模拟酸雨对水稻叶片质膜H~+-ATPase活性与矿质元素含量的影响

采用水培法研究模拟酸雨(p H=5.0、3.5、2.5)对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与矿质元素含量的影响.结果显示:与对照(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,p H=5.0组质膜H+-ATPase活性与活化能、K+、Ca2+、Mg2+含量均无显著变化,仅细胞渗透势下降.p H=3.5酸雨导致细胞渗透势、K+含量下降,质膜H+-ATPase活性、H+-ATPase活化能、Ca2+含量明显上升,Mg2+含量无显著变化.p H=2.5组H+-ATPase活性、细胞渗透势和K+、Mg2+含量明显下降,H+-ATPase活化能和Ca2+含量上升,表明矿质元素含量不仅受H+-ATPase活性的调控,还与酸雨强度和离子价态有关.经5 d恢复(恢复期)后,p H=5.0组各指标均恢复到CK水平,p H=3.5组除细胞渗透势外均恢复至CK水平,p H=2.5处理组各指标虽未达到CK水平,但较胁迫期有所恢复.表明K+、Ca2+、Mg2+含量受H+-ATPase活性的调节,且恢复效果受酸雨强度影响.     

镧对酸雨胁迫下水稻叶片质膜H+-ATPase活性的影响

为了明晰稀土提高植物抗酸性的内在机制,采用水培法研究了镧(La,15 mg·L~(-1))对酸雨(AR,pH=3.5、2.5)胁迫下水稻叶片质膜H+-ATPase活性的影响.结果显示:与CK相比,pH=3.5 AR组水稻相对生长速率减小,质膜H+-ATPase活性升高,胞内H+增多,CAT活性升高,H_2O_2和MDA含量升高,质膜脂肪酸不饱和度指数(IUFA)降低.La+pH 3.5 AR组水稻各项指标优于pH=3.5 AR组,表明La促使AR下质膜H+-ATPase活性升高,将胞内过多的H+泵出,减缓AR伤害,维持水稻正常生长.另外,La能增强CAT活性,清除过多的H_2O_2,减轻膜脂过氧化程度,使质膜IUFA升高,膜的流动性增强,提高质膜H+-ATPase活性.pH=2.5 AR组水稻相对生长速率、质膜H+-ATPase活性、CAT活性与质膜IUFA均降低,而胞内H+、H_2O_2和MDA含量升高.La+pH 2.5 AR组与pH=2.5 AR组水稻各指标均无明显差异,La对pH=3.5 AR组的缓解效果优于pH=2.5 AR组.综上可知,La对AR下质膜H+-ATPase活性的调节增强了植物耐酸性,这与La能维持AR下较好的质膜环境有关.同时,La的调控效果受AR强度限制.     

环境因素对菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性的影响

通过改变溶液温度、pH值、ATP浓度、钙浓度和培养液的钙浓度等条件,研究了菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase的活性的变化.结果表明,根细胞质膜Ca2+-ATPase的活性在pH 6.0时最高,其最适反应温度为40℃;叶细胞质膜Ca2+-ATPase在一个较宽的pH范围内具有高活性,最适反应温度为45℃;溶液中ATP浓度分别为3mmol/L和4mmol/L时菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性最大;无论是菹草根还是叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性,在溶液钙浓度为10-4mol/L时都最高.在营养液中添加不同CaCl2浓度培养菹草,其根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性表现出差异,根细胞质膜Ca2+-ATPase活性比叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性高,且随营养液中钙浓度的增加,这种差异加大;当营养液中钙浓度在10mg/L(2.5×10-4 mol/L)以下时,Ca2+-ATPase活性逐渐上升,营养液中钙浓度由10mg/L增加到15mg/L,Ca2+-ATPase活性陡然下降,这与溶液钙浓度对Ca2+-ATPase活性的影响相呼应.     

二氧化硫诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡效应研究

采用蚕豆叶面气孔保卫细胞,研究SO2衍生物(Na2SO3与NaHSO3混合液,3:1,mmol·L-1)对细胞的致死效应.结果表明,在浓度1～4mmol·L-1内,SO2衍生物暴露3h可使表皮保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,并致胞内活性氧和Ca2+水平升高;随着处理浓度的提高细胞死亡率增高.一定浓度的抗坏血酸(AsA)或过氧化氢酶(CAT)与SO2衍生物共同作用时,胞内活性氧水平降低,细胞死亡率下降.Ca2+螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)或Ca2+通道抑制剂LaCl3与SO2衍生物共同作用时,胞内钙水平与细胞死亡率降低.LaCl3能降低H2O2诱导的细胞死亡率.研究结果表明,SO2致蚕豆保卫细胞死亡与胞内活性氧水平增高有关,活性氧能激活质膜Ca2+通道,使胞外Ca2+内流,造成胞内Ca2+浓度升高,介导细胞死亡;胁迫组气孔保卫细胞活性降低或死亡,将导致气孔运动失调.     

模拟3种类型酸雨对木荷光合生理特性的影响

我国酸雨类型正在由硫酸型酸雨(Sulfuric acid rain,SAR)逐步向混合型酸雨(Mixed acid rain,MAR)、硝酸型酸雨(Nitricacid rain,NAR)转变,由此将产生各种未知环境效应。以木荷(Schima superba)为试验材料,在试验大棚内测定其在此3种光合生理特性参数。结果表明,在酸雨胁迫下木荷都受到不同程度的伤害。在同酸雨类型不同pH值处理下,3种酸雨类型均以pH 2.5处理各类光合参数数值较低,但是在pH 4.0时MAR处理的光饱和点(LSP)值最高,达到508.3μmol/(m²·s),此时对应的表观量子效率(AQE)值最低,为0.023 CO_2/photon;对照组(CK,pH 5.6)在3种类型酸雨处理中,以SAR处理数值最低。不同酸雨类型同pH值处理下,SAR和MAR处理的光响应曲线pH 4.0组均低于pH 2.5组和CK组,而NAR处理的光响应曲线pH 4.0组高于pH 2.5组和CK组;而且,3种酸雨类型处理pH 2.5组的最大光合速率(A_(max))始终低于CK组。这说明植物的A_(max)在一定程度上随着酸雨浓度的增加而减小。     

不同酸雨梯度下3种酸雨处理对茶树幼苗叶绿素荧光和光合特性的影响

选择茶(Camellia sinensis)幼苗为试验材料,在盆栽条件下采用受控模拟酸雨喷淋的试验方法,设置3个酸雨梯度p H 2.5、p H 4.0和p H5.6,每个梯度下分别设计地上处理、全淋处理和土壤处理,测定其叶绿素荧光和光合特性.结果表明:在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋处理显著减少了茶幼苗相对叶绿素含量(SPAD)合成、降低PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/F0)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学淬灭系数(qP)以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)等光合参数,提高了胞间二氧化碳浓度(Ci)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd),地上处理作用下茶幼苗受到抑制作用其次,土壤处理对茶幼苗的抑制作用最小;在p H 4.0酸雨胁迫下,除光饱和点(LSP)、光补偿点和暗呼吸速率其余各处理值均高于对照组(CK),并且土壤酸雨地上酸雨全淋酸雨处理CK,而p H 5.6酸雨胁迫下,各参数变化为土壤酸雨地上酸雨CK全淋酸雨处理.可见,在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋酸雨处理对幼苗的抑制作用最强;p H 4.0和p H 5.6酸雨胁迫下,土壤酸雨处理对于幼苗的促进作用最强;处理方式和酸雨强度的交互作用下Fv/Fm、Amax、AQY、LSP、LCP和Rd都具有显著差异,而SPAD、Fv/F0、Yield、qP差异不显著.得出结论为:酸雨对植物的作用机理随酸雨浓度而定,重度酸雨胁迫下,直接和间接作用都有;而中、轻度酸雨胁迫下,主要是通过土壤酸化后对植物起间接作用.     

质膜H+-ATPase对2种湿地植物吸收NO3-的影响

为研究湿地植物净化硝态氮(NO_3~-)的效果及吸收机理,以风眼莲、美人蕉2种常用湿地植物为实验材料,采用溶液培养法研究2种植物在模拟农田水体中对NO_3~-的去除率与质膜H~+-ATPase活性及其与14-3-3蛋白的互作水平的关系。结果表明:凤眼莲对NO_3~-的去除率高于美人蕉,其根尖质膜H~+-ATPase活性、叶片中硝酸还原酶活性均大于美人蕉。质膜H~+-ATPase活性影响植株NO_3~-的吸收能力,表明质膜H~+-ATPase参与了植物吸收NO_3~-的调控作用。     

模拟酸雨对亚热带三个树种凋落叶分解速率及分解酶活性的影响

利用凋落物袋法研究了模拟酸雨对中国亚热带地区3个典型树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)凋落叶分解速率及酶活性的影响.酸雨分别设置为重度酸雨(pH=2.5)、中度酸雨(pH=4.0)、对照处理(pH =5.6)3个梯度.试验结果表明:酸雨胁迫会抑制凋落叶的分解,且随着酸雨强度的增强,抑制作用更明显.杉木、香樟、银杏3个树种对照处理下周转期分别比中度酸雨短33％、43％、14％,比重度酸雨短44％、52％、17％.3种分解酶对酸雨胁迫的表现不同,脲酶和纤维素酶表现为一定的抑制作用,基本呈现为对照处理(pH=5.6)＞中度酸雨(pH=4.0)＞重度酸雨(pH=2.5),与凋落物的分解速率排列情况一致,蔗糖酶在酸雨胁迫下反而有激活的趋势,表现为重度酸雨(pH=2.5)＞中度酸雨(pH =4.0)＞对照处理(pH=5.6).不同树种对酸雨胁迫的影响有一定的差异性,针叶树种杉木受影响最大,阔叶树种香樟和银杏受影响较小,银杏的抗酸性较强,且针叶树种的分解速率比阔叶树种慢.脲酶和纤维素酶对凋落叶的分解贡献较大,而蔗糖酶的影响相对较小.酶活性与季节有较大的关系,夏季活性相对偏高,冬季活性相对偏低.     

沙尘暴PM2.5水溶和有机成分对巨噬细胞的损伤

用超纯水或二氯甲烷从甘肃省武威市和内蒙古包头市采集的沙尘暴细颗粒物(PM2.5)中提取水溶成分和有机成分,于体外处理大鼠肺泡巨噬细胞4h,测定细胞谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量、质膜ATP酶活性、膜表层和膜脂疏水区流动性、胞质内游离钙离子(Ca2+)浓度以及细胞培养液中乳酸脱氢酶(LDH)和酸性磷酸酶(ACP)活性.结果表明,沙尘暴PM2.5水溶成分可抑制质膜Ca2+-Mg2+-ATP酶、Na+-K+-ATP酶活性,降低质膜表层和膜脂疏水区流动性,增加胞质LDH外渗,并使细胞脂质过氧化作用增强、抗氧化能力减弱,但对ACP和Ca2+浓度影响不大;有机成分除引起胞质LDH渗漏、质膜Na+-K+-ATP酶活性下降外,对其它测定指标的影响无统计学意义.说明沙尘暴PM2.5水溶和有机成分均可对肺泡巨噬细胞产生毒性,其中水溶成分的毒性作用大于有机成分.     

贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

模拟酸雨对南方土壤硅铝释放的影响

通过模拟酸雨淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝离子释放规律和特点的关系．结果表明,模拟酸雨的酸度是决定土壤中硅铝淋溶释放量的主要因素．当pH＞3.0时释放量增幅较为缓慢,而pH＜3.0以后释放量骤增．土壤溶液中H⁺浓度的增加,使得以水解反应为主要过程的土壤矿物的风化作用加强,从而使硅铝释放量增大.     

水体铜对黄河鲤Na+-K+-ATP酶活性的影响

为了研究不同浓度的水体铜对黄河鲤Na -K -ATP酶活性的影响,采用ρ(Cu2 )为0.01,0.05,0.10,0.30,0.50,0.70和1.00 mg/L的试验液分别刺激黄河鲤1,3,5和7 d后,测定黄河鲤鳃组织、肝胰脏和肾组织Na -K -ATP酶活性.结果表明:Cu2 对黄河鲤的96 h LC50为1.67 mg/L;低浓度Cu2 (ρ(Cu2 )为0.01和0.05 mg/L)对黄河鲤鳃组织、肝胰脏和肾组织Na -K -ATP酶活性有促进作用,且随着ρ(Cu2 )的增加和暴露时间的延长,促进作用也越明显(P<0.05);黄河鲤暴露于0.10 mg/L的Cu2 溶液时,鳃组织Na -K -ATP酶活性5 d后显著低于对照组(P<0.05),肝胰脏和肾组织Na -K -ATP酶活性与对照组相比,差异不显著;高浓度Cu2 (ρ(Cu2 )为0.30,0.50,0.70和1.00 mg/L)对黄河鲤鳃组织、肝胰脏和肾组织Na -K -ATP酶活性有抑制作用,且随着ρ(Cu2 )的增加和暴露时间的延长,抑制作用也越明显(P<0.05或P<0.01).提示黄河鲤鳃组织、肝胰脏和肾组织Na -K -ATP酶活性对铜的污染均具有指示作用(其中最为灵敏的是鳃组织Na -K -ATP酶活性),且存在计量-效应关系和时间-效应关系,可以用来指示低剂量重金属的污染.     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K⁺淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K⁺在土体内向下迁移,在A层土壤中K⁺的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K⁺淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

钙信号对镉诱导河南华溪蟹细胞凋亡的调控

以河南华溪蟹(Sinopptamon henanense)为研究材料,采用生理生化和酶学组织化学等方法,通过不同时间(12、24、48、72和96 h)不同镉浓度(0、14.5、29、58 mg·L-1)处理,首先研究了镉对肝胰腺细胞内钙调素(CaM)含量、钙ATP酶(Ca2+-ATPase)活性和细胞凋亡的影响;然后用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理河南华溪蟹后再进行镉处理,以分析Ca2+信号对镉诱导肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,镉处理引起肝胰腺细胞CaM含量和Ca2+-ATPase活性显著升高,并且Caspase-3和Caspase-9被激活.用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理华溪蟹4 h后,再用镉处理48 h,镉诱导的肝胰腺细胞Caspase-3和Caspase-9活性上升都被阻断.结果表明:镉处理引起河南华溪蟹肝胰腺细胞Ca2+浓度发生变化,并通过CaM等信号分子调控Caspase-3/9活性,进而引发细胞凋亡.     

Decontamination of alachlor herbicide wastewater by a continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process

We used a ultrasound/Fe2+/H2O2 process in continuous dosing mode to degrade the alachlor.Experimental results indicated that lower pH levels enhanced the degradation and mineralization of alachlor. The maximum alachlor degradation(initial alachlor concentration of 50 mg/L) was as high as 100% at pH 3 with ultrasound of 100 Watts, 20 mg/L of Fe2+, 2 mg/min of H2O2 and 20℃ within60 min reaction combined with 46.8% total organic carbon removal. Higher reaction temperatures inhibited the degradation of alachlor. Adequate dosages of Fe2+and H2O2 in ultrasound/Fe2+/H2O2process not only enhance the degradation efficiency of alachlor but also save the operational cost than the sole ultrasound or Fenton process. A continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process was proven as an effective method to degrade the alachlor.     

复合污染对Pb2+在固定床系统中的动态吸附过程影响及机制

针对复合污染体系对污染物处理效果的影响问题,以限氧裂解法制备的污泥基生物炭（SSB）为吸附剂,探索其在不同污染体系下的吸附性能变化.基于污泥基生物炭构建固定床系统,研究连续流条件下复合污染体系（Zn2+、NH₄+、H₂PO₄-）对Pb2+在固定床动态吸附行为的影响,对比不同体系下系统运行参数的变化.结果表明:①不同复合体系均对SSB的Pb2+吸附效果产生抑制作用,其影响大小为NH₄+ > Zn2+ > H₂PO₄-.而三元/四元复合污染体系中,H₂PO₄-的加入会减弱复杂体系对Pb2+的吸附抑制作用.②固定床系统中,不同复合体系对吸附穿透曲线参数的影响顺序为Pb2+-Zn2+-NH₄+-H₂PO₄- > Pb2+-Zn2+-H₂PO₄- > Pb2+-Zn2+-NH₄+ > Pb2+-NH₄+-H₂PO₄-.③固定床系统动态吸附量（q_d）与传质区长度（H）的变化分析均显示,复合污染体系会降低固定床吸附性能.④数据拟合结果表明,相比于Yoon-Nelson模型,Thomas模型能更好地描述Pb2+在复合体系中的动态吸附过程,但复合污染会限制动态吸附模型的应用,导致模型预测不准确.研究显示,复合污染体系会显著影响吸附剂在连续流状态下的吸附性能,有选择地处理特定污染物可以减少复合污染体系对净化效果的干扰.      

全氟辛酸对酿酒酵母细胞毒性作用

全氟辛酸(PFOA)广泛应用于工业生产中,具有高度的生物毒性及生物蓄积性,然而PFOA对环境微生物的毒性影响仍有待深入开展.通过流式细胞术测定了酵母菌在不同浓度PFOA胁迫下细胞膜通透性、ROS、线粒体跨膜电位的变化,并且测定了MDA含量和Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性变化.结果显示PFOA可使PI染色细胞比例增高,酿酒酵母细胞膜通透性增大、ROS和MDA含量升高、线粒体跨膜电位降低,且ROS含量、MDA含量与线粒体跨膜电位降幅均与PFOA胁迫浓度和时间呈正相关.Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性先上升后降低,表明酿酒酵母在PFOA胁迫下,其生理活性受到抑制甚至发生细胞凋亡.证明PFOA对酿酒酵母具有生物毒性,100 mg·L-1PFOA对酿酒酵母具有即时毒性.该结果可为PFOA的影响评价提供更多依据.     

Effect of AlCl3 concentration on nanoparticle removal by coagulation

In recent years, engineered nanoparticles, as a new group of contaminants emerging in natural water, have been given more attention. In order to understand the behavior of nanoparticles in the conventional water treatment process, three kinds of nanoparticle suspensions, namely multi-walled carbon nanotube-humic acid (MWCNT-HA), multi-walled carbon nanotube-N,N-dimethylformamide (MWCNT-DMF) and nanoTiO₂-humic acid (TiO₂-HA) were employed to investigate their coagulation removal efficiencies with varying aluminum chloride (AlCl₃) concentrations. Results showed that nanoparticle removal rate curves had a reverse “U” shape with increasing concentration of aluminum ion (Al^3 +). More than 90% of nanoparticles could be effectively removed by an appropriate Al^3 + concentration. At higher Al^3 + concentration, nanoparticles would be restabilized. The hydrodynamic particle size of nanoparticles was found to be the crucial factor influencing the effective concentration range (ECR) of Al^3 + for nanoparticle removal. The ECR of Al^3 + followed the order MWCNT-DMF > MWCNT-HA > TiO₂-HA, which is the reverse of the nanoparticle size trend. At a given concentration, smaller nanoparticles carry more surface charges, and thus consume more coagulants for neutralization. Therefore, over-saturation occurred at relatively higher Al^3 + concentration and a wider ECR was obtained. The ECR became broader with increasing pH because of the smaller hydrodynamic particle size of nanoparticles at higher pH values. A high ionic strength of NaCl can also widen the ECR due to its strong potential to compress the electric double layer. It was concluded that it is important to adjust the dose of Al^3 + in the ECR for nanoparticle removal in water treatment.