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用蚕豆根尖微核试验评估污水灌溉区和生物修复区土壤的遗传毒性
Y. F. Song,*a P. Gong,b B. M. Wilke,c W. Zhang,a X. Y. Song,a T. H. Suna and M. L. Acklandd
2006年10月2日收稿，2006年11月17日录用
2006年12月8日以预发表文章形式在网上首次发表。
利用蚕豆根尖微核试验评估污水灌溉区土壤和生物修复区土壤的遗传毒性潜力。共测试了25种土壤，其中8种是未受污染的土壤，并作为对照来研究土壤性质对微核的影响；6种土壤取自长期污水灌溉的水稻田；6种土壤来自生物修复区，用来研究生物修复的效果；5种多环芳烃（PAH）污染的土壤用于研究土壤直接染毒和土壤水提取液染毒后对蚕豆根尖微核率(MNpermil;)的方法论效应。结果表明，当土壤pH值为3.4~7.6并且有机碳含量为0.4%~18.6%时，土壤的性质对微核率没有明显影响（P gt;0.05）。在这些对照土壤中测得的微核率为1.6permil;~5.8permil;，与对照组相比，污水灌溉区土壤的微核率增加了2~48倍。生物修复区的土壤显示出一种混合的情况：一些土壤在生物修复后诱发的微核率有所下降，这可能是由于解毒作用；而在其他情况下，修复的土壤诱导了更高的微核率，这表明在生物修复过程中可能会产生遗传毒性物质。在3种土壤中，用土壤水提取液染毒的微核率高于直接用土壤染毒。然而，在另外两种土壤中观察到的情况正好相反，这表明在其中一种途径出现阴性结果的情况下，应该对两种染毒途径都进行检测。本研究获得的数据表明了微核试验是一种灵敏的检测方法，适用于评估土壤的遗传毒性。
引言
植物根部的微核（MN）是检测环境污染物遗传毒性潜力的合适而有效的细胞遗传学材料，已作为评价遗传毒性的指标[1]。具有广泛和大量调查报告的大型数据库显示了该方法和其他植物试验在监测化学制剂的遗传毒性潜力方面的效率，特别是对地表水、湖泊、废水和垃圾填埋场的渗滤液在内的水生系统。植物检测法由于具有简单、快速、廉价、高效和可靠等特点，已在风险评估中用来检测环境诱变剂的遗传毒性成分[2-5]。
植物微核试验在土壤遗传毒性评估中的应用远远落后于水生系统，部分原因是因为土壤基质的复杂性[6-7]。大多数已发表的研究集中在人工改良的土壤，这些土壤含有潜在遗传毒性的化学物质，如杀虫剂和重金属[8-11]。然而，现实环境中的土壤污染往往与化合物的混合物有关。例如，在缺水地区长期实行污水灌溉能够造成土壤污染[12-13]。生物修复可以分解相关污染物，但因此可能会产生副产物[14-15]。土壤肥力等性质是否会对植物的微核率产生影响，这在很大程度上仍是未知的。
这项研究的目的是探究蚕豆根尖微核试验在检测大量的未受污染和受污染的土壤样品的遗传毒性潜力方面的效率和有用性。还考察了土壤的理化性质(质地、有机物含量和pH值)对微核率的影响，以确立未受污染土壤的微核本底值。此外，还比较了两种不同的染毒途径，以考查哪种途径能诱导更高的微核率。
试验
土壤
筛选田间湿润的土壤样品（2mm）储存于聚乙烯袋中，在使用前处于-20℃中。表1总结了一些选定的试验土壤的理化性质。除了从中国沈阳的污水灌溉的水稻田中采集的6种土壤（表1第9-14号）外，还在德国进行了试验土壤（19种土壤）取样，其中有8种未受污染的土壤（第1-8号），5种受PAH污染的土壤（第21-25号），以及取自生物修复区处理前后的6种土壤（第15-20号）。
表1 一些选定的土壤性质和污染物浓度a
lt;
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|
No. |
土壤编号 |
pH |
有机碳(%) |
黏土 (%) |
淤泥 (%) |
沙 (%) |
PAHsb/ |
PCBsc/ |
Cd/ |
|
lt;0.002 mm |
0.002–0.05 mm |
0.05–2 mm |
Mg/kg |
Ng/kg |
mg/kg |
||||
|
1 |
LUFA |
5.6 |
2.5 |
6.9 |
15.8 |
77.3 |
0.3 |
0.002 |
lt;0.01 |
|
2 |
SBBA |
6.6 |
2.1 |
4.0 |
11.0 |
85.0 |
Nd |
Nd |
Nd |
|
3 |
PBBA |
6.1 |
2.5 |
1.0 |
29.0 |
70.0 |
Nd |
Nd |
Nd |
|
4 |
EI |
7.6 |
0.4 |
10.2 |
83.6 |
6.2 |
1.3 |
0.008 |
Nd |
|
5 |
SET |
6.4 |
18.6 |
17.2 |
78.7 |
4.1 |
Nd |
Nd |
lt;0.01 |
|
6 |
SEA |
6.1 |
17.5 |
16.4 |
71.9 |
11.6 |
Nd |
Nd |
0.02 |
|
7 |
3BAYR |
3.4 |
0.2 |
91.2 |
7.8 |
1.0 |
0.2 |
4.0 |
0.04 |
|
8 |
IBAYR |
7.0 |
0.8 |
46.5 |
49.0 |
4.5 |
0.2 |
0.7 |
lt;0.01 |
|
9 |
S1 |
5.7 |
1.7d |
17.7 |
47.2 |
35.1 |
2.7 |
14.8 |
1.4 |
|
10 |
S2 |
5.5 |
3.1d |
17.4 |
47.4 |
35.2 |
2.0 |
20.1 |
1.9 |
|
11 |
S3 |
5.7 |
1.8d |
14.9 |
29.9 |
55.2 |
2.8 |
12.0 |
1.9 |
|
12 |
S4 |
5.7 |
2.0d |
17.1 |
23.5 |
59.4 |
2.6 |
14.9 |
2.0 |
|
13 |
S5 |
6.4 |
1.2d |
29.5 |
30.2 |
40.3 |
0.9 |
15.8 |
1.5 |
|
14 |
S6 |
5.3 |
1.6d |
19.6 |
32.7 |
47.7 |
2.2 |
4.4 |
1.9 |
|
15 |
BR2 |
7.7 |
0.2 |
8.3 |
65.0 |
26.7 |
2.5 |
0.012 |
lt;0.01 |
|
16 |
BR2b |
7.2 |
0.1 |
5.7 |
60.7 |
33.6 |
2.0 |
0.002 |
lt;0.01 |
|
17 |
BR3 |
7.5 |
0.5 |
10.8 |
77.8 |
11.4 |
294 |
0.03 |
lt;0.01 |
|
18 |
BR3b |
7.7 |
0.6 |
10.8 |
79.4 |
9.8 |
267 |
0.01 |
lt;0.01 |
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