了591.41%，而地上部Cd質(zhì)量分數(shù)增加了135.01%。

對比單一1 mg·L-1Cd處理，加入SM2的復(fù)合污染下，生菜根/地上部Cd質(zhì)量分數(shù)隨SM2投加量增加而遞減，且SM2質(zhì)量濃度為 2、10 mg·L-1的復(fù)合處理根Cd質(zhì)量分數(shù)分別顯著降低了41.15%、70.10%（圖4a）。對比單一5 mg·L-1Cd處理，加入SM2后生菜根Cd質(zhì)量分數(shù)顯著大幅提高，5 mg·L-1Cd+2 mg·L-1SM2處理根 Cd質(zhì)量分數(shù)最高，達1043.33 mg·kg-1；而對比單一 5 mg·L-1Cd 處理，SM2投加質(zhì)量濃度為0.5、2 mg·L-1復(fù)合處理下，生菜地上部Cd質(zhì)量分數(shù)顯著提高3.98%、55.90%（圖4b），地上部 Cd積累濃度最高值出現(xiàn)在 5 mg·L-1Cd+2 mg·L-1SM2 處理，為 127.42 mg·kg-1。

圖4 生菜各組分Cd質(zhì)量分數(shù)Fig.4 Accumulation concentration of Cd in different part of Lachica sativa L

圖5 SM2與Cd單一和復(fù)合污染下生菜各組分SM2質(zhì)量分數(shù)Fig.5 Mass fraction of SM2 in Lachica sativa L at different treatment

2.3 SM2富集

生菜根部 SM2積累質(zhì)量分數(shù)大于地上部，如圖5所示，SM2單一污染處理下生菜根部SM2積累隨 SM2投加量增加呈現(xiàn)顯著遞增的規(guī)律；SM2投加質(zhì)量濃度由 0.5 mg·L-1增至 2 mg·L-1，生菜根部、地上部SM2質(zhì)量分數(shù)分別顯著升高了54.03%、42.21%。對比單一SM2污染，加入Cd后SM2質(zhì)量濃度為0.5、2 mg·L-1時復(fù)合污染的生菜根部SM2質(zhì)量分數(shù)隨Cd投加量增加而顯著增加，但1 mg·L-1Cd+10 mg·L-1SM2處理生菜根部對SM2的積累濃度相對單一10 mg·L-1SM2污染有所降低，且差異顯著（圖5a）。

2.4 SM2質(zhì)量濃度、Cd質(zhì)量濃度及交互作用對生菜生長參數(shù)的雙因素方差分析

本試驗對SM2、Cd單一污染以及SM2與Cd復(fù)合污染對生菜各項指標的影響進行方差分析，結(jié)果如表2所示。

結(jié)果表明，復(fù)合污染下，Cd質(zhì)量濃度對生菜發(fā)芽率、根長抑制率、根/地上部生物量、根/地上部Cd和SM2含量均有顯著性影響（P＜0.05）；而SM2質(zhì)量濃度對生菜根長抑制率、根/地上部生物量、根/地上部 Cd質(zhì)量分數(shù)和根 SM2質(zhì)量分數(shù)均有顯著（P＜0.05）影響；SM2質(zhì)量濃度和Cd質(zhì)量濃度的交互作用對生菜根長抑制率、地上部生物量、根/地上部Cd質(zhì)量分數(shù)和根/地上部SM2質(zhì)量分數(shù)均有顯著（P＜0.05）影響。

表2 SM2質(zhì)量濃度、Cd質(zhì)量濃度及交互作用對生菜生長參數(shù)的雙因素方差分析Table2 Two-way ANOVE for the effects of SM2, Cd, and their interactions on growth parameters of Lachica sativa L

3 討論

3.1 SM2與 Cd單一和復(fù)合污染對生菜發(fā)芽率、根長、生物量的影響

與空白對照相比，單一SM2處理對生菜種子發(fā)芽率無顯著影響，這可能與生菜種子自身防護機制有關(guān)，生菜種子結(jié)構(gòu)包括種皮、子葉、胚芽、胚根和胚軸，其中胚芽、胚根用于吸收營養(yǎng)，而種子發(fā)芽時所需營養(yǎng)物質(zhì)源于子葉，且種皮起到了保護種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用，阻隔外界毒害物質(zhì)。單一SM2處理對根長有抑制作用且隨SM2投加量的增加而加強（表 1），這與相關(guān)研究結(jié)果類似（Michelini et al.，2012；劉娣，2010）。單一SM2處理下根/地上部生物量均呈現(xiàn)出先增加后減少的規(guī)律，表明生菜對較低濃度SM2有一定的耐受能力，且由于“毒物興奮效應(yīng)”，即由低劑量潛在有毒物質(zhì)引起的刺激效應(yīng)（Stebbing，1982），低濃度SM2處理生菜鮮重較空白對照有所增加，但隨SM2質(zhì)量濃度升高，脅迫作用加強，生菜生長受抑制，導(dǎo)致生菜生物量減少，與相關(guān)研究結(jié)果類似（劉興坦，2002；趙秀俠等，2017；王盼亮等，2017）；但與空白對照相比差異不顯著，這可能與植物的自我防御機制有關(guān)（Nour-eldinh et al.，2013；張繼旭等，2017）。對比空白對照，單一 Cd處理與單一SM2作用相似，對生菜發(fā)芽率無顯著影響；高質(zhì)量濃度Cd（5 mg·L-1）對生菜生長有一定的抑制作用（Wu et al.，2014）。

對比單一SM2污染，Cd加入后5 mg·L-1Cd+10 mg·L-1SM2處理對生菜種子發(fā)芽抑制作用顯著，這可能是由隨水分擴散進入種子內(nèi)的SM2和Cd復(fù)合毒性作用導(dǎo)致。Cd加入后，復(fù)合污染對生菜根長均抑制明顯，SM2的IC50值下降，表明Cd的加入促進了SM2對生菜根長的抑制作用；這與馬莎（2013）的研究結(jié)果重金屬Cd與四環(huán)素復(fù)合時小白菜根生長受到抑制是一致的。復(fù)合污染對生菜的生長抑制有所加強，表現(xiàn)為地上部鮮重和根部鮮重有所減少，可能是由于復(fù)合污染根長受抑制，而根的生長對于營養(yǎng)物質(zhì)的攝取有著重要作用，根長受抑制影響了生菜營養(yǎng)吸收，進而一定程度上降低了生菜生物量（陳蘇等，2015）。

復(fù)合污染條件下毒性增強可能與SM2與Cd會形成絡(luò)合物，以及絡(luò)合物具有較強的生物毒性有關(guān)。有研究表明，SM2和Cd能形成絡(luò)合物，不同pH條件下絡(luò)合能力大小順序為：pH 7.0＞pH 5.0＞pH 3.0，pH為5.0或3.0時，溶液中的Cd可以通過陽離子-π鍵的方式與被吸附的SM2發(fā)生1∶1絡(luò)合；而在pH為7.0時，SM2主要以SM20和SM2-形式存在，通過陽離子-π鍵的形式或磺酰胺基上的H部分發(fā)生電離形成 SM2-后與 Cd發(fā)生 1∶1的絡(luò)合反應(yīng)（Tang et al.，2018）。SM2與Cd的絡(luò)合物類似土霉素和環(huán)丙沙星與重金屬形成的配合物，有毒性實驗證明這類配合物具有更高毒性，對細菌，藻類生長具有強抑制活性（Yu et al.，2015；Zhang et al.，2012），主要起濃度加成作用（Maslin et al.，2000），這可能也是Cd加入一定程度增強了SM2對生菜根長抑制作用的原因。

3.2 SM2與 Cd單一、復(fù)合污染對生菜富集SM2/Cd的影響

Cd/SM2主要積累在植物的根部，并能通過中柱向地上部傳輸，單一SM2/Cd處理下生菜SM2/Cd吸收富集與SM2投加量有關(guān)，根SM2/Cd富集隨SM2/Cd投加量增加而顯著升高，呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)作用；地上部 Cd/SM2積累量有所增加但不顯著，這可能與作物的自我調(diào)節(jié)作用有關(guān)。而復(fù)合污染Cd與SM2交互作用顯著影響了生菜富集Cd/SM2（表2）。總體而言，復(fù)合污染下根/地上部Cd富集呈高 Cd質(zhì)量濃度（5 mg·L-1）協(xié)同，低Cd質(zhì)量濃度（1 mg·L-1）根部Cd富集拮抗的規(guī)律。這可能與Cd與SM2絡(luò)合物的毒性效應(yīng)以及植物根系對Cd的吸收機制有關(guān)。

植物由于自身防御機制對重金屬等有毒物質(zhì)往往表現(xiàn)出防御和排斥機制，植物根部對水溶液中Cd存在排斥作用，限制根系吸收和從根系向地上部運輸；或具有主動向細胞外外排有毒離子的能力。細胞壁木質(zhì)化、木栓化增厚可阻擋有害物質(zhì)進入細胞內(nèi)（Hao et al.，2014），此時根僅吸收自由Cd離子。而低濃度Cd/SM2復(fù)合污染時，由于SM2的加入，與Cd形成絡(luò)合物降低了溶液中自由Cd濃度；因此表現(xiàn)出拮抗效應(yīng)。然而，隨著水溶液中 Cd/SM2投加量增加，形成的 Cd-SM2絡(luò)合物毒性增強，導(dǎo)致根結(jié)構(gòu)的完整性被破壞，這種植物防御作用受破壞；更多的Cd透過破損的根細胞膜或通過破損的凱氏帶進入中柱；并在高濃度時吸收完整的金屬絡(luò)合物（Collins et al.，2002；Degryse et al.，2006；Oporto et al.，2009），隨后在擴散層內(nèi)離解，從而補償游離金屬的損耗，增強擴散通量（Jansen et al.，2002；Verheyen et al.，2012），這可能也是高濃度Cd植物體內(nèi)積累濃度更高的原因。

植物對SM2的吸收可能與根系與化合物的親和力有關(guān)，菜根為須根系，根部具有較高的比表面積，對SM2具有較高的親和力（Khan et al.，2011）。研究表明，Kow為0.5－3的中度疏水性化合物最易被植物吸收和轉(zhuǎn)運至地上部（陳懷滿，2002），因此 SM2更易吸附在根表，進而被根吸收。SM2和Cd絡(luò)合后可能會改變生菜根對SM2的親和力以及生物可利用性；此外，Cd的存在可能會與SM2競爭根部細胞表面結(jié)合位點，導(dǎo)致根部 Cd積累的減少，SM2的積累增多（高若松，2011）。與單一低、中質(zhì)量濃度 SM2（0.5、2 mg·L-1）相比，Cd與SM2絡(luò)合，改變了根對SM2的配合力，促進積累作用（Lu et al.，2014），且這種促進作用隨Cd添加量增加而增強。根的外觀特征也呈現(xiàn)相應(yīng)的變化，中、低質(zhì)量濃度 SM2（2、0.5 mg·L-1）與 1 mg·L-1Cd 復(fù)合處理會誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的根以及使根變粗（見圖2），改變根對SM2的親和力以及積累效應(yīng)。馬莎（2013）的研究也有類似發(fā)現(xiàn)，當(dāng)四環(huán)素濃度低于 2.5 mg·L-1時，3 mg·L-1Cu2+復(fù)合脅迫對小白菜地上部四環(huán)素的累積作用比 1 mg·L-1Cu2+明顯。與單一 10 mg·L-1SM2 相比，SM2投加質(zhì)量濃度相對較高（10 mg·L-1）時，Cd的加入會降低生菜根部SM2的積累，這與Lin et al.（2008）的研究結(jié)果類似，其研究發(fā)現(xiàn)Cu脅迫對嵌二萘（Pyrene，PYR）抑制了玉米對 PYR的富集，并推測可能是Cu脅迫下根系生理的改變不利于PYR的積累?？股亟饘俳j(luò)合不可忽略絡(luò)合作用毒性，Cd和 SM2絡(luò)合可能會導(dǎo)致協(xié)同毒性作用（金彩霞等，2010）。本研究中，10 mg·L-1SM2+Cd處理的生菜根生長受抑制，根長、根表面積、根數(shù)目均減少（圖2），影響了根系對SM2的親和力，進而影響SM2的積累。其協(xié)同毒性作用還有可能會影響植物向上傳輸?shù)墓δ?，?dǎo)致SM2由根部向地上部的傳輸減少，地上部SM2質(zhì)量濃度有所降低。

由此可見，復(fù)合污染條件下，植物對污染物的富集不僅取決于自由離子的活性，還與污染物性質(zhì)和污染物組合、質(zhì)量濃度組合、植物自身特性也有關(guān)。在對環(huán)境風(fēng)險進行評估時，不能只考慮單一的SM2和Cd產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險，復(fù)合污染條件下兩者的相互作用以及絡(luò)合作用也不容忽視。

4 結(jié)論

（1）對比空白對照，單一Cd/SM2污染對生菜種子發(fā)芽、根生物量均無顯著影響，而 SM2對生菜根伸長具有一定的毒性效應(yīng)；Cd/SM2復(fù)合污染存在協(xié)同毒性作用，Cd加入增強了SM2對生菜根伸長的抑制效應(yīng)。

（2）單一污染條件下，生菜對SM2與Cd的吸收積累隨著污染物濃度的增加呈現(xiàn)顯著的劑量效應(yīng)；而SM2/Cd復(fù)合污染條件下，低濃度Cd時，SM2的加入對生菜吸收和積累 Cd表現(xiàn)出拮抗作用；但高濃度Cd處理下，SM2加入可以促進生菜對Cd的吸收和積累。相反地，SM2/Cd復(fù)合污染條件下，低濃度SM2時，Cd的加入對生菜吸收和積累SM2表現(xiàn)出協(xié)同作用；但高濃度SM2處理下，Cd加入可以抑制生菜對SM2的吸收和積累。

（3）Cd/SM2在生菜植物中的富集和遷移不僅受其性質(zhì)、投加量以及質(zhì)量濃度組合影響，還受兩者相互作用的影響。