胞外聚合物对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体过程次生矿物形成及镉迁移转化的影响

异化铁还原菌（Dissimilatory Iron Reducing Bacteria,DIRB）能够还原铁矿物,并对矿物中所含重金属的再分配产生深远影响.胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPSs）是决定细胞体表微环境理化性质的关键组分,对金属迁移转化及矿物形成具有重要影响.本文探究EPSs对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体（Cd-loaded polyferric sulfate,Cd-PFS）过程的影响,该絮体通常在河流镉污染应急处理中形成.通过序批实验和矿化模拟实验,结合X射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等分析方法,发现EPSs促进了微生物还原絮体中的Fe（Ⅲ）,导致絮体解构,Fe³⁺、Fe²⁺及Cd²⁺释放进入溶液中.EPSs中磷酸化蛋白质和核酸中的磷酸基可作为成核位点,与铁原子形成P—O—Fe键,固定和聚集溶液中的Fe³⁺、Fe²⁺,加速铁的沉淀,促进纤铁矿、磁铁矿等铁矿物形成,而这些铁矿物含有丰富的羟基官能团,通过内层络合增强了对溶液中Cd²⁺的吸附,降低了Cd²⁺的可迁移性及可生化性.     

镉的淡水水生生物水质基准研究

镉是一种有毒重金属,具有高毒性、难降解和易残留等特点,会对水生生物及水生态系统产生有害影响.为有效控制镉给水生生物带来的不利影响,亟需开展镉的水生生物基准研究,为水质标准的制订提供依据. 以我国淡水生态系统及其生物区系为保护对象,结合大量国内外文献报道的镉对我国淡水生物区系中代表物种的毒理学数据,运用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法等当前国际上广泛使用的基准推导方法,研究我国淡水中镉的基准值及其推导过程. 结果表明:评价因子法得出的基准值为单值,其值为0.15 μg/L;毒性百分数排序法得出的基准值包括基准最大浓度和基准连续浓度,二者分别为7.30和0.12 μg/L;物种敏感度分布法得出的基准值分为短期危险浓度和长期危险浓度,二者分别为32.50和0.46 μg/L. 比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响镉的水生生物基准的关键因素.      

干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

测定了Cd、Pb、Zn和Ni等重金属在不同处理土壤中的全量和各赋存形态,以及它们在盆栽试验油菜（Brassica cole）中的质量分数,并利用Pearson相关系数分析了该区土壤-油菜体系的生物有效性。结果表明,供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主。根据相关性分析,油菜根部和叶部的Ni质量分数均与土壤中Ni的各非残渣态分布系数有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的质量分数较高,其被生物吸收利用的可能性也较大;油菜根部的Zn质量分数与土壤中Zn的碳酸盐结合态分布系数显著的正相关性;油菜各部位Cd和Pb的质量分数与土壤中Cd和Pb的各形态分布系数之间无显著相关关系。     

不同土地利用方式下Cd、Pb复合污染对土壤酶活性的影响

为探寻合理的土地利用方式,减轻重金属污染,以上海市崇明岛为研究对象,结合室内盆栽模拟试验,研究了不同土地利用方式下Cd、Pb复合污染对土壤酶活性的影响,以期为合理规划土地功能和提高土壤健康程度提供科学依据。试验结果表明,农田、生活用地等受人类活动影响较明显的地区,其土壤酶活性低于湿地、林地、河道旁等人为扰动较少且水分充足的地区;土壤脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性两两之间呈显著正相关(P<0.01),且土壤脲酶对Cd、Pb较敏感;土壤有机质与土壤酶活性呈显著正相关(P<0.05);Cd、Pb复合污染在低含量(Cd:0～1mg.kg-1;Pb:0～60mg.kg-1)时对土壤酶活性表现为促进作用,而高含量(Cd:0～20mg.kg-1;Pb:0～100mg.kg-1)时则表现为抑制作用。     

镉胁迫下蚯蚓金属硫蛋白氧化修饰的研究(Oxidative Modification of Metallothionein in Earthworm under Cd Stress)

金属硫蛋白(MT)是生物体内的一类富含巯基(—SH)的蛋白,在细胞氧化还原调控和重金属解毒等方面具有重要作用.MT的—SH可以络合重金属,同时对氧化作用很敏感,重金属胁迫产生的活性氧物质(ROS)可以将其氧化成二硫键(S—S).为揭示镉(Cd)对蚯蚓MT的—SH含量及其氧化修饰的影响,将蚯蚓放入Cd浓度为0、100、300mg·kg-1的黄棕壤中胁迫21天,通过SBD-F标记和高效液相色谱(HPLC)结合的方法测定MT中—SH和S—S的含量.结果显示,随着Cd浓度的增加,蚯蚓体内的—SH和S—S含量均逐渐增加,但S—S所占比例降低.这说明Cd诱导了蚯蚓体内MT合成,并且诱导量随着Cd胁迫的增强而增加,但—SH的氧化修饰程度有所下降.     

Sorption of tetracycline to sediments and soils: assessing the roles of pH,the presence of cadmium and properties of sediments and soils

Batch sorption experiments were conducted to evaluate the sorption behavior of tetracycline (TC, H₃L) on sediments and soils in the presence and absence of cadmium (Cd), as affected by pH and properties of sediments and soils. The results indicated stronger nonlinearity and higher capacity of TC sorption on sediments than on soils. Sorption of TC also strongly depended on environmental factors and sediment/soil properties. Lower pH facilitated TC sorption through a cation exchange mechanism, which also took place at pH values above 5.5, where TC existed as a zwitterion (H₂L⁰) or anions (HL^- and L^2-). When pH was above 7, however, ligand-promoted dissolution of TC might occur due to TC weakening the Al-O bond of aluminum oxide and the Fe-O bond of iron oxide. Natural organic matter (NOM) plays a more important role in TC sorption than cation exchange capacity (CEC) and clay contents. The presence of Cd (II) increased TC sorption on both sediments and soils, which resulted from the decrease of equilibrium solution pH caused by Cd²⁺ exchange with H⁺ ions of sediment/soil surfaces. The increase of TC sorption was also related to the formation of TC-Cd complexes, where Cd²⁺ acted as a bridge between the sediment/soil and TC.     

微波消解——原子吸收分光光度法测定土壤中的铜锌镍铬锰铅镉

本文阐述了用微波消解——原子吸收分光光度法测定土壤中的铜锌镍铬锰铅镉。通过硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸体系消解液对土壤样品进行消解,选择出微波消解的最佳消解条件。通过对微波消解体系和传统电热板硝酸-氢氟酸-高氯酸消解体系进行对比实验,前者不仅操作简便快捷赶酸时间短,而且准确度高、精密度好,提高了工作效率,是一种值得推广的土壤消解方法。     

橡胶草(TKS)对铅镉污染农田土壤的修复潜力

橡胶草（TKS）是一种可作为天然橡胶原料的能源植物.为研究橡胶草对铅（Pb）和镉（Cd）污染农田土壤的修复潜力,通过人工控制性盆栽试验,以相关标准的风险筛选值和管制值为区间,施以4种浓度Pb和Cd复合胁迫处理,探讨橡胶草对Pb和Cd的富集及耐性特征.结果表明,随着土壤中Pb和Cd含量增加,橡胶草的叶绿素含量和生物量均逐渐降低,SOD、POD和CAT酶活性逐渐升高.Cd富集系数和转运系数在1.20~1.50之间,具有部分Cd超富集植物特征.Pb富集系数和转运系数在0.71~1.11之间,是较好的Pb富集植物,具有修复ω（Pb）为400 mg·kg^-1以下的土壤的潜力.Pb和Cd积累量逐渐增加,地上部最大Cd积累量为9.832 μg·plant^-1,最大Pb积累量为1091.185 μg·plant^-1.但在更低浓度的Pb和Cd复合污染土壤中,去除率更大,修复效率更快.使用橡胶草修复Pb和Cd污染农田土壤具有较好的应用前景和经济价值.     

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

改良剂调控下水稻镉累积和土壤溶解性有机质光谱特征的响应

研究土壤中溶解性有机质(DOM)的化学组成和特征差异对理解改良剂对Cd的稳定机制具有重要意义.土壤改良剂被广泛应用于受污染农田以缓解重金属在农作物中的累积,但改良剂调控下土壤DOM的光谱特征却鲜见报道.采集南方典型Cd污染水稻土为研究对象,通过投加三大类改良剂(有机类、无机类和石灰类,共11种)进行水稻种植盆栽试验,研究了不同改良剂对土壤DOM的影响.利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱和平行因子分析法(PARAFAC)对比分析了不同改良剂调控下根际土壤DOM的光谱特征.结果表明,石灰类改良剂提高土壤pH,促进土壤固相中有机质的溶解,从而显著提高了土壤DOM的质量分数.与对照相比,有机类改良剂提高了土壤DOM的相对分子量和新生自生源贡献率,无机类改良剂提高了土壤DOM的芳香性和疏水性组分,石灰类改良剂提高了土壤DOM的显色组分和腐殖化程度.通过PARAFAC分析和OpenFluor数据库验证,解析出了4个荧光组分C1(255/465)、 C2(325/400)、 C3(275/390)和C4(240/460),均为类腐殖质.两种光谱相互印证,表明土壤DOM来源以陆源输入的类腐殖质为主.相关...