灰化苔草叶片铜污染的高光谱响应研究

为了鄱阳湖湿地的生态安全,通过土壤盆栽实验,研究了不同Cu浓度(0、50、100、150、200和300 mg/kg)下灰化苔草(Carex cinerascens)在整个生长发育期内叶片光谱参数和叶绿素的变化过程。结果表明,灰化苔草对Cu的耐性上限浓度不超过300 mg/kg;随着添加Cu浓度的升高,叶片Cu含量和土壤有效态Cu含量均逐渐升高,叶片SPAD值渐次降低;叶片Cu含量与红谷深度、红边峰值、红边斜率、R750~1250 nm等光谱特征值之间均呈现显著的负相关关系;灰化苔草最佳监测生育期为生长期。由此,为鄱阳湖湿地生态健康变化进行快速诊断提供了科学依据。     

不同浓度葡萄糖对铅胁迫下小球藻部分生理特性的影响

实验观测了适宜铅离子浓度(0.04 mmol/L)胁迫下不同浓度葡萄糖对小球藻生长及小球藻内光合色素、蛋白质和可溶性糖含量的影响。结果表明,在适量铅胁迫下,10 g/L的葡萄糖就能缓解胁迫并且促进小球藻的生长,葡萄糖浓度为20~40 g/L时小球藻的生物量最大。不同浓度的葡萄糖使小球藻细胞内光合色素含量呈先升后降的趋势。实验组小球藻可溶性蛋白质和可溶性糖的单位质量含量都低于对照组,并且随着葡萄糖浓度的升高而降低;但其单位体积含量却都高于对照组。说明适宜浓度的葡萄糖对铅胁迫下小球藻的生长有一定的影响。     

重金属Cr(Ⅵ)和Ni对旱伞草富集能力及其生理生化指标的影响

采用水培方法,研究了在不同重金属Cr(Ⅵ)(0~50 mg/L)和Ni(0~50 mg/L)浓度下旱伞草(Cyperus alternifolius)的富集能力及生理生化指标的变化规律。研究结果表明:(1)旱伞草中积累的重金属含量随处理浓度的增加逐渐增加,Cr(Ⅵ)在其地上部和根部富集量分别达到958.00 mg/kg和2 874.44 mg/kg,Ni在其地上部和根部富集量分别达到1 655.46 mg/kg和2 511.20 mg/kg;(2)在Cr(Ⅵ)和Ni胁迫下,随着Cr(Ⅵ)和Ni浓度的增加,旱伞草生物量、叶绿素含量、根系活力均呈先上升后下降的趋势;(3)脯氨酸的含量随着Cr(Ⅵ)胁迫浓度的增加,呈现为先上升后降低的趋势,而随着Ni胁迫浓度的增加,则为先缓慢上升而后急剧升高。旱伞草对Cr(Ⅵ)和Ni具有较强的富集能力且主要分布在根部,虽不是Cr(Ⅵ)和Ni超积累植物,但具有较强的稳定化能力,在污染水体的修复方面有一定应用潜力。     

镉胁迫对向日葵幼苗生长和生理特性的影响

采用溶液培养方法,研究了不同浓度镉(0、0.05、0.1、0.5和1 mg/L)处理7 d对向日葵幼苗生长和生理特性的影响。结果表明：随着镉处理浓度的增加，向日葵幼苗对镉的吸收显著增加。1 mg/L镉浓度处理时，叶、茎和根中镉浓度分别为0.05 mg/L镉处理时的16.3、19.2和581倍；根中积累的镉含量明显高于叶和茎, 各浓度根部积累的镉分别为叶和茎的37.8～63倍和29.4～41倍。镉胁迫显著抑制向日葵幼苗生长和叶绿素合成，当镉浓度达1 mg/L时，整株植物生物量和总叶绿素含量分别为对照的55.9%和52.6%。镉胁迫下向日葵幼苗游离脯氨酸和丙二醛（MDA）含量显著增加，1 mg/L镉浓度时，根中含量分别为对照的4和5.8倍。向日葵幼苗可溶性蛋白含量和过氧化物酶(POD)活性变化与镉胁迫浓度呈明显的倒U字型关系，可溶性蛋白含量在0.05 mg/L镉浓度时达到最大值，叶、茎、根中的POD活性分别在0.1、0.1和0.05 mg/L镉浓度时达到最大值。     

土壤中无机钠盐对不同形态Cu含量的影响

采用TESSIER连续提取法研究了不同种类、不同加入量的无机钠盐对土壤中不同形态Cu含量的影响。结果表明,对于可交换态Cu,3种无机钠盐的加入均使其含量减少,其中NaCl的影响最大,4、8g/kg的NaCl分别使其减少了28.13%(质量分数,下同)和50.59%;对于碳酸盐结合态Cu,3种无机钠盐的加入均使其含量增加,其中Na2CO3(8g/kg)对其影响最大;对于铁锰氧化态Cu,Na2SO4和Na2CO3的加入使其含量先升高后降低,NaCl则使其含量降低;有机结合态Cu受Na2SO4和Na2CO3的影响较大,在它们的影响下含量均增加;残渣态Cu在3种无机钠盐的影响下变化幅度均很大,其中4、8g/kg的Na2SO4分别使其含量减少了47.47%和62.21%。     

Cu污染土壤接种丛枝菌根真菌对旱稻生长的影响

采用盆栽实验的方法,研究了不同Cu处理水平(0、100和200 mg/kg)下,接种丛枝菌根真菌(arbuscular my-corrhizal fungi,AMF)Glomus mosseae对旱稻(Oryzal Sativa L.)生长的影响。结果表明,未添加Cu处理下,旱稻菌根侵染率可达69%,随着土壤中Cu添加量增加,旱稻菌根侵染率显著下降(P<0.05)。与未接种处理相比,接种处理显著提高100mg/kg Cu处理下根系生物量以及200 mg/kg Cu处理下地上部分生物量(P<0.05);接种处理显著降低了100 mg/kg Cu处理下旱稻地下部Cu含量,却显著增加了200 mg/kg Cu处理下旱稻地上部分以及地下部分Cu含量(P<0.05)。     

利用芦竹修复重金属污染湿地的研究

研究了芦竹(Arundodonaxlinn)对Cu2+、Ni2+、Cr6+重金属污染湿地的响应和对该污染湿地的影响。实验结果表明,芦竹对这3种重金属离子有一定的耐受性,并有不同程度的吸收,Cu2+、Ni2+和Cr6+去除率分别为63.8%,42.3%和34.4%。芦竹在100mg/kg浓度的Cu2+、Ni2+污染湿地中生长正常,在低浓度(55mg/kg)Cr6+污染中能存活,但生长速度较慢。在100mg/kg浓度Cr6+污染湿地中,出现急性中毒现象,半月后致死。在重金属污染环境中,芦竹普遍出现失绿现象,但除高浓度Cr6+(100mg/kg)以外,都能正常存活,表现出较强的适应性。     

不同磷条件下高温胁迫对铜绿微囊藻增殖的影响及其恢复

为研究磷浓度与高温对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞增殖及其恢复生长的影响,对低磷(0.05 mg/L)、中磷(0.50 mg/L)和高磷(5.00 mg/L)3种不同磷浓度下,35℃高温胁迫3、6和12 d后的生长过程进行了研究。以25℃为对照,测定了细胞密度、叶绿素a、胞内可溶性蛋白和糖含量、酶活性等指标。结果表明,低磷和中磷条件下,35℃高温未成为限制条件,反而促进细胞增殖。随磷浓度的增加,35℃高温的抑制作用增强,高磷条件下,温度成为限制因子,抑制藻的生长,第12天细胞密度仅为对照的85.51%。解除胁迫后,低、中磷条件下前期胁迫时间越长,藻细胞密度和叶绿素a含量越高,高磷条件下的细胞密度发生低补偿,胁迫3、6和12 d组比对照降低了3.44%、2.85%和10.32%。高磷组的各指标数值较高,组间差距相对较小,磷营养充足有利于微囊藻的补偿生长。不同磷营养下微囊藻会发生程度不同的补偿效应,可根据其自身变化为蓝藻生长的研究提供基本资料。     

不同Cd2+浓度与硝酸盐浓度、磷酸盐浓度交互作用对杜氏盐藻生长及叶绿素荧光特性的影响

研究了不同Cd2+浓度与硝酸盐浓度、磷酸盐浓度交互作用对杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长及叶绿素荧光特性的影响.结果表明,Cd2+浓度与硝酸盐浓度、磷酸盐浓度对杜氏盐藻的光合作用及生长均具有显著影响(P＜0.05)；Cd2+胁迫24 h后,杜氏盐藻的荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、rETR、细胞密度和叶绿素相对含量均与Cd2+浓度表现为显著的负相关；在低硝酸盐摩尔浓度(55μmol/L)下,杜氏盐藻的荧光参数Fv/Fm、Fv/F.、Yield、rETR、细胞密度和叶绿素相对含量均明显下降；在高硝酸盐摩尔浓度(7 040 μmol/L)下,杜氏盐藻的上述荧光参数下降幅度小；在正常硝酸盐摩尔浓度(880 μmol/L)下,杜氏盐藻荧光参数Fv/Fo、NPQ和叶绿素相对含量均最高,对Cd2+的耐受性更强；在低磷酸盐摩尔浓度(2.27 μmol/L)下,杜氏盐藻的荧光参数(除NPQ外)、细胞密度和叶绿素相对含量均显著低于对照组和高磷处理组,表现为磷限制现象；在离磷酸盐摩尔浓度(290.40 μmol/L)下,杜氏盐藻的荧光参数(除NPQ外)、细胞密度和叶绿素相对含量均明显高于低磷处理组和对照组,杜氏盐藻受Cd2+胁迫程度最小.     

玉米叶片光谱弱差信息的重金属污染定性分析

不同重金属污染下的玉米叶片光谱响应存在细微差异。设计不同浓度的铜(Cu)和铅(Pb)污染实验,并测量不同浓度铜离子和铅离子胁迫下玉米叶片的光谱反射率、Cu含量、Pb含量及对应叶绿素含量。针对光谱弱差信息甄别的难点,结合光谱微分处理、光谱角、正切函数增强和波谱分段检测等构建一种甄别玉米叶片Cu、Pb胁迫的分段微分光谱角正切(segmentation derivative spectral angle tangent,SDSAT)模型。甄别玉米叶片不同生长程度的玉米叶片在Cu、Pb胁迫下的光谱响应差异,并通过区分玉米冠层Cu、Pb胁迫光谱的差异以验证该模型有效可行。实验结果表明,SDSAT模型甄别Cu、Pb胁迫玉米光谱主要差异在"紫光""红边"和"近峰B"波段区间,这些差异也是鉴别Cu、Pb污染的定性分析标志,并可以根据模型测度结果分析玉米的污染程度。     

印染废水催化湿式氧化法处理中水质酸碱度的变化

以初始质量浓度为1088 mg/L、色度为30万倍的亚甲蓝溶液模拟印染废水进行实验,系统考察了印染废水催化湿式氧化(CWAO)法处理中水质酸碱度的变化.结果表明,处理后出水pH呈先降低后升高的趋势,而且反应前期pH降低的幅度大,反应后期pH升高的幅度小;出水中pH最低点随CulFel催化剂(Cu2+、Fe2+质量比为1:1)投加量的增加、氧分压的升高、进水pH的降低而降低;反应温度越高,出水pH越先达到最低点;反应终点出水pH随CulFel催化剂投加量的增加、氧分压的升高、反应温度的升高、进水pH的升高而升高.     

陕北黄土区土壤石油污染物对玉米生长影响研究

为研究陕北黄土区土壤石油污染物对玉米种子出苗率和幼苗生长的影响,采用盆栽试验的方法,设置土壤不同石油浓度处理组,培养玉米2个月,测定了各处理组玉米的出苗率、株高、茎宽、生物量和叶片叶绿素浓度.结果表明:(1)土壤石油质量浓度即使为30 g/kg时,各处理组出苗率最终均为100％;土壤石油质量浓度达到20 g/kg及以上时,在一定程度上会推迟玉米种子的出苗时间.(2)土壤石油质量浓度达到1 g/kg就会对玉米茎的生长产生抑制作用,可以显著降低玉米株高,但对玉米茎宽影响不显著.随着土壤石油浓度的升高,对玉米株高的抑制作用显著增加.玉米茎宽总体上是随着土壤石油浓度的升高而减小,但土壤石油质量浓度为0～1g/kg或20～30 g/kg时,玉米茎宽没有显著差异.(3)当土壤石油质量浓度达到5 g/kg以上时,植株干质量随石油浓度升高而减少.土壤石油质量浓度达到20 g/kg时,会显著降低玉米根的含水率;达到30 g/kg时,会显著降低茎和叶的含水率.(4)土壤石油质量浓度为1、5 g/kg时,叶绿素a和叶绿素b浓度与土壤石油质量浓度为0 g/kg时没有显著差异;土壤石油质量浓度为10、20、30 g/kg时,叶绿素a和叶绿素b浓度显著低于土壤石油质量浓度为0 g/kg时,并且随土壤石油浓度的升高呈降低趋势.     

灯心草部分生理生化指标对土壤复合重金属胁迫的响应

通过盆栽试验,以叶绿素含量和POD、SOD、CAT3种抗氧化酶活性作为观测指标,研究了Cu、Cd、Pb、Zn和As复合重金属胁迫下灯心草部分生理生化指标的变化趋势和机理.结果表明,灯心草的生理毒害效应呈明显的剂量-效应关系.表现为与对照相比,叶绿素含量减少,叶绿素a/b值降低,叶片失绿现象明显.随着复合重金属胁迫浓度的增加,灯心草3种酶活性均呈先升后降的变化趋势,但出现抗性酶活性高峰所对应的重金属浓度不同,表现出不同的特征变化趋势.总体来说,在接近土壤环境质量标准低浓度设计范围内,酶活性有逐渐被激活的趋势.但在高浓度水平下,酶活性普遍受到抑制.生长在铅锌尾矿和模拟矿毒水污染土壤中的灯心草叶绿素合成受到显著抑制(P＜0.05),但POD和CAT两种酶活性均高于对照.     

典型磺胺类抗生素对油菜叶片叶绿素、可溶性蛋白及抗氧化酶的影响

通过盆栽实验研究了典型磺胺类抗生素磺胺甲恶唑(SMZ)、磺胺甲基嘧啶(SM1)和磺胺噻唑(ST)对油菜叶片内抗氧化酶(POD)活性、叶绿素(CHL)含量和可溶性蛋白(SP)含量的影响。结果表明:在低浓度染毒处理(15.0mg/kg)和高浓度染毒处理(45.0mg/kg)下,SM1、ST对油菜叶片中的CHL含量均有显著抑制作用(P0.05),SMZ对油菜叶片中的CHL含量有极显著抑制作用(P0.01)。3种磺胺类抗生素对油菜叶片SP含量的抑制作用随着染毒浓度的增加逐渐增强,其中SMZ对SP含量的抑制作用最大。两种浓度的染毒处理下,3种磺胺类抗生素对油菜叶片的POD活性均产生极显著诱导(P0.01)作用,并且SMZ对POD活性的诱导作用最为显著。综上,SMZ、SM1和ST均显著影响了油菜体内的生化过程,并且3种抗生素中SMZ的毒性效应最强。     

铀胁迫对植物光合特性的影响及植物对铀的吸收转移

在铀污染土壤的二次修复中,采用7科12种植物,研究铀胁迫对植物光合作用、叶绿素荧光特性的影响以及植物对铀的吸收、富集情况,为铀污染土壤的植物修复提供理论和方法依据。结果表明:(1)铀胁迫显著影响红圆叶苋、苍耳、美洲商陆、刺天茄和苘麻5种植物的光合效率,具体表现为叶片净光合速率(Pn)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加,初始荧光(F0)增加,光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)和最大相对电子传递速率(rETRmaxr)降低;而反枝苋、菊苣、鬼针草、向日葵和牛皮菜则对铀胁迫表现出较好的耐性。(2)酸模、鬼针草、苍耳和向日葵吸收富集铀的能力较强,在铀含量为485 mg/kg的二次修复土壤中生长3个月,体内积累的铀含量分别为363.57、91.87、75.80和65.42 mg/kg;而反枝苋、牛皮菜和美洲商陆吸收富集铀的能力较弱,体内的铀含量分别为16.20、15.11和12.36 mg/kg。(3)铀在植物体内的转移能力较差,器官间的铀富集能力一般表现为根叶茎果。综合比较而言,酸模、向日葵和鬼针草对铀的耐性较强、体内铀含量高,可作为铀污染土壤二次修复植物。     

铜、镉联合胁迫对羊角月牙藻的自由基氧化损伤影响研究

分析了铜和镉联合胁迫对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的影响,运用国内应用较少的新型技术——叶绿素荧光技术检测了胁迫下微藻的最大光能转化效率(Fv/Fm)受到的影响,并尝试通过膜脂过氧化损伤产物丙二醛(MDA)和其他指标在胁迫下的变化,对铜、镉联合胁迫机制进行初步探究。结果表明:(1)羊角月牙藻在铜、镉联合胁迫下生长受到抑制,表现出明显的浓度-效应关系。铜、镉的联合胁迫的相加指数为-1.63,表现为典型的拮抗作用。(2)通过叶绿素荧光技术的应用,探明Fv/Fm随毒性浓度的变化表现为浓度-效应关系,毒性浓度越大,羊角月牙藻的Fv/Fm越低,但在低毒性浓度刺激时随胁迫时间延长有回升迹象。(3)随毒性浓度的增加,羊角月牙藻的MDA增加,表现为显著的浓度-效应关系;可溶性蛋白质大体呈先升后降的趋势。(4)铜、镉联合胁迫下,MDA与羊角月牙藻生物量、Fv/Fm呈显著负相关。脂质过氧化是导致生物量下降和Fv/Fm受抑制的原因之一。(5)在微藻体内铜、镉发生拮抗作用的机制也可能与重金属的脂质过氧化作用由于拮抗受到抑制有关。     

双氯芬酸钠调控雨生红球藻生长的影响研究

研究不同质量浓度(0～200mg/L)双氯芬酸钠(DCF)对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生物量、色素、虾青素、油脂和多糖等的影响。结果表明:(1)低浓度DCF有助于提高雨生红球藻生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、虾青素含量,高浓度时均起抑制作用。当DCF为50mg/L时,生物量干质量最高达到(1.93±0.04)g/L;当DCF为10mg/L时,叶绿素、类胡萝卜素、虾青素质量浓度最高分别达到(57.75±2.34)、(6.99±0.08)、(23.82±0.87)mg/L。(2)相较于对照组,10～100mg/L DCF有利于提高雨生红球藻多糖;50mg/L DCF促进油脂的合成,其他浓度均降低了油脂含量。     

施加氮磷肥及Pb胁迫对小白菜Pb含量的影响研究

为了研究施肥对小白菜Pb含量的影响,采用盆栽试验种植小白菜,分析土壤中不同浓度氮肥、磷肥及Pb胁迫对小白菜地上部分和根系吸收Pb的影响。结果表明,无Pb胁迫下,在土壤中施加氮肥对小白菜株高、根长和鲜质量均有一定的促进作用,有Pb胁迫(300mg/kg,下同)下,施氮肥对小白菜株高和鲜质量有促进作用,但对根长有抑制作用。无Pb胁迫下,在土壤中施加一定量的磷肥能促进小白菜鲜质量的增长,但却对株高有一定的抑制作用;中高质量浓度施磷处理(150～225mg/kg)会抑制小白菜地上部分对Pb的吸收,低质量浓度施磷处理(≤75mg/kg)则会促进小白菜地上部分和根系对Pb的吸收;有Pb胁迫下,施加磷肥对小白菜的株高和鲜质量均有一定的促进作用,且抑制了小白菜根系对Pb的吸收。研究土壤氮肥最佳施用量为300mg/kg,磷肥最佳施用量为150mg/kg,此时小白菜的鲜质量达到最大,且小白菜地上部分对Pb的吸收量相对较小。     

Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）、柳叶箬（Lsache globosa）

重金属超富集植物是植物修复技术的核心和前提,但目前国内发现的Pb超富集植物较少,本研究通过野外调查和室内胁迫模拟实验相结合的方法,在国内首次发现并证实金丝草和柳叶箬为Pb的超富集植物。野外调查结果表明;金丝草地上部分Pb含量1 231.80 mg/kg,转运系数达到1.32,柳叶箬地上部分Pb含量1 818.40 mg/kg,转运系数6.5。室内模拟胁迫实验表明:在Pb胁迫浓度为5 000 mg/kg时金丝草和柳叶箬对Pb的转运系数均大于1,而且其地上部分Pb含量也超过1 000 mg/kg的水平。在Pb胁迫浓度为18 000 mg/kg时2种植物体内Pb含量达到最大值,金丝草地上部分和地下部分Pb含量分别达3 789.84 mg/kg和4 964.76 mg/kg,柳叶箬地上部分和地下部分Pb含量分别达3 411.56 mg/kg和1 523.02 mg/kg。     

Pb超富集植物金丝草（Pogonatherum crinitum）、柳叶箬（Lsache globosa）

重金属超富集植物是植物修复技术的核心和前提,但目前国内发现的Pb超富集植物较少,本研究通过野外调查和室内胁迫模拟实验相结合的方法,在国内首次发现并证实金丝草和柳叶箬为Pb的超富集植物。野外调查结果表明;金丝草地上部分Pb含量1 231.80 mg/kg,转运系数达到1.32,柳叶箬地上部分Pb含量1 818.40 mg/kg,转运系数6.5。室内模拟胁迫实验表明：在Pb胁迫浓度为5 000 mg/kg时金丝草和柳叶箬对Pb的转运系数均大于1,而且其地上部分Pb含量也超过1 000 mg/kg的水平。在Pb胁迫浓度为18 000 mg/kg时2种植物体内Pb含量达到最大值,金丝草地上部分和地下部分Pb含量分别达3 789.84 mg/kg和4 964.76 mg/kg,柳叶箬地上部分和地下部分Pb含量分别达3 411.56 mg/kg和1 523.02 mg/kg。