土壤溶解性有机质荧光特征及其与铜的络合能力

选取4种不同类型土壤和腐熟鸡粪,透析提取溶解性有机质(DOM),通过凝胶色谱、三维荧光光谱测定并分析了DOM的相对分子质量(M_r)分布、化学结构特征及其与铜的结合能力.结果表明,鸡粪DOM相对分子质量积分面积远高于其他样品,表现出其具有较高的有机物含量,泥炭土次之.暗棕壤、褐土和黑土较低,仅为鸡粪积分面积的4.5%~5%.鸡粪在中分子量段积分面积约占总物质的34.1%,低分子量段和高分子量段分别约占41.7%和24.2%.荧光光谱分析表明,各样品均出现类蛋白荧光峰(E_x/E_m=240~270/300~350 nm),在中、高分子量段(M_r500)暗棕壤存在的荧光峰消失.泥炭土出现了较为独特的可见光区类富里酸荧光峰(E_x/E_m=325/420 nm),该荧光峰和黑土的荧光峰在中、高分子量段(M_r500)都产生了红移现象.鸡粪分别出现了和黑土类似的紫外区类富里酸荧光峰,以及和泥炭土类似的可见光区类富里酸荧光峰,以及一类独特的类蛋白荧光峰(E_x/E_m=280/350 nm),但这种类蛋白荧光峰在中分子量段(500M_r12 000)消失.分析表明泥炭土与Cu的络合常数(lg K)为4.13,其他3种土壤与Cu的络合常数较小且差别不大,集中在2.10~3.10之间.鸡粪与Cu的结合能力最大,络合常数达到6.66.     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

铜、锌对小麦的联合毒性及其预测模型研究

利用溶液培养实验,研究了不同Ca浓度和Cu/Zn配比下,Cu、Zn对小麦的联合毒性;基于毒性单位模型(TU)和生物配体模型(BLM),建立了Cu-Zn对小麦的联合毒性预测模型TUfmix-BLM.结果表明,随着溶液中Ca浓度增加,单一Cu和Zn的毒性均明显减弱.不同Ca浓度、不同Cu/Zn浓度配比下(1∶50、1∶200、1∶800),Cu-Zn联合毒性均表现为加和作用.基于Cu、Zn单一毒性的BLM络合常数,结合TU模型,预测了CuZn对小麦的联合毒性.与单独利用TU模型相比,TUfmix-BLM预测的RMSE从13.06减小到10.01,R2从0.89增加到0.94,表明TUfmix-BLM模型可以很好地预测Cu-Zn的联合毒性.     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

Cu-Cd、Zn-Cd、Cu-Zn复合污染对水稻毒性和重金属吸收的影响

以"中花11号"水稻品种为研究对象,通过溶液培养探讨了不同浓度配比的Cu-Cd、Zn-Cd、Cu-Zn对水稻根相对伸长毒性及元素吸收的影响。结果表明,Cu、Cd、Zn浓度与水稻相对根伸长均符合剂量效应关系,3种金属离子对水稻毒性次序为CuCdZn;在重金属总量为50%的毒性效应浓度(EC50)下,Cu-Cd对水稻毒性因浓度配比不同而表现不同的作用方式,而Zn-Cd、Cu-Zn对水稻毒性均表现出拮抗作用。在Cu-Cd复合处理下,Cd的加入促进了水稻对Cu的吸收,而Cu的加入对水稻幼苗的Cd吸收表现出不同作用;在Zn-Cd复合处理中,不同浓度Zn的加入均抑制Cd的吸收,使得水稻幼苗中Cd含量降低了9.1%~48.4%;Cu-Zn复合处理中,高浓度Cu的加入(EC40、EC30、EC25)抑制水稻对Zn的吸收。Zn-Cd拮抗作用主要和Zn抑制了水稻对Cd的吸收有关,而Cu-Zn的拮抗作用可能和高浓度的Cu抑制了Zn的吸收有关。     

雾灵山低山区油松林物种多样性初探

文章以河北省兴隆县雾灵山低山地区人工油松林为研究对象,采用植物群落样地调查法,对不同郁闭度的人工油松林样地灌木层和草本层群落的种类组成状况进行了观察和调查,并通过总优势度、Simpson指数、种间相遇概率等指标来探讨不同郁闭度下的油松林植物群落的物种多样性特点,以分析油松林郁闭度对其林下群落结构和物种丰富度的影响。结果表明在油松的郁闭作用下,林下灌木层植物密集,种类丰富,物种多样性高,而草本层植物稀疏,种类贫乏,物种多样性低;随着油松郁闭度的增加,灌木层物种多样性升高,草本层物种多样性有降低的趋势。     

土壤-植物系统中氮锌交互作用研究进展

对几十年来有关土壤-植物系统氮锌交互作用研究现状及未来趋势进行了综述。论述了氮锌交互作用与植物生长、氮锌及其它元素的吸收、转运、积累的相互关系，以及对微生物生长及豆科作物固氮的影响；讨论了氮锌交互作用的生理生化基础及细胞亚细胞学机理；指出了氮锌交互作用的若干薄弱环节；展望了氮锌交互作用未来的研究方向。     

小麦籽粒中镉对锌的拮抗作用与有机肥的调控

研究不同的镉、锌复合污染水平对小麦籽粒锌吸收的影响及有机肥的调控作用。试验结果表明,随着土壤中外源Zn浓度的提高,小麦籽粒Zn含量显著增加;Cd和Zn复合污染的土壤上,小麦籽粒对Zn的吸收累积除受到土壤中外源Zn水平的影响外,还受到外源Cd的影响,高浓度Cd(100 mgkg-1)减少了Zn在小麦籽粒中的累积,说明Cd对小麦吸收Zn有拮抗效应;施用有机肥显著降低了1000 mgkg-1Zn污染土壤上小麦籽粒Zn含量及1000 mgkg-1Zn与100 mgkg-1Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量,而显著增加了500 mgkg-1Zn与Cd复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量。因此,有机肥对Cd和Zn复合污染土壤上小麦籽粒Zn含量的影响与外源Cd、Zn的浓度组合有关。     

铜对大麦(Hordeum vulgare)的急性毒性预测模型——生物配体模型

采用水堵的方法研究了Ca2 、Mg2 、K2 、Na2 和pH对大麦铜急性毒性的影响程度,并建立了一种用于预测铜对大麦急性毒性的生物配体模型(BLM).结果表明,高活度Mg2 (1.21 mmol·L-1和1.65 mmol·L-1)显著增加了大麦根伸长的半抑制浓度EC50(Cu2 )(以自由Cu2 活度表示),而Ca2 、K2 、Na2 对EC50(Cu2 )的影响没有达到显著水平.培养液中铜的形态分析和相关分析表明,pH值通过改变羟基铜(CuOH )的含量而影响铜的毒性.根据生物配体模型理论,估计了Cu2 、Mg2 、CuOH 和生物配体的络合平衡常数,分别为LogKCuBL=6.57,logKCuOHBL=7.03,logKHgBL=3.00.在此基础上通过计算得出,当50%的大麦根伸长被抑制时需络合66%的生物配体位点,利用上述参数建立的生物配体模型预测的EC50在实测值的2倍范围之内,远远低于仅考虑自由Cu2 毒性的12倍预测范围.结果说明,考虑了Mg2 竞争和CuOH 毒性建立的生物配体模型能够准确地预测铜对大麦的急性毒性.     

利用拓展生物配体模型预测Mg影响下Cu-Ni、Zn-Ni对小麦的联合毒性

通过水培实验,研究了不同Mg2+浓度下Cu、Zn、Ni单独及Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性并分别建立了3个元素的BLM.利用Cu、Zn、Ni单一毒性数据,计算了复合金属离子与生物配体结合数量指数(fmix),由此建立了用于预测Cu-Ni、Zn-Ni联合毒性的BLM-fmix模型.结果表明,溶液中Mg2+浓度增加,能够减弱单一Cu、Zn、Ni和Cu-Ni、Zn-Ni复合对小麦根的毒性.在复合体系中,Cu-Ni复合的TU50(对小麦根长产生50%抑制作用时的毒性单位值)分别为1.18、1.33、1.31,略大于1,表现为弱拮抗作用;而Zn-Ni复合的TU50分别为4.22、2.26、2.16,表现为强拮抗作用.BLM-fmix模型能够准确预测Cu-Ni、Zn-Ni联合作用下小麦根长,预测和实测值的相关系数及标准误差分别为0.94、8.87(Cu-Ni复合)和0.92、10.14(Zn-Ni复合),该结果为重金属复合污染土壤的评价和修复提供理论依据.