不同形态砷对赤子爱胜蚓溶酶体膜稳定性的毒性影响

【作者】 武道吉； 朱丽； 王宁； 刘雷； 徐晓鸣； 王志峰；

【机构】 山东建筑大学；

【摘要】 目的砷在环境中以多种不同的化学形态存在,不同形态的砷对生物的毒性大小不同,因而有必要开展针对不同形态砷的毒性研究。本研究通过系统评价土壤环境中四种主要形态砷对赤子爱胜蚓溶酶体膜稳定性的毒性,探索不同形态砷和溶酶体膜稳定性的剂量-效应关系,为土壤生态系统中不同形态砷的生态风险评价、污染控制及管理提供科学依据。方法本研究选取赤子爱胜蚓作为土壤中的典型敏感物种,研究三价砷[As(Ⅲ)]、五价砷[As(Ⅴ)]、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)对赤子爱胜蚓溶酶体膜稳定性的影响。通过测定为期70天的人工土壤暴露实验中蚯蚓体内溶酶体膜稳定性的变化特征,开展四种形态砷对赤子爱胜蚓的亚慢性毒性实验。实验过程中同时对蚯蚓体内的不同形态砷和总砷含量进行测定分析。结果(1)四种形态砷的生物富集现象仅出现在暴露于无机砷的蚯蚓个体中,暴露于有机砷的个体在整个实验周期中未发生生物富集现象。(2)四个实验组蚯蚓的溶酶体膜稳定性随暴露实验的进行逐步下降,下降幅度排序为As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>MMA>DMA,与四种形态砷的生物毒性大小排序相一致。(3)中性红保留时间作为蚯蚓溶酶体膜稳定性的衡量指标,对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有显著的剂量-效应关系,且与As(Ⅲ)的相关性大于As(Ⅴ)。结论(1)不同形态的砷在蚯蚓体内的生物转化特征规律为,先将毒性较大的无机砷转化为毒性较小的有机砷,再进一步转化为无毒且易排出的复杂有机砷,逐步排出到环境中,完成生物解毒过程。(2)MMA和DMA的大量富集未引起蚯蚓溶酶体膜的毒性响应,但随着有机砷的去甲基化过程,产生高毒性的无机砷并不断积累,逐渐对生物体产生毒性作用,这是有机砷的间接致毒作用机制之一。(3)溶酶体膜稳定性对As(Ⅲ)的响应更敏感,显示生物体的溶酶体膜更易于受到As(Ⅲ)的毒性影响而降低稳定性,这是As(Ⅲ)比As(Ⅴ)和有机砷具有更高生物毒性的机制之一。(4)对环境样品中不同形态砷进行分析,可以提供比单独测定总砷更丰富的环境信息,在毒性评价和生态风险评价中具有重要实际意义和应用价值。更多还原