Effects of overlying water aeration on phosphorus fractions and alkaline phosphatase activity in surface sediment

Microbial activity may influence phosphorus (P) deposit and release at the water sediment interface. The properties of DO (dissolved oxygen), pH, P fractions (TP, Ca-P, Fe-P, OP, IP), and APA (alkaline phosphatase activity) at the water sediment interface were measured to investigate microbial activity variations in surface sediment under conditions of two-month intermittent aeration in overlying water. Results showed that DO and TP of overlying water increased rapidly in the first week and then decreased gradually after 15 day of intermittent aeration. Microorganism metabolism in surface sediment increased pH and decreased DO and TP in the overlying water. After two-month intermittent aeration, APA and OP from surface sediment (0–2 cm) were both significantly higher than those from bottom sediment (6–8 cm) (p < 0.05), and surface sediment Fe-P was transferred to OP during the course of microorganism reproduction on the surface sediment. These results suggest that microbial activity and microorganism biomass from the surface sediment were higher than those from bottom sediment after two-month intermittent aeration in the overlying water.     

有机无机配施下西北旱区麦田土壤N2O的排放特征及微生物特性

有机无机配施可为作物提供长效持续的营养物质来源,研究旱地农田有机无机配施带来的环境效应和土壤酶活性及微生物特性,对减少化肥面源污染,改善生态环境有重要意义.本试验以3个梯度氮水平(NO、N1、N2):0、150、300 kg·hm-2为主处理,单施化肥和有机无机配施(+M)为副处理,有机肥施用量为30 t·hm-2;测定了小麦生长季的温室气体N2O排放通量和土壤酶活性,硝态氮及铵态氮含量和土壤物理性质.结果表明,土壤N2O排放通量最高的为N2+M处理,排放通量达到0.190 4 mg·(m2·h)-1,N2+M处理较NO累计排放量提高了 255％;N2和N2+M处理N2O的排放通量和增温潜势高于N1和N1+M处理,而产量低于N1和N1+M处理;微生物量碳氮以N2+M处理分蘖期最多,分别为346.31 mg·kg-1和33.36 mg·kg-1;N2+M处理的土壤酶活性较高,其次是N2处理,NO和NO+M处理土壤酶活性较低;通径分析表明,铵态氮(NH4+-N)、土壤磷酸酶(AKP)和微生物量氮(MBN)对N2O排放通量的直接影响较大,其他间接影响较小可不予以考虑.研究旱地麦田有机无机配施的环境效益,与多方面因素相关,合理地配施有机肥可以平衡产量与土壤环境的综合效益.     

安徽铜陵矿区不同功能区域土壤中重金属对微生物及酶活性的影响

为揭示土壤微生物及酶活性与重金属污染的内在关系,并建立土壤重金属污染水平的酶活性及生物学参数表征体系,以安徽铜陵狮子山矿区周边土壤为研究对象,测定矿区内不同功能区域（采矿区、选矿区、堆矿区、尾矿库以及菜园）土壤中w（Cu）、w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）和基础呼吸、微生物量碳含量、代谢熵等理化性质以及6种土壤酶（脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶）的活性.结果表明,所选矿区不同功能区域的内梅罗综合污染指数（P_N）依次为堆矿区（10.77）>采矿区（4.38）>选矿区（4.06）>尾矿库（2.55）>菜园（1.35）;4种重金属（Cu、Zn、Cd和Pb）的单因子指数（P_i）依次为Cd > Cu > Zn > Pb.不同功能区域内6种土壤酶活性之间有显著差异并呈不同程度变化,且均以菜园土壤酶活性为最大,其中,过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性均可以有效地表征w（Cu）、w（Zn）、w（Cd）和w（Pb）的水平.与基础呼吸或者微生物量碳含量指标相比,代谢熵能更好地表征土壤环境污染状况.研究显示,土壤酶活性、代谢熵与Cu、Zn、Cd、Pb这4种重金属含量均呈极显著相关,因此可通过测定土壤酶活性和代谢熵等生物学参数为矿区土壤环境质量评价及生态修复提供参考依据.      

典型家用消毒剂对稀有鮈鲫毒性及酶活性影响

家用消毒剂在日常生活中使用广泛,随生活污水进入水环境后会对水生态系统产生潜在危害。选取2种典型家用消毒剂(有效成分分别为对氯间二甲苯酚和次氯酸钠,前者命名为消毒剂A、后者为消毒剂B)为研究对象,在实验室模拟条件下,开展了其对中国本土实验生物稀有鮈鲫的急性毒性、流水式慢性毒性和酶活性影响研究。结果表明,消毒剂A和B对稀有鮈鲫急性毒性的半数效应浓度96 h-LC_(50)分别为80.12和25.26 mg/L;对稀有鮈鲫幼体生长抑制效应浓度28 d-EC_(10)分别为13.60和15.72 mg/L;消毒剂A和B暴露浓度分别为40和5.6～18 mg/L时,其超氧化物歧化酶(SOD)活性被显著抑制;消毒剂A和B暴露浓度分别为16～40和18 mg/L时,丙二醛(MDA)含量显著升高;与对照组相比,2种消毒剂各浓度组对过氧化氢酶活性均无显著抑制或诱导,表明SOD活性和MDA含量可在一定程度上反映出典型家用消毒剂带来的氧化胁迫影响。研究结果为典型家用消毒剂的水生态风险评价及中国水质基准制定提供数据支持。     

林地类型和城市化梯度对土壤酶活性的影响

为考察人类活动对哈尔滨市城区土壤生态系统的影响,文章在中心城区、近郊区和远郊区,选取城市公园、道路绿化带、大学校园和生态公益林等4种类型的林地土壤,分析了其中过氧化氢酶、转化酶、脲酶和磷酸酶的活性,并对其相关影响因子进行探讨。结果表明,林地类型和城市化梯度对土壤酶活性的影响很大,但对不同土壤酶活性的影响具有一定的差异,使土壤过氧化氢酶、转化酶和脲酶表现出高度的空间异质性。土壤理化性质与过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性存在不同程度的相关性,且影响过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性的主要理化性质不同。     

SO_2和BaP复合暴露诱导小鼠心脏线粒体损伤的分子机制初探

采用C57BL6小鼠作为模型,SO2(7 mg·m-3)动式吸入染毒28 d,每天染毒6 h;SO2吸入染毒开始后的第1~5 d,每天在SO2吸入染毒结束后对小鼠进行腹腔注射Ba P(40 mg·kg-1(b.w.)),1 d注射1次.吸入染毒结束后,采用荧光定量PCR技术检测小鼠心肌细胞中由核DNA(n DNA)编码的细胞色素C氧化酶亚基CO4和由线粒体DNA(mt DNA)编码的ATP合酶亚基ATP6,以及调控线粒体呼吸链组分的核转录因子PGC1-α、NRF1和mt TFA的mRNA水平;并采用Western blot技术检测上述3种线粒体调控基因的蛋白表达.结果发现,SO2和Ba P复合暴露后,小鼠心肌线粒体氧化磷酸化复合体亚基CO4和ATP6的mRNA表达水平均显著降低,调控基因PGC1-α、NRF1和mt TFA的mRNA和蛋白水平也显著降低.提示小鼠在SO2和Ba P复合暴露后,可能通过降低心肌中NRF1表达,影响其对mt TFA的调控,进一步抑制相关基因组的转录和翻译,最终可能导致小鼠心肌线粒体的氧化磷酸化功能受损,进而引发心血管疾病.     

水体中3种磺胺类药物对斑马鱼的生态毒性效应

采用斑马鱼作为模式动物,针对斑马鱼的代谢能力,进行3种磺胺类药物(磺胺甲恶唑,磺胺嘧啶,磺胺二甲嘧啶)的暴露实验。实验选取谷胱甘肽s-转移酶(GST)和丙二醛(MDA)含量作为评判斑马鱼代谢能力的指标。在实验过程中,随着暴露时间的改变,GST活性和MDA含量都呈现出不同的变化。在实验前3 d,GST酶活性在不同浓度下都呈现出显著增长。但是MDA的含量在第1天达到顶峰,随后都呈现出下降趋势。由结果可得,MDA含量指标对磺胺类药物的毒性更加敏感,其指示作用更优于GST活性指标。同时,实验结果中可以看出,在磺胺嘧啶作用下的GST酶活性和MDA含量都呈现更加明显的变化,因此实验推断磺胺嘧啶会对水环境具有更潜在的危害。     

镉、苯并(a)芘胁迫对双齿围沙蚕SOD、CAT活性及MDA含量的影响

为评估重金属、多环芳烃单一及复合污染对海洋多毛类抗氧化酶活性及膜脂过氧化水平的影响,分别以镉(Cd)、苯并(a)芘(B[a]P)作为重金属和多环芳烃的代表,研究了Cd、B[a]P及二者复合污染胁迫下双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的响应特征。结果显示:Cd污染胁迫下,双齿围沙蚕体内SOD、CAT活性与Cd没有明显的"剂量-效应"关系,MDA含量则随其浓度升高而升高;B[a]P污染胁迫下,SOD、CAT活性及MDA含量均表现出明显的"剂量-效应"关系;Cd和B[a]P复合污染胁迫下,双齿围沙蚕体内SOD活性低浓度下被诱导,高浓度下被抑制,而CAT活性则随暴露浓度升高先降低然后恢复至对照水平,MDA含量仅在高浓度下被显著诱导(P0.05)。本研究表明,Cd能够干扰B[a]P对沙蚕抗氧化系统的影响,二者复合污染胁迫表现为拮抗效应。     

地膜覆盖对农田土壤养分和生态酶计量学特征的影响

生态酶计量比可以用来衡量土壤微生物能量和养分资源限制状况.为明确地膜覆盖后农田土壤生态酶计量学特征,选取地膜覆盖下不同残膜积累量的农田土壤,利用荧光分析法测定其碳氮磷循环关键过程中的β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和磷酸酶（ACP）的活性.探讨地膜覆盖对农田土壤养分循环和供应的影响.结果表明,施用化肥的土壤,覆膜使Olsen-P和NO^-₃-N分别降低至不覆膜土壤的48%～62%和16%～24%;而有机-无机配施的土壤,两者在覆膜条件下分别提高了144%～203%和1.9～5.1倍.覆膜下SOC∶TN在有机-无机配施土壤中降低了6.6%～25.8%,而SOC∶TP和TN∶TP却显著增加.覆膜土壤中MBC含量均显著低于不覆膜的土壤,然而由于MBN和MBP也随之降低,MBC∶MBN和MBC∶MBP无显著差异;覆膜使MBN∶MBP在S1和S2分别降低了36.6%和23.8%,而在S3和S4中分别提高了5.4和1.3倍.土壤中NAG∶ACP计量比与微生物生物量中相对应的元素的计量比趋势相似;而覆膜下BG∶NA...     

镉胁迫对龙葵生长、质膜ATP酶活性及氮磷钾吸收的影响北大核心CSCD

采用模拟镉(Cd)污染土壤培养法研究不同浓度Cd(0、10、20、40、80、160 mg kg–1)处理对Cd超积累植物龙葵(Solanum nigrum)幼苗营养元素氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收及质膜ATP酶活性的影响.结果表明,Cd处理浓度≤40 mg kg–1时显著促进龙葵幼苗的生长(叶性状、主根长、株高度和基径粗度)以及生物量的积累与分配;而当Cd处理浓度>40 mg kg–1时则出现明显的抑制作用.而当Cd处理浓度为10 mg kg–1时,则提高显著幼苗叶片叶绿素(Chl.a、Chl.b、Chl.[a+b])含量,达到最高值;且叶绿素含量随胁迫程度的增强而先升后降.随胁迫程度的增强,幼苗根、茎、叶和果实中的N、P和K含量先升后降(除茎P降低外);而植株组织中的Cd积累量逐渐增大且分布为叶>茎>根>果实.同时,丙二醛(MDA)含量与过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性随Cd浓度增大而增大,但超氧化物歧化酶(POD)活性先升后降.随胁迫程度的增强,幼苗地上(茎与叶)和地下(根)部H+-ATP以及地下部Ca2+-ATP酶活性不断降低,而地上部Ca2+-ATP酶活性先升高后降低.因此,龙葵在高浓度Cd胁迫(≥40 mg kg–1)下,可能通过加快根对Cd离子的吸收和转运,提高抗氧化酶(CAT和SOD)活性,降低POD与质膜ATP酶活性,调节对N、P和K的需求,从而起到对Cd胁迫的解毒作用.