镉暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

镉是一种具有强致畸性和致癌性的重金属. 为研究镉暴露对早期胚胎发育的毒性效应,以斑马鱼为模式动物,选取5个镉浓度来处理斑马鱼胚胎4~120 hpf (hours post fertilization, 受精后小时),计算镉的半致死(LC₅₀)浓度,研究7.50 mg/L镉对斑马鱼胚胎8个基因表达的影响. 结果表明:镉暴露导致斑马鱼胚胎产生小头、小眼、躯干弯曲、心脏发育异常以及死亡等异常. 通过原位杂交和定量PCR方法分析镉对抗氧化基因(prdx1和gstp1.2)、转录翻译相关基因(atf3、jdp2b和eif4a1b)、应激反应相关基因(hsp70l和hsp90aa1.1)以及脂肪酸结合蛋白基因(fabp7a)表达的影响,发现镉暴露将改变上述基因在组织和器官的表达及表达水平,这些影响可能与镉导致斑马鱼胚胎嗅球、侧线、神经和心脏的发育异常有关. 研究显示,镉的LC₅₀浓度为15.20 mg/L,7.50 mg/L的镉可影响斑马鱼胚胎的氧化应激、转录翻译和早期神经发育等过程,并通过影响基因表达从而干扰斑马鱼胚胎发育,进而可能造成个体嗅觉、视觉和运动等功能缺陷.      

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有"高地质背景、低污染风险"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题。本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运特征。结果显示:土壤Cd含量平均值高达8.59 mg/kg,以可还原态为主(59%),弱酸提取态次之(22%);水稻糙米Cd平均含量为0.32mg/kg、超标率高达93%,富集系数仅为0.04;水稻根系平均含量为4.54 mg/kg,富集系数仅为0.52。研究区糙米、根系Cd的富集系数,远低于我国水稻主产区工业污染农田土壤及水稻,这种低富集性体现了喀斯特地区土壤Cd污染相对较低的风险性;土壤富钙、偏碱性及还原环境条件所产生多个交织的Cd解吸-吸附、溶解-沉淀作用过程,导致Cd的生物可利用性降低,是水稻根系、糙米低富集性的主导因素。本文建议加强喀斯特土壤Cd生物地球化学行为及机理的研究,探索适宜于喀斯特土壤Cd污染的消减技术与模式。     

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.     

两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

利用水培试验研究了不同浓度镉(cadmium,Cd)胁迫条件下(0、2和5 mg·L~(-1))两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号(QY-1)和三月黄(SYH)]生长状况与Cd富集特征的差异,并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制,并通过田间试验进行验证.结果表明,水培条件下,这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd(2 mg·L~(-1))处理下,两种油菜地上部Cd含量无显著差异,在高浓度Cd(5 mg·L~(-1))胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1,分别提高32. 05%和99. 57%,同时其根部生物富集系数(BCF)也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明,随着Cd处理浓度的增加,QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143. 69%、118. 91%和63. 34%、118. 91%,由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时,高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4. 41倍,可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果,发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制,而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明,SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1,分别是QY-1的2. 34和1. 43倍.综上所述,SYH具有更高的Cd提取量和富集能力,具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.     

钝化剂与肥料对油菜和孔雀草间作体系的影响

通过盆栽实验,采用镉（Cd）低积累油菜单作和低积累油菜-超富集植物孔雀草间作两种种植模式,设置施用巯基坡缕石和硫酸钾以及叶面喷施硫酸锰的调控处理,研究不同处理对单作和间作模式下植物生长与Cd累积以及土壤Cd形态的影响.结果表明：施用巯基坡缕石可显著降低油菜和孔雀草地上部Cd含量、油菜Cd累积量、Cd提取率以及土壤有效态Cd含量.施用0.4g/kg的硫酸钾显著增加孔雀草Cd累积量,降低间作油菜地上部Cd含量,使间作油菜根际土壤可交换态Cd比例减少,残渣态Cd比例增加.喷施0.6g/L的硫酸锰使单作油菜地上部Cd含量、Cd累积量以及Cd提取率显著降低.从降低油菜地上部Cd含量保障安全生产,同时不影响Cd植物提取修复角度综合考虑,在间作模式下,施用0.4g/kg的硫酸钾处理调控效果最佳.     

稻田镉污染原位钝化修复及磷积累与迁移特征

选择苏南某镉（Cd）污染稻田,研究钙镁磷肥和钙铝水滑石2种钝化修复材料对Cd污染土壤原位钝化修复的效果,并且探讨含磷钝化剂的使用对水土环境磷累积与迁移特征的影响.结果表明：施用2种钝化剂后均能有效降低土壤中有效态Cd的含量,且随着钝化时间的推移,有效态Cd含量均呈现稳定缓慢降低的趋势,在施加钝化剂16周后达到最低,不同处理的钝化效果依次为：1500kg/hm²钙镁磷肥>6000kg/hm²钙铝水滑石>750kg/hm²钙镁磷肥,各处理有效态Cd比施加前分别降低了54.5%、50.3%以及46.9%.各处理在不同阶段的土壤pH值与有效态Cd含量呈显著负相关.施用钙镁磷肥作为钝化剂会加快土壤中磷的累积,且随着施用量的增加60~90cm深度渗漏水中总磷和溶解性磷酸盐含量有明显升高趋势.     

Cd2+与环丙沙星共存时在石英砂中的吸附特征及作用机理

为探讨重金属与兽药抗生素共存时在土壤及地下水砂层中的吸附行为及机理,以重金属镉（Cd）和环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为研究对象,石英砂为介质,通过批平衡实验法,研究不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度等因素下Cd²⁺与环丙沙星共存时在石英砂上的吸附行为及其交互影响.结果表明：①环丙沙星在石英砂上的吸附可分为两个阶段,6 h内为快速吸附,6~24 h为慢速吸附,24 h后达到吸附平衡;Cd²⁺在石英砂上的吸附表现为瞬时吸附,且吸附行为不受环丙沙星浓度的影响;环丙沙星在石英砂上的吸附动力学过程用伪二级动力学模型拟合效果最优,其次是伪一级动力学方程,颗粒内扩散方程拟合效果最差.②不同Cd²⁺浓度对环丙沙星吸附的影响不同,当Cd²⁺浓度较低（5、20 mg·L^-1）时,Cd²⁺的存在对吸附起促进作用;当Cd²⁺浓度为100 mg·L^-1时,Cd²⁺的存在对吸附起抑制作用;pH越高,离子强度越大,石英砂对环丙沙星的吸附量越低,而石英砂对Cd²⁺的吸附则表现为pH越高,吸附量越大,离子强度越高,吸附量越小;不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度对CIP吸附的影响程度与CIP浓度有关,CIP浓度越低,影响越显著;除了pH为7的条件外,CIP对Cd²⁺在石英砂上的吸附基本没有影响.③Freundlich方程能较好地拟合不同条件下CIP在石英砂中的吸附曲线,R²均大于0.949,且大部分n值在0.326~0.651之间,说明石英砂对CIP的吸附是非线性的.④Cd可与CIP中的羧基（—COOH）和羰基（C=O）发生络合作用形成络合物而被石英砂所吸附.     

伯克氏菌Y4对水稻幼苗镉损伤和镉吸收的影响

为探明伯克氏菌Y4（Burkholderia sp. Y4）对镉（Cd）胁迫下水稻幼苗的生长和Cd吸收积累的影响及其作用机制,以水稻低Cd积累品种湘早籼24（X24）和高Cd积累品种T优705（T705）为材料,通过水稻种子萌发和幼苗试验,利用非损伤微测技术和原子吸收等检测方法,研究外源施加伯克氏菌Y4对Cd胁迫下水稻生长和毒性损伤的影响及其抑制水稻Cd吸收积累的作用机制.结果表明,伯克氏菌Y4可以缓解Cd对水稻生长的抑制作用,使种子发芽势提高13.8%,此外,接种菌株Y4后7 d,水稻幼根和幼芽长度分别增长83.3%和12.2%,干重分别增加56.8%和12.5%,而接种菌株Y4后10 d,水稻幼根和幼芽长度分别增长28.6%和20.0%,干重分别增加113.2%和46.0%.深入研究发现,施加菌株Y4缓解了Cd胁迫下水稻的氧化应激损伤,显著降低了幼苗地上部及根系中氧化损伤产物丙二醛（MDA）的水平,降幅分别达到21.5%和16.9%;同时,Cd胁迫下水稻抗氧化酶活性的变化也在菌株Y4的作用下得到缓解,幼苗根系中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性水平恢复至与无Cd空...