模拟酸雨对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与胞内Ca2+浓度的影响

在水培条件下研究了模拟酸雨(pH=2.5～5.5)对水稻叶片胞内Ca2+浓度和质膜H+-ATPase活性的影响.结果表明:与对照组(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,pH=5.5和5.0处理组的水稻叶片胞内H+浓度、质膜H+-ATPase活性、胞内Ca2+浓度、质膜Ca2+-ATPase活性无显著变化;pH=4.0和3.5处理组各指标显著升高,且H+-ATPase活性随Ca2+浓度升高而上升;pH=3.0和2.5处理组各指标显著降低,此时胞内Ca2+缺失,对H+-ATPase活性的调节作用受到限制.经正常条件培养5 d(恢复期)后,pH=4.0和3.5处理组各指标均恢复至CK的处理水平,表明H+-ATPase活性受到Ca2+调控已恢复到正常;pH=3.0和2.5处理组的Ca2+浓度高于CK及胁迫期,H+-ATPase活性低于CK但高于胁迫期,表明H+-ATPase活性受Ca2+调控得到部分恢复.因此,酸雨胁迫下胞内Ca2+对质膜H+-ATPase活性有一定调节作用,且受酸雨强度的制约.     

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.     

镉和酸雨对苦楝幼苗细胞膜透性及渗透调节物质含量的影响

采用盆栽法研究了3个梯度模拟酸雨(p H=5.6、4.5、3.5)和不同剂量Cd2+(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg~(-1))单一及复合处理,对苦楝(Melia azedarach L.)幼苗生长、质膜透性和主要渗透调节物质含量的影响.结果表明,p H=4.5和30 mg·kg~(-1)Cd2+复合处理对苦楝生物量的积累和幼苗的生长具有一定促进作用;p H=4.5和低剂量Cd2+(≤60 mg·kg~(-1))单一及复合处理下,株高和干重变化不显著(p0.05),叶色、叶绿素含量、相对电导率和丙二醛含量也无明显变化;而强酸雨(p H=3.5)和高剂量Cd2+(≥90 mg·kg~(-1))处理下,叶片发黄卷曲,叶绿素含量下降,相对电导率和丙二醛含量增大,且酸雨和Cd2+复合处理较单一酸雨和单一Cd2+处理毒害作用更明显,表现为复合叠加效应;随酸雨强度和Cd2+剂量的增加,可溶性糖含量下降,可溶性蛋白和游离脯氨酸含量先升后降,二者峰值均出现在p H=4.5和60 mg·kg~(-1)Cd2+处理,且Cd2+剂量≤120 mg·kg~(-1)时,各酸雨梯度下可溶性蛋白和脯氨酸含量均高于CK.综上认为,在Cd2+剂量≤60 mg·kg~(-1)、酸雨p H≥4.5的区域,苦楝可以正常生长且保持较大生物量,可将其作为Cd污染典型酸雨区的绿化和修复树种.     

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.     

硫丹致生精细胞凋亡及其机制研究

即将列入持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)的硫丹对生物体的影响已经成为国际关注的焦点.为探讨硫丹对生精细胞凋亡影响及机制,以7.0、3.5和1.75 mg/kg剂量灌胃,连续染毒小鼠28 d.采用激光共聚焦扫描显微镜观察到染毒组小鼠凋亡的生精细胞形态学特征,二苯胺法测定到各染毒组DNA降解率显著升高(p＜0.01).利用Fluo-3能特异性地与细胞内钙离子结合并激发产生激光的特性,采用激光共聚焦扫描显微镜观察到染毒后小鼠生精细胞内游离钙离子浓度升高(p＜0.01).紫外分光光度法检测到生精细胞Na K -ATPase及Ca2 Mg2 -ATPase活力显著下降(p＜0.01),结果硫丹可诱导睾丸生精细胞凋亡.说明硫丹可抑制Na K -ATPase及Ca2 Mg2 -ATPase活力,使细胞膜主动转运Ca2 的功能受限,细胞的排钙能力降低,导致细胞内Ca2 浓度持续升高,即细胞钙超载,继发细胞钙稳态失衡.     

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.     

模拟酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放及缓冲机制研究

通过模拟酸雨淋溶实验,分析在不同酸度酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放的规律和特点,研究红壤对酸雨的缓冲机制.结果表明:红壤对酸雨的缓冲主要可分为初级和次级2个缓冲体系,其盐基离子释放主要受H+输入量控制.当H+输入量少时,红壤对酸雨的缓冲以初级缓冲体系交换盐基离子为主;随着H+输入增多,红壤对质子的缓冲进入矿物风化阶段.酸度大的酸雨对红壤的矿物风化作用相对较大.不同酸度酸雨淋溶下,各盐基离子释放量最终趋于稳定.盐基离子对酸雨的敏感性顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+.结果还表明,Ca2+与Mg2+的释放显著线性相关,n(Ca2+)/n(Mg2+)随酸雨pH和淋溶量增加而增大.强酸性酸雨淋溶下红壤矿物风化所导致的Na+释放的机理和来源可能与K+,Ca2+和Mg2+的不同.      

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟pH=2.5、pH=3.5、pH=4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,酸雨作用下早、晚稻土壤有机碳(SOC)含量介于13.40～20.17 g·kg~(-1),与土壤全氮(TN)含量显著正相关(p0.01);各处理下早稻田SOC含量均低于晚稻田,且早稻田土壤各处理间SOC含量差异不显著(p0.05),其中,晚稻CK、pH=2.5和pH=3.5处理的SOC含量与早稻差异显著(p0.05),酸雨处理均高于CK(p0.05).早、晚稻土壤Ca-SOC含量介于0.31～0.42 g·kg~(-1),早稻期间pH=2.5处理中Ca-SOC含量与其他处理差异明显(p0.05).早、晚稻土壤Fe(Al)-SOC含量介于2.90～4.64 g·kg~(-1),早稻各处理间差异不显著(p0.05),而晚稻各处理间差异显著(p0.05).相比之下,晚稻残渣态-SOC含量显著高于早稻(p0.05),酸雨处理显著高于CK(p0.05),且pH=2.5处理含量最高,均值为(15.21±0.37) g·kg~(-1),而早稻各处理残渣态-SOC含量差异不显著(p0.05).此外,早、晚稻SOC与Fe(Al)-SOC、残渣态-SOC之间均具有显著正相关关系(p0.01),早稻残渣态-SOC、晚稻Fe(Al)-SOC与土壤TN显著正相关(p0.01).综上所述,酸雨通过提高晚稻SOC和Fe(Al)-SOC含量,进而增强土壤碳库稳定性,促进有机碳的积累.     

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.     

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.     

Chemical characteristics of acidified waters in southwest China

ＣｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｃｉｄｉｆｉｅｄｗａｔｅｒｓｉｎｓｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＬｅｉＺｈｉｈｏｎｇ；ＬｉａｎｇＸｉａｏｍｉｎｇ；ＸｕＸｉａｏｑｉｎｇ；ＸｉａＹｉｃｈｅｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇ...     

浙江宁波天童地区酸性降水化学特征研究

为了解浙江宁波天童地区降水的化学特征、离子来源及酸性降水的成因,于2010年3月—2011年2月在该地区采集了90个降水样品,并运用离子色谱法分析其化学组分.结果显示,天童地区降水的酸化频率和酸化程度非常高,酸雨频率为97%,雨量加权pH平均值为4.37,离子浓度的大小顺序为SO24->NH4+>NO3->Ca2+>Cl->Na+>Mg2+>K+>F-,降水较清洁;降水pH值和各离子含量存在明显的季节变化,总体表现为冬、春季污染程度高于夏、秋季;SO24-/NO3-的浓度比值为1.9,表明该地区酸雨类型为硫酸和硝酸复合型;SO24-、NO3-、NH4+和部分Ca2+主要来自人为污染源,Na+、Cl-和大部分Mg2+主要来自海洋源,K+和大部分Ca2+则主要来自地壳源,海洋对天童地区降水离子组分影响较大,但对降水酸度影响并不显著;NH4+与SO42-(r=0.90)、NO3-(r=0.88)的相关性分别大于Ca2+与SO24-(r=0.67)、NO3-(r=0.73)的相关性,且NH4+/Ca2+的浓度比值为1.47,说明NH4+对降水酸性的中和作用大于Ca2+,与我国其他城市降水相比,天童地区降水中的碱性离子,尤其是Ca2+浓度较低,从而导致降水酸度高于北方地区和西南其他地区.     

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.     

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.     

广州白云山春季降水及广西苗儿山云雾水中有机弱酸的研究

利用离子色谱法测量了广州白云山春季降水及广西苗儿山云雾水中的甲酸和乙酸,并同时测定了降水中阴离子(F^-,Cl^-,SO₄^2-,NO₃^-)和阳离子(Na⁺,NH₄⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺。用多元逐步回归、多对多双重筛选回归及R聚类分析的多元统计的数学方法分析了降水中有机弱酸间及与阴阳离子间的关系。讨论了有机酸的来源及其对酸雨中酸度的贡献。     

Modeling of acute cadmium toxicity in solution to barley root elongation using biotic ligand model theory

Protons（H⁺）as well as different major and trace elements may inhibit cadmium（Cd）uptake in aquatic organisms and thus alleviate Cd toxicity.However,little is known about such interactions in soil organisms.In this study,the independent effects of the cations calcium(Ca²⁺),magnesium(Mg²⁺),potassium（K⁺）,H+and zinc(Zn²⁺)on Cd toxicity were investigated with 5-day long barley root elongation tests in nutrient solutions.The tested concentrations of selected cations and trace metal ions were based on the ranges that occur naturally in soil pore water.The toxicity of Cd decreased with increasing activity of Ca²⁺,Mg²⁺,H⁺and Zn²⁺,but not K⁺.Accordingly,conditional binding constants were obtained for the binding of Cd²⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,H⁺,and Zn²⁺ with the binding ligand:log K_CdBL5.19,logK_CaBL2.87,logK_MgBL2.98,logK_HBL5.13 and logK_ZnBL5.42,respectively.Furthermore,it was calculated that on average 29% of the biotic ligand sites needed to be occupied by Cd to induce a 50% decrease in root elongation.Using the estimated constants,a biotic ligand model was successfully developed to predict the Cd toxicity to barley root elongation as a function of solution characteristics.The feasibility and accuracy of its application for predicting Cd toxicity in soils were discussed.     

中亚热带常绿阔叶林湿沉降过程中盐基离子变化特征

基于野外实验和室内实验相结合的方法,于2012年9月至2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续一年的森林不同层次盐基离子季节动态变化特征的研究.结果表明,四面山大气降水全年pH平均值为4.90,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层只对Na~+有一定的截留作用,降雨能够淋溶森林冠层的Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+;研究结果也表明,枯枝落叶的降解是导致各盐基离子质量浓度在枯透水中增加的主要原因;枯透水下渗的过程淋溶了森林土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+.四面山大气降水经过森林生态系统后Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、Na~+、K~+的总截留率分别为33.82%、-7.06%、74.36%、42.87%,森林生态系统对Ca~(2+)、Na~+、K~+表现出了截留作用,其中对Na~+截留率最大.