重金属铜离子抗性菌株的筛选和吸附性能

从四川红原地区土壤中分离纯化得到对重金属铜离子(Cu2+)具有良好抗性的菌株YS-22,经16S rDNA序列比对鉴定该菌为克雷伯氏菌属(Klebsiella)中的产酸克雷伯氏菌(K.oxytoca).利用该菌进行生物吸附研究,结果显示其对水体中的重金属Cu2+具有良好的吸附性能,吸附行为能很好地符合pseudo二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,不同的培养条件以及菌体所处的不同生长时期会影响菌体的吸附效果,PGY培养基培养达到生长指数期时菌体用于吸附效果最好.最佳吸附pH值为5.30,吸附迅速,约60 min即可达到吸附平衡,最大单位吸附量达到117.6mg g-1干重菌体.研究表明该菌株作为一种生物吸附剂用于去除废水中的重金属铜污染具有一定的实际应用价值.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

水体酸化条件下Cu(II)对斑马鱼胚胎的毒性效应

为评价由酸雨、酸性矿山排水等环境污染导致的水体酸化及水体重金属联合作用对水生生物的生态毒性效应,研究了不同pH值(pH=3、4、5、6、7和7.8)条件下Cu2+对斑马鱼胚胎发育的影响。结果表明,酸性水体及Cu2+单一存在时,酸对斑马鱼胚胎24h半数效应浓度值EC50为pH=3.65,Cu2+(pH=7.8)对斑马鱼胚胎24h-EC50为0.267mg·L-1;当水体酸化及水体中的Cu2+共存时,较低的pH对Cu2+的生物毒性起协同作用,表现为随溶液pH的降低,各浓度Cu2+对斑马鱼胚胎的24h凝结率显著增高(P24h致死率=0.001),而斑马鱼胚胎96h孵化率显著降低(P96h孵化率=0.002),且不同浓度的Cu2+之间的生物毒性效应存在显著性差异(P24h致死率=0.0321;P96h孵化率=0.0028)。这说明酸性水体和Cu2+都显著影响斑马鱼胚胎的发育,且Cu2+在酸性水体中对斑马鱼胚胎的毒性显著增强。因此,在受重金属Cu2+污染的地区,如同时受到酸雨或酸性矿山排水等较低pH值和Cu2+的双重胁迫,较低浓度的Cu2+就能够对水生生物的生殖发育及水生生态系统产生严重的影响和危害。     

纳米水稳型C_(60)60(n_(60))促进Zn~(2+)和Cr~(6+)在大型溞体内的吸收、抗氧化性和急性毒性

富勒烯(C60)作为一种被广泛使用的纳米工程材料,其环境行为和所造成的毒效应越来越引起人们的关注,特别是其与重金属的联合毒性。文章选取模式生物大型溞研究纳米水稳型富勒烯(nC60)与Zn2+和Cr6+的联合毒性。按EPA 2024急性毒性试验结果,nC60对大型溞48 h-LC50为0.47 mg·L-1,最大无观察效应浓度(NOEC)为0.10 mg·L-1。NOEC浓度选定为nC60亚急性试验浓度,用于联合毒性试验。nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,Zn2+和Cr6+对大型溞48 h-LC50分别由2.33 mg·L-1和0.40mg·L-1降低为1.52 mg·L-1和0.33 mg·L-1;nC60增加了大型溞对Zn2+和Cr6+的摄入,暴露1440 min后体内Zn2+和Cr6+累积量分别由6.52μg·g-1湿重和1.52μg·g-1湿重增加到9.98μg·g-1湿重和3.01μg·g-1湿重;nC60和Zn2+和Cr6+联合作用于大型溞后,大型溞SOD酶活性均呈现出增强的诱导现象,联合作用时诱导作用强于两种物质单独作用。此研究表明:在亚急性浓度下,nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,提高了大型溞体内Zn2+和Cr6+的积累,并提高大型溞体内自由基活性。     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

纳米水稳型C60（nC60）促进Zn2+和Cr6+ 在大型溞体内的吸收、抗氧化性和急性毒性

富勒烯(C60)作为一种被广泛使用的纳米工程材料,其环境行为和所造成的毒效应越来越引起人们的关注,特别是其与重金属的联合毒性.文章选取模式生物大型溞研究纳米水稳型富勒烯(nC60)与Zn+和Cr6+的联合毒性.按EPA 2024急性毒性试验结果,nC60对大型溞48 h-LC50为0.47 mg·L-1,最大无观察效应浓度(NOEC)为0.10 mg·L-1.NOEC浓度选定为nC60亚急性试验浓度,用于联合毒性试验.nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,Zn2和Cr6+对大型溞48 h-LC50分别由2.33mg·L-1和0.40mg·L-1降低为1.52 mg·L-1和033 mg·L-1;nC60增加了大型溞对Zn2+和Cr6+的摄入,暴露1440 min后体内Zn2+和Cr6+累积量分别由6.52 μg·g-1湿重和1.52 μg·g-1湿重增加到9.98 μg ·g-1湿重和3.01 μg·g-1湿重;nC60和Zn2+和Cr6+联合作用于大型潘后,大型溞SOD酶活性均呈现出增强的诱导现象,联合作用时诱导作用强于两种物质单独作用.此研究表明:在亚急性浓度下,nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,提高了大型潘体内Zn2+和Cr6+的积累,并提高大型溞体内自由基活性.     

椰壳生物炭对多种重金属在广东水稻土中的吸附解吸特性影响

土壤中有毒有害重金属会造成环境污染并危害人体健康.本文基于OECD 106实验准则,采用批量平衡实验方法,研究了多种有效态重金属镉(Cd2+)、钴(Co2+)和铜(Cu2+)在广东省水稻土中的吸附解吸行为特征以及添加椰壳生物炭对吸附解吸行为的影响,并探讨了pH值、温度和添加炭含量对吸附率的影响.结果表明,3种重金属在土壤中的吸附平衡时间为25 h,解吸平衡时间为30 h,添加质量浓度5％椰壳生物炭可使土壤对3种重金属的吸附率提高11.6％ ～20.0％,重金属离子在土壤中的吸附为不可逆吸附,具有明显滞后效应,Cd2+、Co2+和Cu2+的解吸滞后系数分别为33.838、1.347和0.972.在本试验条件下,土壤溶液的pH值随椰壳生物炭含量的增加而增大,温度和含炭量对吸附率的影响呈良好的线性关系(r2>0.951).这表明,在土壤中施用椰壳生物炭能有效缓解土壤中的重金属污染.     

络合态金属铜在大型水蚤(Daphnia magna)体内的生物积累及生物毒性

以人工稀释水作为背景水样,通过实验室暴露和化学平衡软件的辅助分析,研究了4种有机络合剂(草酸、酒石酸、EDTA和腐殖酸)对大型水蚤(Daphniamagna)体内铜的生物积累(BBD)以及生物毒性的影响.结果表明,有机络合剂的存在降低了大型水蚤体内生物积累量和金属硫蛋白(MT)含量,明显降低了水体中金属Cu的毒性,4种不同有机络合剂所产生的效果大体相同;有机络合态的铜也能为大型水蚤所吸收和利用,在相同浓度条件下大型水蚤对腐殖酸络合态铜的利用大于EDTA络合态铜.     

水体沉积物结合态镉对大型溞（Daphnia magna）的生物毒性研究

选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,以大型溞体内金属积累量、金属硫蛋白含量和死亡率作为测试指标,考察了上覆水体系与水柱-沉积物共存体系中金属镉(Cd)的毒性状况,探讨了水体沉积物中重金属的生物毒性作用机制.结果表明:暴露于水柱-沉积物共存体系和上覆水体系中的大型溞体内的生物积累量均随沉积物Cd含量的升高而升高,且前者显著高于后者,说明沉积物中的Cd可通过食物吸收等途径对生物体致毒、致害;暴露于两种体系中的大型溞体内的MT含量在低浓度条件下随沉积物中Cd含量的升高而升高,当Cd含量高于800μg·g-1时MT含量大幅度下降,并且两体系之间无显著差别;暴露于两种体系中的大型溞幼溞死亡率无显著差别.上覆水中溶解态Cd和沉积物中可交换态Cd是对水生生物重要的毒性影响形态.     

利用稳定同位素示踪技术研究大型溞（Daphnia magna）对水环境中溶解性铜的吸收

由于缺乏合适的放射性同位素,生物对Cu的吸收以及Cu在生物体内的迁移转化等动力学研究一直较为匮乏.论文以大型溞(Daphniamagna)为受试生物,以稳定同位素65Cu作为示踪剂,研究了不同Cu浓度下,大型溞对水相中Cu的吸收.结果表明,在低浓度下,大型溞的吸收随着水相中Cu浓度的增加而增加.随着水相中Cu浓度的升高,大型溞的吸收逐渐趋于饱和.水相吸收速率和Cu的暴露浓度符合米氏方程(Michaelis-Menten Function),最大吸收速率Imax为14.6μg·g-1·h-1,米氏常数Km为3.2μg·L-1,平均水相吸收速率常数ku为1.23L·g-1·h-1.     

Concentrations of cadmium,manganese, copper,zinc, and lead in the tissues of the oyster (Crassostrea iredalei) obtained from Setiu Lagoon,Terengganu, Malaysia

Heavy metals pollution in aquatic environments is a major problem contributing to human health issues. The study of these pollutants through bioindicators such as the oyster Crassostrea iredalei is important for (1) determining the levels and sources and (2) regulating the quantity of pollutants. The concentrations of cadmium (Cd), manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), and lead (Pb) in tissues of C. iredalei, sediment and surrounding water was measured, and data was analyzed to determine the relationship between sampling periods and between oyster tissue, sediment, and water. The highest concentration of metals in oyster tissue was Zn, followed by Cu, Mn, Cd, and Pb. Concentrations of Cd, Cu, and Zn exceeded the maximum level allowed according to the Malaysian Food Act of 1983, which is equivalent to the WHO recommended levels of heavy metals in organisms used for consumption. The highest metal concentration in sediment was Mn followed by Zn, Pb, Cu, and Cd. Concentrations of heavy metals in surrounding water were Zn, Pb, Cu, Mn, and Cd. There was no correlation between metal concentration in oyster tissue and in sediment for all five metals.     

小球藻吸附重金属离子的试验研究

分析了影响小球藻吸附Cu2 ,Cd2 和Zn2 三种重金属离子的主要因素 ,并对不同金属离子之间的吸附抑制开展了初步试验研究 .结果显示 ,小球藻吸附重金属离子的速度快 ,吸附容量大 ,适宜的pH值在 3 0— 5 0之间 ,其吸附等温线与Freundlich方程拟合良好 .另外 ,小球藻对Cd2 的吸附性能明显高于其它离子 .由于电子云分布和轨道杂化等结构因素 ,三种金属离子在小球藻上的吸附选择顺序为 :Cu2 >Cd2 >Zn2 .     

长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性

研究了长江三角州和珠江三角州10种代表性农业土壤对重金属Pb、Cu和Cd的吸附与解吸特性。结果表明:大多数土壤对重金属有较强吸附能力,土壤性质对重金属吸附与解吸行为有很大影响。其中,pH值是影响土壤对重金属吸附与解吸的最重要因素,土壤重金属吸附量随pH值增加而增加。土壤pH值和有机质或粘粒含量较高的土壤(如乌栅土、青紫泥田、黄斑田),其对重金属吸附能力高于pH值和有机质或粘粒含量较低的土壤(如黄筋泥、粉泥田)。重金属解吸量随重金属吸附量和土壤重金属饱和度增加呈指数增加趋势;土壤对重金属的吸附能力从强至弱依次为Pb、Cu、Cd;当3种重金属共存时,重金属之间竞争能力强弱顺序与吸附能力顺序相同。重金属之间竞争作用随土壤酸度和重金属污染程度的增加而增强。     

Heavy metals in Hediste diversicolor (polychaeta: nereididae) and salt marsh sediments from the lagoon of Venice (Italy)

The nereid polychaete Hediste diversicolor was frequently used as biomonitor of heavy metals contamination in estuaries. In the present work, the bioaccumulation of five heavy metals (Cd, Cr, Cu, Mn, Pb) in tissues of H. diversicolor collected from six salt marshes in the lagoon of Venice is studied by analysing the relationships between concentrations of the operationally-defined reactive fraction of trace metals in sediments and total concentrations in tissues. The characterisation of sediment samples shows a clear distinction between sites near and far from the Industrial Zone; no analogous pattern is observed for tissue concentrations suggesting that metal bioaccumulation is controlled by complex interactions between metal bioavailability and physiological factors. Considering relationships between metals, strong inverse correlations are observed in polychaetes and sediments for Cu and Cr concentrations suggesting a possible interaction between these two metals. The role played by organic matter (OM) in the availability of metal is highlighted considering inverse relationships found between bioaccumulation factors for Cu, Cr, Cd and OM.     

不同来源太湖沉积物粒径分布及其对Cu的吸附特征

以不同来源的太湖沉积物为研究对象,利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测定沉积物的粒度组成,利用筛析法和吸管法对不同来源沉积物进行分级,测定不同粒径沉积物中Cu含量及不同粒径沉积物对Cu2＋的饱和吸附量,研究沉积物对水溶液中Cu（Ⅱ）的吸附特性,从粒径分级和动力学角度探讨了太湖沉积物对Cu的吸附机理。结果表明：太湖沉积物粒径范围在0.002-0.1 mm,其颗粒组成以粉砂级与粘粒级为主,养殖区沉积物小粒径比例较高,小于0.05 mm粒径沉积物的比例为82.45%;吸附实验研究表明,粒径小于0.005 mm和0.005-0.01 mm沉积物中Cu含量较高,且此粒径沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附量最大;吸附动力学研究表明,沉积物的吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,且吸附过程以表面吸附为主,伪二级动力学方程对动力学曲线拟合较好,其R2值达0.999以上。吸附热力学的研究结果表明：Freundlich方程比较适合描述沉积物对Cu2＋的吸附等温线,其R2大于0.99,对照区、养殖区和生活污水区沉积物对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为229.20,249.98,261.20 mg.kg-1,方程式中的强度因子1/n不适合描述沉积物与重金属离子的结合能力。     

Influence of temperature on the heavy metals accumulation of five vegetable species in semiarid area of northwest China

The aim of the present study was to investigate the possible effects of temperature on cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu) and zinc (Zn) accumulation in five vegetable species collected at different sites (Shuichuan, Beiwan, Dongwan and Wufe) in northwest China. The meteorological data of air and soil temperatures were recorded daily during the period from sowing to harvest for the five vegetables. The air and soil temperatures affected the capacity of pumpkin, cabbage, brassica napus and Chinese cabbage to accumulate Zn, Cd, Cu and Pb. Principal component analysis showed that temperature, photosynthetic and physiological factors all contributed to the soil–plant transfer properties of DTPA-extractable heavy metals. Temperature played a more important role in Cd, Pb, Cu and Zn accumulation in four vegetables in this semiarid area. However, the enormous surface area of spinach was likely to elevate heavy metal loads owing to atmospheric deposits. For most vegetables studied, there was a striking dissimilarity in the uptake and translocation ability of Cd, Zn and Cu in soil, but similar accumulation to translocation for Pb in soil.     

南运河重金属污染状况及生态风险评价

采集南运河的水样和沉积物样品,对其重金属污染状况和生态风险进行了分析评价。利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对水、沉积物中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)和镉(Cd)浓度进行分析。结果显示南运河水样中这5种重金属浓度均低于地表水环境质量标准I类水质标准,虽然运河上游沉积物中As和Cd浓度较高,但沉积物中重金属浓度总体上均处于较低水平。地累积指数法计算显示:As和Cd在部分河段达到重度和中度污染水平,Cu、Cr、Pb均处于无污染水平。各种重金属的潜在生态风险指数(Eir)从大到小的顺序为:CdAsCuPbCr,与地累积指数法结果相似。南运河总的潜在生态风险指数(RI)均值为128.85,潜在生态风险程度为"中",沉积物中Cd和As是南运河需要优先控制的重金属污染物。