镉胁迫下双孢蘑菇发酵液中低分子量有机酸分泌量与镉含量变化

为探讨镉(Cd)胁迫对发酵液中双孢蘑菇菌丝低分子量有机酸分泌量和Cd含量的影响,以双孢蘑菇A15为材料,通过摇瓶实验,分析不同Cd胁迫时间和胁迫浓度下发酵液中甲酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、草酸、酒石酸、琥珀酸和富马酸等8种低分子量有机酸、Cd含量及其相关性.结果显示:随胁迫时间和浓度增加,发酵液中有机酸种类和含量均差异显著(P 0.05).随着胁迫时间延长,无Cd和有Cd胁迫下,发酵液中甲酸、苹果酸、琥珀酸和乙酸含量变化趋势一致,甲酸基本呈增加的趋势,苹果酸和琥珀酸呈先增后减趋势,乙酸呈"双峰"模式;草酸、酒石酸、富马酸和柠檬酸含量变化趋势存在差异,无Cd胁迫下,草酸与酒石酸基本呈增加趋势,柠檬酸和富马酸呈减少趋势,Cd胁迫下,草酸和酒石酸呈"双峰"模式,柠檬酸和富马酸呈先增后减的趋势.双孢蘑菇Cd富集量随胁迫浓度的增大而增加,随胁迫时间延长先增后减.相关分析表明:胁迫前期(2 h-1 d),发酵液中Cd含量与富马酸、柠檬酸、苹果酸和乙酸呈显著负相关,与琥珀酸呈显著正相关;胁迫后期(3-7 d),与草酸呈显著负相关,与苹果酸呈显著正相关;整个胁迫过程中,与酒石酸呈显著正相关.低Cd(0.50和1.00 mg/L)胁迫下,发酵液中Cd含量与草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、富马酸和琥珀酸呈显著负相关;高Cd(2.00、6.00和15.00 mg/L)胁迫下,与草酸、酒石酸、甲酸、乙酸、琥珀酸和总酸含量呈显著正相关,与柠檬酸和富马酸呈显著负相关.本研究表明Cd胁迫能够显著地影响双孢蘑菇菌丝分泌的有机酸的种类和含量,有机酸在双孢蘑菇抵抗Cd中起重要作用.(图4表4参50)     

有机酸解吸土壤及矿物表面Cd的动力学特征

利用流动搅动法研究几种有机酸对土壤和矿物表面Cd的解吸动力学特征.结果表明,有机酸对Cd的解吸可能有质子的交换和溶解作用,以及有机配体与胶体表面对Cd的竞争作用.在40-50min内,红壤和针铁矿表面Cd的解吸达到稳态,而砖红壤和高岭土上并未达到稳态.柠檬酸、苹果酸、酒石酸和草酸对Cd的解吸率在红壤土上分别为86%,96%,93%和61%;在砖红壤上分别为86%,80%,69%和64%;在针铁矿上分别为94%,93%,86%和87%;在高岭土上分别为34%,41%,35%和42%.用双指数方程和一级动力学方程能更好地拟合Cd的解吸过程.不同有机酸解吸Cd的快反应速率常数为酒石酸、柠檬酸〉苹果酸〉草酸,慢反应速率常数为苹果酸〉柠檬酸、酒石酸〉草酸.除质子溶解作用外,有机配体与胶体表面对Cd的竞争力不同也是导致Cd解吸速率和解吸量差异的原因之一.     

有机酸对砖红壤的溶解及固定态磷素的活化

选择柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸4种土壤中常见有机酸为研究对象,研究了它们与砖红壤反应后,Fe、Al的溶出特征以及P的释放规律,并对上述反应的机制进行了探讨.结果表明,草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度随反应体系pH值升高而降低,但柠檬酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度则随反应体系pH值升高而增加.4种有机酸溶出土壤Fe的能力按草酸柠檬酸酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是络合溶解和还原溶解.溶液中Al的溶出量在4种有机酸-土壤体系中均随体系pH值升高而降低,且按草酸柠檬酸≈酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是质子溶解和络合溶解.有机酸对固定态磷素有明显活化效应,在草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸-土壤体系中,溶液中P浓度均随体系pH值升高而降低,但在柠檬酸-土壤体系中,则随体系pH值升高而增加.溶液中Al/P物质的量之比要远大于Fe/P物质的量之比,这表明土壤中P主要结合在铁氧化物表面,其活化与铁氧化物的溶解过程关系密切.此外,Al的存在对草酸活化固定态P有抑制作用。     

铝胁迫下马尾松幼苗有机酸分泌和根际pH值的变化

以马尾松幼苗为试验材料,选用砂培法研究铝胁迫对马尾松根际pH值、有机酸分泌以及植株中铝累积变化的影响。结果表明,高浓度铝导致根际pH值增加,当铝浓度高于300μmol.L-1时,根际pH值则趋于平稳。在测试的5种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸)中,当铝浓度由0升至300μmol.L-1时,草酸和苹果酸根系分泌量随之升高,与根际pH值呈正相关关系;而当铝浓度高于300μmol.L-1时,草酸和苹果酸分泌量则趋于平稳,草酸和苹果酸的分泌影响根际pH值的变化。其次,活性铝通过根系进入植株后,由于营养作用和运输机制,出现分布差异,根部铝积累量明显高于茎和叶。当根系接触的铝浓度低于300μmol.L-1时,植株铝积累量与根际pH值,以及草酸、苹果酸分泌量呈显著正相关。     

Cd胁迫对续断菊Cd吸收分配及有机酸代谢的影响

通过水培试验,研究了Cd在续断菊(Sonchus asper L.Hill.)体内的亚细胞分布、化学形态,Cd对续断菊地上部和根部有机酸含量的影响,以及根系分泌低分子有机酸对Cd胁迫的响应.结果表明:(1)续断菊根部和地上部的Cd含量随Cd处理浓度增加而显著增加;(2)Cd在续断菊体内的化学提取形态分布为:NaCl提取态(F_(NaCl))HAC提取态(F_(HAC))HCl提取态(F_(HCl))残渣态(FR)去离子水提取态(FW)乙醇提取态(FE);(3)续断菊体内的Cd主要分布在细胞壁中,占总Cd含量的36%—47%,且随着Cd浓度的升高,细胞壁中的分布量增加;其次是细胞核中,占总含量的20%—33%;(4)续断菊体内低分子有机酸含量大小为:酒石酸苹果酸柠檬酸乙酸,酒石酸占有机酸总量的68%—96%,植株地上部和根部Cd含量均与体内苹果酸和柠檬酸含量显著正相关,相关系数为0.993和0.994(P0.01)、0.953和0.982(P0.05);(5)不同Cd浓度下,续断菊根系分泌低分子有机酸主要为酒石酸,占有机酸总量的52%—89%,且在30 d时与植株地上部和根部Cd含量显著正相关,相关系数为0.967和0.978(P0.05).根系分泌酒石酸和苹果酸促进了续断菊对Cd的吸收,续断菊体内的苹果酸和柠檬酸参与Cd的吸收、运输、积累,从而缓解了Cd的危害;同时,细胞壁固持和活性较强化学形态的减少是续断菊耐Cd胁迫的主要机制.     

低分子量有机酸对可变电荷土壤吸附铝的影响机制

通过吸附性铝的解吸实验研究了低分子量有机酸对三种可变电荷土壤(2种砖红壤和1种赤红壤)吸附铝的影响机制，结果表明，柠檬酸、苹果酸和酒石酸等带有3个及3个以上活性官能团的有机酸在低pH条件下可以通过形成土壤一有机酸一铝三元表面络合物和增加土壤的表面负电荷两种机制显著增加土壤对铝离子的吸附量，但以前一种影响机制为主。乳酸、水杨酸、草酸和丙二酸等带有2个活性官能团的有机酸仅通过改变土壤的表面负电荷影响铝的吸附。土壤氧化铁是土壤吸附有机酸的主要载体，当用化学方法将土壤中的氧化铁除去后，有机酸对铝吸附的影响变小。在pH5．0时有机酸主要通过形成可溶性有机铝络合物减小土壤对铝的吸附，但有机酸的存在增加了Al^3 在吸附性铝中所占的比例，导致铝的解吸率增加。土壤中大量氧化铁的存在使其即使在低pH下也能对铝离子发生专性吸附，导致吸附性铝的解吸率减小。     

有机酸-氯化物复合浸提去除土壤重金属的效应及对土壤理化性质的影响

化学淋洗作为一种高效、能彻底去除土壤重金属污染的修复技术而受到广泛关注,其中淋洗剂的选择是淋洗技术的关键,另外淋洗修复后土壤性质的变化一直是限制淋洗技术推广应用的因素之一。以某冶炼厂周边重金属Cd、Pb污染农田土壤为研究对象,采用振荡浸提方法,研究了有机酸(柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸和草酸)与氯化物(Fe Cl__3、Ca Cl_2、Mg Cl_2、KCl_和Na Cl_)单独浸提,以及有机酸与氯化物复合浸提对土壤中Cd、Pb的去除效果,并测定了浸提前后土壤理化性质的变化。结果表明,有机酸对土壤中Cd、Pb的去除效率大小顺序为柠檬酸苹果酸(酒石酸)草酸乙酸;氯化物大小顺序为Fe Cl__3Ca Cl_2Mg Cl_2KCl_Na Cl_。柠檬酸(150 mmol·L~(-1))和Fe Cl__3(50 mmol·L~(-1))复合浸提,对Cd、Pb的去除率显著提高,对于老王寨土样,分别达到44.6%和29.0%,而柠檬酸和Fe Cl__3单独浸提分别为36.4%和15.1%、28.0%和10.9%;对于大田湾土样,对Cd、Pb的去除率分别达到64.4%和16.9%,而柠檬酸单独浸提为445.4%和10.8%,Fe Cl__3单独浸提Cd只有5.0%,Pb几乎未洗出。柠檬酸(100 mmol·L~(-1))与Fe Cl__3(50 mmol·L~(-1))复合连续浸提3次后,老王寨和大田湾土样土壤p H值下降显著,分别下降2.45和4.03个单位;CEC和速效N、P、K含量下降显著,游离氧化铝显著增加,有机质变化不显著。淋洗修复后的农田土壤重金属含量大幅降低,为后续实施植物修复等技术降低压力和风险,后续耕作,建议施加碱石灰调节土壤p H,并补充N、P、K肥料。     

石灰性褐土中柠檬酸对土壤Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附-解吸的影响

通过室内培养和吸附-解吸实验,研究了不同柠檬酸含量土壤对Cu2+、Cd2+吸附-解吸的影响.结果表明,土壤对Cu2+的吸附量随加入柠檬酸量的增加而明显增加,达到峰值后(柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1),吸附量随柠檬酸含量的增加而下降,即Cu2+的吸附曲线呈峰型.在低柠檬酸含量时,土壤对Cu2+的吸附量受Cd2+浓度影响较小,但随柠檬酸含量的增加,在低铜浓度处理(Cu2+浓度为600 mg·L-1,Cu600)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增大而增大,但在高浓度铜处理(Cu2+浓度为1000 mg·L-1,Cu1000)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增加而减少.Cu2+的解吸量随柠檬酸含量的增加而总体上降低;相同柠檬酸含量下,Cu600处理下,Cd2+浓度为10 mg·L-1(Cd10)条件下Cu2+解吸量明显低于无Cd2+(Cd0)和Cd2+浓度为1 mg·L-1(Cd1)条件下.而Cu1000处理下,Cd2+的浓度对Cu2+解吸量的影响较小.Cd2+吸附量随柠檬酸含量的增加无明显变化,但随Cu2+浓度的增加下降明显,其中无Cu2+处理Cd2+吸附量极显著地高于Cu600和Cu1000处理,而Cu600和Cu1000处理间差异不显著,且土壤对Cd2+的吸附随镉添加量增加而增加;Cd2+的解吸量随柠檬酸含量的增加先增大后保持稳定,在柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1时达到最大,Cu600处理的Cd2+的解吸量显著地高于Cu1000处理.     

外源有机酸对马蔺幼苗生长、Cd积累及抗氧化酶的影响

植物修复环境重金属污染仍然受多种因素制约,而通过有机酸辅助植物修复技术提高修复效率逐渐成为治理重金属污染的有效途径之一。采用溶液培养研究了Cd胁迫下2种不同浓度外源有机酸EDTA、柠檬酸对马蔺(Iris lactea var.chinensis)幼苗生长、Cd积累及抗氧化保护酶的影响。结果表明,与单独Cd胁迫(CK)相比,Cd胁迫下溶液中添加0.5和5mmol·L-1EDTA和相同浓度柠檬酸后马蔺地上部Cd质量分数无明显变化,而马蔺地下部Cd质量分数显著增加,0.5mmol·L-1低浓度EDTA和柠檬酸分别使马蔺根系Cd质量分数比对照增加55.6%、137.1%,柠檬酸的促进效果较明显。而溶液中添加2种有机酸对马蔺生物量的影响与对马蔺吸收Cd的效应不同,EDTA和柠檬酸使马蔺地上部生物量略有下降,但与对照相比差异不显著,而5mmol·L-1高浓度EDTA、柠檬酸使根系生物量明显下降,分别比对照下降17.2%、25.7%。同时,2种不同浓度有机酸均使马蔺叶片MDA含量增加,而马蔺叶片SOD和POD酶活性的增加表明马蔺体内抗氧化保护能力的增强,一定程度上可减轻氧化胁迫对马蔺造成的伤害。实验结果说明EDTA和柠檬酸对促进马蔺修复Cd污染具有一定的潜力。     

有机酸对不同磷源条件下土壤无机磷形态的影响

土壤有效磷含量低是影响作物生产的重要限制因素之一.作物根分泌活化难溶性磷的有机酸对改善其磷素营养具有重要意义.采用张守敬和Jackson无机磷分级方法,以湖北省武昌土为材料,加入不同磷源和有机酸,经室温培养后,测定速效磷含量和无机磷组分.结果表明,有机酸引起速效磷含量增多,除苹果酸处理的变化较小外,草酸和柠檬酸的加入使土壤中速效磷显著增加.供试有机酸均使土壤铝磷(Al-P)含量下降,钙磷(Ca-P)含量上升,变幅大小依次为草酸处理>柠檬酸处理>苹果酸处理;有机酸活化的磷主要来源于土壤中Al-P和铁磷(Fe-P)中的磷,同时有机酸能够促进土壤中闭蓄态磷(O-P)的形成与积累.图1表3参30     

Effects of organic acids on Cd adsorption and desorption by two anthropic soils

The objective of this experiment was to study the effects of malic, tartaric, oxalic, and citric acid on the adsorption and desorption characteristics of Cd by two typical anthropic soils (lou soil and irrigation-silted soil) in North-west China. Cadmium adsorption and desorption were studied under a range of temperatures (25°C, 30°C, 35°C, 40°C), organic acid concentrations (0.5–5.0 mmol·L^-1), and pH values (2–8). The results showed that the Cd adsorption capacity of the lou soil was significantly greater than that of the irrigation-silted soil. Generally, Cd adsorption increased as the temperature increased. In the presence of NaNO₃, the adsorption of Cd was endothermic with ΔH values of 31.365 kJ·mol^-1 for lou soil and 28.278?kJ·mol^-1 for irrigation-silted soil. The endothermic reaction indicated that H bonds were the main driving force for Cd adsorption in both soils. However, different concentrations of organic acids showed various influences on the two soils. In the presence of citric acid, chemical adsorption and van der Waals interactions were the main driving forces for Cd adsorption rather than H bonds. Although the types of organic acids and soil properties were different, the effects of the organic acids on the adsorption and desorption of Cd were similar in the two soils. The adsorption percentage of Cd generally decreased as organic acid concentrations increased. In contrast, the adsorption percentage increased as the pH of the initial solution increased. The exception was that adsorption percentage of Cd increased slightly as oxalic acid concentrations increased. In contrast, the desorption percentage of Cd increased with increasing concentrations of organic acids but decreased as the initial solution pH increased.     

柠檬酸促进土壤镉解吸的机理研究

以人工致污的广东红壤为材料,采用平衡批处理法研究了不同浓度及不同pH值的柠檬酸溶液对土壤中重金属镉解吸产生的影响,并对处理前后的土样进行了镉的形态分析。研究结果表明：柠檬酸可以促进土壤镉的解吸且促进作用随着柠檬酸浓度的增加而增加;随着溶液pH的变化,溶液中柠檬酸的形态发生变化,导致其络合土壤镉的能力发生变化;与原土相比,经过柠檬酸处理后土样中的酸可提取态镉所占比例下降,说明柠檬酸对土壤镉解吸的部分主要来自酸可提取态。     

柠檬酸促进土壤镉解吸的机理研究

以人工致污的广东红壤为材料,采用平衡批处理法研究了不同浓度及不同pH值的柠檬酸溶液对土壤中重金属镉解吸产生的影响,并对处理前后的土样进行了镉的形态分析。研究结果表明:柠檬酸可以促进土壤镉的解吸且促进作用随着柠檬酸浓度的增加而增加;随着溶液pH的变化,溶液中柠檬酸的形态发生变化,导致其络合土壤镉的能力发生变化;与原土相比,经过柠檬酸处理后土样中的酸可提取态镉所占比例下降,说明柠檬酸对土壤镉解吸的部分主要来自酸可提取态。     

Effect of low molecular weight organic acids on adsorption and desorption of fluoride on variable charge soils

The effect of four low molecular weight organic acids on F⁻ adsorption by two variable charge soils was investigated using a batch method. The organic acids reduced F⁻ adsorption through competition by the acids with F⁻ for sorption sites. Oxalic and malonic acids, both of which have simpler chemical structures, were more effective than citric or malic acid. The effect of organic acids on F⁻ adsorption was more prominent at higher pH values and with larger amounts of the organic acids. The desorption study showed that the organic acids enhanced the desorption of F⁻ adsorbed by the soils. In the control and malic acid systems, desorption increased sharply with decreasing pH, while in the oxalic acid system, desorption rose slightly with decreasing pH. Desorption also increased with increasing amount of organic acid added. There are two possible mechanisms for the effect of the organic acids on F⁻ adsorption and desorption: (1)␣competition of the organic acids with F⁻ for adsorption sites and (2) dissolution of the adsorbents, especially dissolution of soil Al.     

淹水还原作用下土壤镉的吸附与解吸特征的初步探讨

利用黄棕壤发育的水稻土(pH6.53),设置6个不同处理恒温(25±0.1)℃培养20d,初步探讨了3种还原强度土壤对Cd的吸附和解吸特征。试验数据显示:强度还原土壤,Eh和pH降低并稳定在-474mV和5.02水平,Cd吸附率由开始时的99.96%下降到94.70%,Cd解吸率平均为90.01%;中度还原土壤,Eh下降至-90mV左右,pH略有上升,Cd吸附率和解吸率平均分别为99.96%和66.09%;氧化态土壤的Eh、pH和Cd解吸率变化都比较小,平均分别为400.4mV、6.11和46.78%。此结果表明,处于不同还原状况下的土壤表面对Cd吸附和解吸有所差别;强度还原土壤对外源Cd的吸附率小于中度还原土壤对外源Cd的吸附率;土壤吸附外源Cd的解吸率,由大到小的次序依次为强度还原土壤,中度还原土壤,氧化状态土壤;还原程度越强,土壤对Cd的吸附率越低,Cd的解吸率也越高;还原条件下土壤Eh、pH、交换性亚铁和水溶性有机质含量是影响土壤Cd吸附和解吸的主要因素。     

土壤胶体表面吸附态铜的解吸动力学特征

供试土壤胶体吸附态Cu的解吸过程分为两个阶段,0~60min时间段为快速反应阶段,对应于静电吸附态Cu的解吸;60min以后为慢速反应阶段,对应于专性吸附态Cu的解吸.解吸遵循两点位一级反应方程;在3种介质下,两点位解吸速率常数及吸附量大小为k1＞k2,C2＞C1;各土壤胶体的解吸速率大小次序与表面电荷密度的大小相反.草酸、柠檬酸可以增加吸附态Cu的解吸;在NaNO3介质中,第二点位吸附态Cu量与总吸附量的比值(C2/C0)可作为专性吸附的特征值.     

2种水稻土中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学

用一次平衡法研究了2种水稻土表面吸附态Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为及柠檬酸和酒石酸对2种重金属离子解吸的影响。结果表明,虽然2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量比Cu(Ⅱ)高得多,但无论在单一重金属体系还是Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存体系中,Cu(Ⅱ)的解吸量均大于Pb(Ⅱ),湖州水稻土Cu(Ⅱ)的解吸量大于嘉兴水稻土,说明土壤对重金属离子的吸附亲和力越大,吸附的重金属离子越不易解吸。用E lovich方程拟合动力学数据可以获得比较满意的结果。解吸速率与时间的关系曲线表明,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率随时间的增加迅速减小。Cu(Ⅱ)的解吸速率大于Pb(Ⅱ),柠檬酸和酒石酸不仅使重金属的解吸量增加,而且使Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率大大提高。2种有机酸对Cu(Ⅱ)解吸的促进作用大于Pb(Ⅱ),柠檬酸的促进作用大于酒石酸。     

低分子有机酸对土壤氟吸附的影响

用等温平衡吸附法研究了柠檬酸、草酸对砂姜黑土和潮土氟吸附的影响 ,提出了有机酸影响氟吸附的可能机理。实验结果表明 ,有机酸对土壤氟吸附有较大的影响 :(1)当有机酸处于低浓度时 ,土壤氟吸附量随浓度升高而增加 ;高浓度时 ,土壤氟吸附量随有机酸浓度升高而降低 ;(2 )在有机酸存在条件下 ,土壤氟的吸附量与平衡氟浓度间呈极显著的直线正相关或负相关