龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究

以云南省个旧市重金属污染农田为研究对象,通过野外田间试验研究7种配置种植方式下龙葵(Solanum nigrum)、大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和短萼灰叶(Tephrosia candida)对Pb、Cd和As的吸收特征,探讨3种植物不同配置方式对Pb、Cd和As复合污染农田的修复潜力.结果表明:供试农田土壤Cd和As含量均超出GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的三级标准.所有不同植物配置种植方式中,龙葵地上部对Cd的吸收量最大,为(6.99±0.25) mg·kg-1,大叶井口边草地上部对As的吸收量最大,为(326.98±93.99) mg·kg-1,短萼灰叶地上部对Pb的吸收量最大,为(32.96±5.65) mg· kg-1,均低于超富集植物的临界阈值(Cd 100 mg· kg-1,As1 000 mg·kg-1,Pb 1 000mg· kg-1).比较7种种植方式对污染土壤中重金属的提取效率发现,单作龙葵条件下,龙葵地上部对Pb、Cd和As的吸收量最大,年吸收量分别为1 004.97、152.04和1 534.47g· hm-2,若将Cd和As污染农田土壤修复达到GB 15618-1995中的三级标准,提取效率分别为2.811 6％和1.413％.这说明单作龙葵对Pb、Cd和As复合污染农田具有一定修复潜力,但不适用于修复高浓度重金属污染农田.     

3种镉超富集植物毛状根体系对镉胁迫响应的比较

近年来,转基因毛状根组织被越来越多地应用于重金属和有机污染物的植物修复技术研究中,已成为进行污染物毒性响应机制研究的便捷的实验室工具。为了探究龙葵、油菜、芥菜3种镉(cadmium,Cd)超富集植物对Cd毒性胁迫响应的差异,以诱导出的3种植物毛状根为研究材料,从毛状根的生长状态、富集Cd的能力、根组织细胞的凋亡程度和抗氧化酶活性等方面进行了探讨。结果表明:Cd浓度为0~50μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根受Cd毒害的影响都不明显;Cd浓度为75~100μmol·L-1时,龙葵、油菜、芥菜毛状根均表现出对Cd胁迫的防御响应。在较高的Cd浓度(100μmol·L-1)下,龙葵毛状根的生物量受Cd毒害的影响最小,芥菜次之,油菜受影响最大;同时龙葵毛状根富集的Cd含量最高(745.0μg·g-1),芥菜次之(681.4μg·g-1),油菜最差(505.2μg·g-1)。龙葵、油菜、芥菜毛状根在Cd胁迫下的细胞凋亡水平均随Cd浓度的升高而升高,当Cd浓度为100μmol·L-1时,龙葵毛状根比油菜和芥菜毛状根的细胞凋亡程度均低。同时3种植物毛状根在不同浓度Cd处理下抗氧化酶活性的变化有一定差异。从上述结果综合来看,龙葵毛状根受Cd毒害的影响最小、富集Cd的能力最好,是进一步开展Cd超富集植物转基因改造研究的较好的实验室载体。     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对cu2＋耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对Cu2+耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对Cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出Cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

吲哚乙酸和激动素配合施用提高蜈蚣草和龙葵对砷、镉富集的田间试验

植物激素可打破重金属超富集植物的种子休眠、促进发芽和快速生长,从而提高其富集重金属的效率。虽然人工合成的植物生长调节剂在促进超富集植物生长和提高重金属富集方面已取得很多成果,但大多是盆栽试验,大田试验甚少。文章在课题组前期室内盆栽试验筛选出的吲哚乙酸(IAA)和激动素(KT)提高砷(As)超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)砷提取效率的最佳配比(IAA:KT=25 mg·L~(-1):20 mg·L~(-1))基础上,在云南省个旧市大屯镇重金属污染农田分45个小区、喷施2次激素开展IAA和KT配合施用对As超富集植物蜈蚣草和镉(Cd)超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)超富集As和Cd的影响和机理研究。结果表明,大田条件下IAA和KT配合施用能够促进2种超富集植物快速生长,在含Cd为3.12 mg·kg~(-1)、含砷As 98.7 mg·kg~(-1)的农田土壤上,与未施用植物激素的对照相比,25 mg·L~(-1) IAA和20 mg·L~(-1) KT配合施用后,龙葵和蜈蚣草的株高、鲜物质量、地上部和地下部Cd/As含量、Cd/As转运系数和富集系数均显著增加,且龙葵对Cd、蜈蚣草对As的提取效率最高可分别达7.52%和6.06%。第2次喷施激素后,单加KT和激素配合施用条件下,龙葵和蜈蚣草间作时两种植物叶片过氧化物酶(POD)活性均显著增加。逐步回归分析结果表明,龙葵对As、蜈蚣草对Cd的提取效率均与叶片POD活性成显著正相关。因此,叶片保持较高的POD活性对两种超富集植物对Cd和As的提取具有重要意义。     

两种野生食用菌对土壤重金属的富集特征研究

野生食用菌具有富集重金属的能力,据调查研究云南省的部分野生食用菌有重金属超标的情况,探讨野生食用菌对重金属的富集具有迫切意义。本文以鸡枞菌(Termitomyces albuminosus)和珊瑚菌(Ramaria botrytoides)为研究对象,采用ICP-MS测定鸡枞菌和珊瑚菌中Cu、Zn、Cd和Pb的含量,以及野生菌根际土壤和非根际土中重金属的总量和有效态含量。在此基础上,计算了两种野生食用菌根际与非根际土壤中重金属总量的比值,根际与非根际土壤中重金属有效态比值,以及鸡枞菌和珊瑚菌对土壤中重金属富集系数,还探讨了鸡枞菌、珊瑚菌重金属含量与根际土壤重金属总量的相关性。研究结果表明,(1)两种野生食用菌根际与非根际土壤中重金属总量的比值大于1。在鸡枞菌根际/非根际土壤中重金属含量比值高低顺序为:CdPbZnCu,珊瑚菌根际/非根际土壤中重金属含量比值高低顺序为:ZnCdPbCu。(2)根际与非根际土壤中重金属有效态比值总体上大于1。由以上两点可见,鸡枞菌、珊瑚菌根系微环境有利于重金属元素(Cu、Zn、Cd、Pb)的富集。(3)鸡枞菌对Cd、Cu、Zn的BCF(Bioaccumulation factor,BCF)大于1,而珊瑚菌对Cd、Cu、Zn的BCF小于1。鸡枞菌和珊瑚菌对Cd、Cu和Zn的富集能力存在差异。鸡枞菌对重金属富集与根际土壤重金属含量无显著相关性,珊瑚菌对Cu的富集与根际土壤中的Cu呈显著正相关。对野生食用菌进行富集差异研究有利于合理利用云南野生食用菌资源,以及野生食用菌根际效应研究将为野生食用菌生长土壤的重金属环境风险评价提供依据。     

不同浓度胺鲜酯对籽粒苋富集重金属镉锌的影响

植物生长调节剂具有提高植物富集土壤重金属的能力,从而提高植物修复污染农田土壤的效率。采用盆栽方式,比较叶面喷施不同质量浓度(0、5、10、15 mg·L~(-1))胺鲜酯(DA-6)对籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)生长、富集镉(Cd)和锌(Zn)及土壤有效态Cd和Zn的影响。结果表明,10 mg·L~(-1)处理显著提高籽粒苋植株的生物量;DA-6对籽粒苋根系分布层土壤和根际土pH无显著影响,但能显著提高籽粒苋根际土有效态Cd和Zn含量;DA-6处理的籽粒苋叶、茎和根中Cd含量均呈增加趋势,但仅15 mg·L~(-1)处理能显著提高籽粒苋叶、茎中Cd含量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd含量无显著影响;DA-6对籽粒苋叶、茎、根中Zn含量均无显著影响;10 mg·L~(-1)处理能显著强化籽粒苋叶、茎对Cd和Zn的累积量,DA-6处理对籽粒苋根中Cd和Zn的累积量无显著影响;DA-6处理籽粒苋后,除籽粒苋叶中5 mg·L~(-1)处理和10 mg·L~(-1)处理的Zn富集系数显著低于对照外,其它处理的籽粒苋叶、茎、根中Cd和Zn富集系数及运转系数均无显著差异。因此,叶面喷施10 mg·L~(-1)DA-6能显著强化籽粒苋地上部对Cd、Zn的累积量,但DA-6处理对Cd和Zn的富集和运转并无显著促进作用。     

具重金属抗性产酸菌的分离及生物学特性研究

铅锌冶炼厂周边区域遭受复合重金属的严重污染,目前单一重金属污染土壤的修复技术比较成熟,而针对复合重金属严重污染土壤的治理技术有待进一步研发。本研究采集铅锌冶炼厂附近重金属污染土壤,试图从土壤中分离出具重金属抗性的产酸菌,并应用于浸出修复复合重金属重污染土壤。通过野外取样调查、分子生物学鉴定和显微镜观察等分析测试手段,从铅锌冶炼厂附近土壤中成功分离出一株具强重金属抗性的产酸菌,经鉴定为黑曲霉(Aspergillus niger),命名为F2。对其重金属抗性和浸出修复能力进行研究,结果表明:黑曲霉F2对Pb、Zn、Cd和Cu的最大耐受质量浓度分别为8 500、6 000、2 200和2 500 mg·L~(-1)。在高浓度重金属的胁迫下,培养前期菌株处于驯化阶段,不生长或生长很慢,培养后期生长速度加快。将黑曲霉接种到50 mL培养液中培养7 d,培养液的pH值从7.00降至2.40,将2.5 g灭菌土壤加入50 mL培养液中,接种1mL菌液,置于恒温振荡培养箱中(温度28℃、转速120 r·min~(-1))培养15 d,Pb、Zn、Cd和Cu的浸出百分率分别为46.79%、52.01%、29.40%和75.70%,对4种重金属的总浸出率达59.54%。由此可见,黑曲霉不但具有很强的重金属耐受性,还具有较大的浸出修复重金属污染土壤的潜力,具备一定的研究价值。     

滇重楼与丛枝菌根的共生对重金属元素吸收的影响

通过室温盆栽接种试验,研究在灭菌土壤中,不同丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌处理对滇重楼生长过程中根际土壤和药材中5种重金属(Cd、Hg、As、Cu、Pb)吸收累积的影响.结果表明,与对照组(CK组)相比,人工栽培条件下接种28种不同AM真菌,滇重楼根际土壤及其对应药材中5种重金属残留量差异显著,不同重金属在滇重楼生长不同时期含量变化的差异较大,具体影响效果不同.除Spe、Asc、Asp处理组果熟期的根际土壤Cd元素含量超标外,其余处理组根际土壤及其对应药材均低于国家限量标准.同时,28种AM真菌对滇重楼根茎5种重金属元素的富集能力存在显著差异,滇重楼对Cd、Hg、As、Cu具有较强的生物积累作用,但均显著低于超富集植物的临界含量标准(1000 mg·kg~(-1)).对不同AM真菌处理组滇重楼栽培土壤重金属残留量进行风险评估及分级发现,土壤尚处于"无污染"状态,但有个别处理组的Cd已接近轻微污染.实验结果表明,人工接种AM真菌能保证滇重楼根茎重金属残留量在安全范围内,为推动滇重楼绿色种植建设开辟一条新的途径,但在大田栽培时应根据实际情况,选择合适的AM真菌菌株与滇重楼进行共生栽培,应重视滇重楼自身特性对重金属吸收和累积的影响.     

工业污染地6种乔木树种重金属累积特征研究

黄埔区是广州市工业污染较严重的地区,其中龟山是由污染导致土壤严重退化的典型地段。该地段植被退化,土壤重金属质量分数较高。为了探讨在这种工业污染区生存的植物对重金属的吸收能力以及不同树种吸收能力间的差异,选择该地段的台湾相思（Acacia confusa）、刺竹（Blumeana schult）、尾叶桉（Eucalypt urophylla）、高山榕（Ficus altissima）、小叶榕（Ficus microcarpa）和潺槁树（Litsea glutinosa）等6种乔木树种,采集其根、枝、叶等部位,测定Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数。结果表明：4种重金属在乔木中累积量大小依次是：Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn累积量最大,为664.98mg·kg-1,Cd最小,仅为4.42mg·kg-1;各种重金属在乔木不同部位的累积量大小是：细根〉粗根〉叶子〉枝条,细根中各重金属累积量最大,为368.15mg·kg-1;6种乔木树种抗重金属能力比较,小叶榕重金属累积量均为455.60mg·kg-1,抗性最好;尾叶桉和潺槁树重金属累积量较多,均为179.86和221.63mg·kg-1,抗性较好;高山榕重金属累积量均为114.41mg·kg-1,抗性中等;台湾相思和刺竹分别为78.04和96.41mg·kg-1,抗性较差。     

香芋高产、优质栽培技术与产品分级及加工

香芋是多年生宿根草本植物,属天南星科(Araceae)一年生栽培,是我省重要的特种蔬菜之一,随着农业结构调整步伐的加快,香芋的种植面积也在不断扩大,为了提高香芋的产量和品质,达到绿色蔬菜的标准,该文提出了香芋高产、优质栽培技术与产品分级及加工.表3,参5.     

Nanosensors and nanobiosensors in food and agriculture

The food and agriculture sector controls the economic growth of a developing country. The food industries have practices of growing crops, raising livestock and sea foods, food processing and packaging, regulating production and distribution with quality and safety. The process control and monitoring quality are crucial steps. Here we review nanosensors and nanobiosensors as alternative of classical quantification methods. Nanoscale dimensions of metal nanoparticles, metal nanoclusters, metal oxide nanoparticles, metal and carbon quantum dots, graphene, carbon nanotubes, and nanocomposites expand the sensitivity by signal amplification and integrate several novel transduction principles such as enhanced electrochemical, optical, Raman, enhanced catalytic activity, and superparamagnetic properties into the nanosensors. The electrochemical nanosensors, optical nanosensors, electronic nose and electronic tongue, nanobarcode technology, and wireless nanosensors have revolutionized the sensing in food and agriculture sectors with multiplex and real-time sensing capabilities. Despite previous success stories of the remunerative health sector, the approaches are transferred subsequently to food and agriculture sector; with potential application in detection of food contaminants such as preservatives, antibiotics, heavy metal ions, toxins, microbial load, and pathogens along with the rapid monitoring of temperature, traceability, humidity, gas, and aroma of the food stuff.     

市场经济与土肥科技

土肥的基础地位是不随社会性质或社会经济类型的变化而变化的，它既具重要性，又具长久性．市场经济是仍然需要土肥科技的．土肥科技的教学、科研和推广的力度必须加大，局面必须改观，且宜快不宜迟．土肥科技工作者一定要将培肥地力作为中心工作．根据广东的实际，增施有机肥是培肥地力的主要措施，因而抓秸秆还田和发展冬绿肥是我们工作的重点．     

基因污染与生态环境安全

论述了基因污染可能对生态环境安全造成的影响。转基因作物有可能污染天然物种的基因库；有可能破坏传统农作物品种的遗传多样性，加速作物种植品种的单一化及基因资源的流失；使抗除草剂作物的基因向野生或半野生植物漂移的可能性加大，有可能创造出“超级杂草”；带有病毒型转基因作物的基因重组，有可能创造出新的植物病毒，导致新的病害；BT转基因抗虫作物分泌的毒素，在食物链中传递，很难加以控制，对非目标生物造成危害，并最终破坏自然生态系统的平衡。文章还从不同角度分析了基因污染的严重性。     

Indoor and outdoor air pollution and lung cancer in New Hampshire and Vermont

Indoor and outdoor air pollution is known to contribute to increased lung cancer incidence. This study is the first to address the contribution of home heating fuel and geographical course particulate matter (PM₁₀) concentrations to lung cancer rates in New Hampshire, USA. First, Pearson correlation analysis and geographically weighted regression were used to investigate spatial relationships between outdoor PM₁₀ and lung cancer rates. While the aforementioned analyses did not indicate a significant contribution of PM₁₀ to lung cancer in the state, there was a trend towards a significant association in the northern and southwestern regions of the state. Second, case-control data were used to estimate the contributions of indoor pollution and secondhand smoke to the risk of lung cancer with adjustment for confounders. Increased risk was found among those who used wood or coal to heat their homes for more than 10 winters before the age of 18, with a significant increase in risk per winter. Resulting data suggest that further investigation of the relationship between heating-related air pollution levels and lung cancer risk is needed.     

Characteristics of dispersions and water-soluble extracts of crude and refined oils and their toxicity to estuarine crustaceans and fish

The quantitative hydrocarbon composition and behavior in seawater of water-soluble fractions (WSF) and oil-in-water dispersions (OWD) of 4 oils was investigated. Two crude oils, South Louisiana crude and Kuwait crude, and two refined oils, No. 2 fuel oil and bunker C residual oil, were used in these investigations. The WSFs of the crude oils had higher total oil-hydrocarbon concentrations and were richer in light aliphatics and single-ring aromatics than were the WSFs of the refined oils. The WSFs of the refined oils contained significantly higher concentrations of naphthalenes than did those of the crudes. The hydrocarbon composition of the aqueous phase of OWDs closely resembled that of the parent oils. Gentle aeration of the OWDs resulted in a loss of 80 to 90% of the aqueous hydrocarbons in 24 h. Alkanes disappeared from the dispersions more rapidly than aromatics. The WSFs and OWDs of the refined oils were considerably more toxic to the 6 test species than were those of the crude oils. The test species can be ranked according to increasing sensitivity to oil as follows: Cyprinodon variegatus, Menidia beryllina, Fundulus similus, Penaeus aztecus postlarvae, Palaemonetes pugio and Mysidopsis almyra. The results of this investigation are discussed in relation to the potential impacts of oil spills on the marine and estuarine environments.     

1株贫营养好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性

从水库底泥样品中,以硝酸盐为唯一氮源进行驯化、分离筛选出1株能在贫营养及好氧条件下进行高效反硝化的菌株PY8,经过电镜形态学观察、生理生化和16S rDNA序列分析,并基于16SrDNA序列结果,构建了该菌株的系统发育树,最终确定菌株PY8为根瘤菌Rhizobiumsp.。考察了初始pH值、温度、C/N、初始硝酸钠质量浓度、投菌量对菌株PY8硝酸盐还原活性的影响,以及该菌株的异养硝化性能。结果表明,在pH6.0～10.0,温度25～30℃,C/N1.0～9.0,初始硝酸钠质量浓度0.01～0.50g·L-1,投菌量1%～15%时,菌株PY8培养72h后的硝氮去除率可达到95%以上。另外,该菌株具有同时硝化-反硝化作用,在培养过程中氨氮去除率可达到58%左右。实验结果表明,菌株PY8在微污染水体生物脱氮领域中具有很大的应用潜力。