不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响

采用琼脂培养和水培方法比较了纳米氧化铜(CuONPs)在不同暴露介质中的环境化学行为及其对小麦根生长的影响,并探讨了不同培养介质对CuONPs植物毒性的影响机制.结果表明,琼脂介质相对水相(营养液)环境可以减少CuONPs的团聚,增强其分散性.在琼脂和水相中Cu离子溶出随CuONPs浓度变化规律存在明显差异,在50～1000mg CuONPs·L-(1以Cu计)范围内,CuONPs在琼脂中无论是Cu2+的溶出浓度还是溶出比率均低于其在水相中的值.CuONPs在不同介质中表现出显著的小麦毒性差异.琼脂培养下小麦根生长半抑制效应浓度EC50(以CuONPs浓度表示)为108mg·L-1,而在水培方式下为9.0mg·L-1,说明琼脂介质极大缓解了CuONPs引起的植物毒性.分析表明,Cu2+溶出浓度较CuONPs投放量与小麦根生长抑制效应之间存在更好的指数相关关系,这说明该研究体系下CuONPs小麦毒性主要是由纳米颗粒释放Cu2+引起的.此结论较好地解释了当培养介质从水相变成琼脂时,Cu2+溶出减少,纳米毒性降低的现象.该研究结果认为,当前国内外使用水培法获得的纳米材料植物毒性研究结果在外推至实际土壤状况时将高估其环境安全性风险,推荐使用琼脂作为纳米材料土壤环境风险评价的模拟介质.     

纳米与微米级零价铁降解2,4,6-三氯酚动力学比较

研究了在反应表面积相近条件下,纳米与微米级零价铁(Fe0)降解水相中2,4,6-三氯酚(TCP)的动力学差异.结果表明,纳米与微米级Fe0降解TCP过程均符合准一级反应动力学,表观反应速率常数Kobs分别为0.0165h-1和0.0046h-1,其比值(3.6)接近纳米与微米级Fe0对TCP的初始吸附量比值(2.9).造成2种Fe0降解与吸附效率差异的主要原因在于颗粒表面点位单元活性不同.Fe0对TCP的作用可分为2个阶段:前一阶段非反应点位主导的吸附作用高于反应点位主导的降解作用,后一阶段刚好相反.反应过程中,纳米与微米级Fe0反应组体系pH值从初始的5.7分别升至10.5和8.2,体系pH值处于酸性范围时可提高TCP降解速率.纳米Fe0在反应过程中表面氧化不断增加,其中大部分铁氧化物沉积在颗粒表面,少量以离子态存在于水相中.     

黄海桑沟湾潮滩塑料垃圾与微塑料组成和来源研究

海岸带潮滩中微塑料来源复杂,大块塑料在物理、化学、生物等作用下的破碎是潮滩微塑料的主要来源之一。本研究调查了黄海桑沟湾7个潮滩中不同尺寸塑料垃圾的组成、丰度以及微塑料的形状、颜色、成分等,并通过定性和定量的方式研究塑料垃圾破碎与微塑料的关系以识别微塑料来源。结果表明,聚苯乙烯泡沫在5 mm～2.5 cm、1～5 mm与<1 mm尺寸范围的样品中分别占85%、97%和82%;在>2.5 cm的塑料样品中,与养殖相关的塑料占76%;塑料垃圾和微塑料的总体丰度随着尺寸的减小而增加2～4个数量级。1～5 mm的微塑料丰度与5 mm～2.5 cm的塑料垃圾丰度具有显著相关性。通过对比不同尺寸塑料垃圾与微塑料的形态和成分特征,识别出潮滩中的微塑料主要是由聚苯乙烯泡沫、聚乙烯浮子、黄色海绵、纤维渔绳以及聚丙烯绳等破碎形成,表明养殖活动是桑沟湾潮滩塑料垃圾及微塑料的重要来源。未来需进一步探索微塑料来源的鉴别方法,寻找识别微塑料来源的新证据。     

不同阳离子影响下小麦根吸收镉的动力学过程(Kinetic Uptake of Cadmium by Wheat（Triticum aestivum） Roots Affected by Cations)

生物配体模型（BLM）是基于稳定态假设的一个平衡模型,能够较准确地运用于预测重金属的毒性及其生物有效性. 根据BLM模型的假设条件模拟土壤溶液,研究了Ca2+、Mg2+、Cu2+和Ni2+对小麦根吸收Cd2+动力学的影响,阐述了BLM在应用中存在的局限性. 结果表明：在8h内的短期动力学吸收实验中,小麦根对Cd的吸收及吸附量呈线性增加,但未达到稳定值,这说明Cd2+在根-液界面未达到稳定平衡;并且小麦根对Cd的吸收是受溶液中Cd2+扩散速率影响的. 小麦根对Cd的吸收通量与Cd2+浓度［Cd2+］和Cd与小麦根表上的配体结合浓度｛Cd-Rcell｝都具有较好的线性关系,但随着Cd2+浓度的增加稳定常数KM-Rcell、渗透常数p和同化速率常数kint均呈降低趋势. Ca2+、Mg2+和Cu2+降低了小麦根对Cd2+的吸收通量,而Ni2+对Cd2+的竞争作用不显著. 由于Cd与Ca、Ni有共同的吸收通道,Ca通道吸收达到饱和后可降低小麦根对Cd的吸收,但是Ca2+、Mg2+和Cu2+通过降低内化速率常数也可使小麦根对Cd的内化通量减少,因此不能完全用竞争效应解释其结果. 另外,阳离子的存在会改变小麦根表的性质,Ca2+、Mg2+的存在会增加亨利系数KCd,即生物配体浓度｛Rcell｝和（或）离子与生物配体结合稳定常数KCd-Rcell会增加,同时这些离子的存在还会降低渗透常数p和kint;Cu2+、Ni2+的存在会降低KCd;且p和k在低浓度Cd（0.01~0.05μM）条件下增加,在高浓度Cd条件下降低.