美洲商陆和籽粒苋对接种伯克氏菌的生理生化响应及其对富集铯的影响

利用盆栽试验研究一株具有重金属耐性的伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.D54)对美洲商陆和籽粒苋生长及对铯富集的影响.结果表明,接种菌株D54,美洲商陆和籽粒苋总干物重分别比对照处理增加19.8%～33.4%和22.9%～76.6%,美洲商陆和籽粒苋地上部铯含量分别增加4.9%～22.4%和8.1%～19.4%,根中铯含量分别增加6.8%～15.7%和1.1%～10.8%.同时,接种微生物还增加了植物对钾的吸收,提高供试植物的光合反应速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率,增加铯胁迫条件下植物的抗氧化酶CAT、POD、SOD的活性,降低了MDA的含量.     

不同钝化材料对红壤中铜有效性的影响及机理

选取3种钝化材料（赤泥、硼泥、钙镁磷肥）,通过盆栽试验,观测了在不同铜污染水平红壤上,3种钝化材料对小油菜（Brassica campestris,L var Conmunis）吸收铜的影响。结果表明：在铜污染红壤上,3种钝化材料降低土壤EDTA提取态铜含量的效果显著。其中,在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、硼泥处理降低效果最为明显,较污染对照降低了41.48%、44.44%。在低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥处理降低效果最为明显,较对照处理降低了35.83%。施用3种钝化材料均能促进小油菜生长,增加小油菜的生物量,降低小油菜对铜的吸收量。其中,低铜污染水平红壤上,施用高量赤泥、高量硼泥与硼泥-赤泥联合施用处理降低铜含量的效果最为明显,与污染对照相比,小油菜铜含量分别降低82.64%,72.71%,85.14%;在高铜污染水平红壤上,施用高量赤泥与硼泥、赤泥联合施用处理降低小油菜铜含量的效果最为明显,小油菜铜含量分别为36.37,36.32 mg.kg^-1。结果表明,用量为45 000 kg.hm^-2的赤泥是最佳的功能钝化材料。     

不同比例钾钙锌共存对土壤镉吸附的影响

采用等温平衡法,测定了锌、钾、钙两两共存下赤红壤镉的吸附量,应用Freundlich方程分析了土壤镉的吸附特征,并计算了镉的分配系数(KdCd).结果表明,用Freundlich吸附等温方程拟合土壤镉的吸附特征具有很好的相关性.与单钠体系相比,钙钾、钙锌及锌钾共存均使赤红壤吸附镉的能力减弱,赤红壤的总吸附容量(Kf值)分别降低了56.5%、96.73%和91.3%.不同离子两两共存下改变土壤吸附镉能力的程度不同,钙钾共存的Kf值明显高于钙锌、钾锌共存,对Kf值的影响程度的次序为:锌钾≈钙锌,钙钾.钙锌、钾共存时,增加吸附体系中锌质量浓度将明显降低镉的分配系数(KdCd值),共存离子中锌含量与KdCd值呈明显负相关.钙锌、钾锌以不同比例与镉共存时,锌含量高低是制约KdCd值大小的主要因子.     

一株富集铯的微生物及其在植物修复中的应用

利用一株分离自重金属污染土壤的伯克霍尔德菌（Burkholderia）,研究其对放射性核素铯的耐性、富集,并在水培籽粒苋（Amaranthus cruentus L）并接种伯克氏菌,研究接种伯克氏菌对籽粒苋生长和吸收铯的影响。结果表明：伯克氏菌D54在铯浓度达到50 mmol.L-1的培养基中能正常生长,含铯1 mmol.L-1的100 mL液体培养基中接种1%活化菌液培养3 d后,收集到0.173 7 g干重菌体,菌体铯的质量分数达到45 mg.g-1,培养基中铯的去除率达58.77%。接种伯克氏菌促进籽粒苋生长,在Cs浓度分别为0、200、500、1 000μmol.L-1条件下,籽粒苋地上部的生物量分别增加30.91%,9.29%,42.71%,74.50%,根的干物质量分别增加36.01%、62.89%、55.17%、63.50%。籽粒苋的根、茎、叶中铯含量分别增加27.94%~43.58%、14.9~34.51%、6.31%~11.48%。接种伯克氏菌籽粒苋的耐受指数（TI%）增加11%~28%,生物富集率（BR）增加5%~9%。     

铜胁迫对高丹草和紫花苜蓿生长和光合特性的影响

以高丹草（Sorghum×S.sudanes）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为试验材料,通过水培试验,研究了不同浓度Cu处理对两种牧草生长及光合特性的影响。试验结果显示,随着Cu处理浓度增加,两种牧草叶、茎、根生物量逐渐下降,并在100μmol.L-1 Cu2＋处理后达到显著水平。Cu胁迫导致两种牧草气孔导度、RuBP羧化酶的最大羧化效率、最大电子传递速率调控的RuBP再生的潜在速率和磷酸丙糖利用中有机磷的释放速率、以及叶绿素质量分数降低,最终导致净光合速率降低。Cu胁迫下,两种牧草二氧化碳饱和点和二氧化碳饱和点净光合速率降低,而二氧化碳补偿点却升高。另外,Cu处理还降低了两种牧草的蒸腾速率和日间呼吸速率。且在光合、蒸腾和呼吸作用参数的变化幅度上高丹草要大于紫花苜蓿。这些结果表明Cu胁迫抑制了两种牧草的生长、光合作用、蒸腾作用和呼吸作用,而且对高丹草的抑制作用要强于紫花苜蓿;Cu胁迫下光合作用的下降不仅与气孔导度的下降相关,而且与光反应和暗反应的受阻有关。这些研究结果可为筛选和培育耐Cu和富集Cu的牧草品种和用牧草修复铜污染水体及土壤提供依据。     

不同比例钾锌共存对土壤镉有效性的影响

单一施用钾或锌肥会改变污染土壤中镉的有效性,但钾与锌共存对镉在土壤-植物系统中迁移和转化影响效果尚待明确.采用盆栽试验,研究了赤红壤上2种镉污染水平下,施用不同比例钾、锌对小油菜(Brassica campetris Lvar.Conmuni)生物量、镉吸收量及土壤溶液中镉质量浓度的影响.结果表明,钾、锌以不同比例与镉共存时并不会对赤红壤上小油菜的生长产生明显影响;增加共存体系中锌的用量,土壤溶液中镉的质量浓度明显升高,而小油菜植株镉含量明显降低.低、高镉污染赤红壤上,钾、锌共存摩尔比例为4:1时,土壤溶液中镉的质量浓度较对照分别增加189%和159%(两季平均值);小油菜体内镉含量较对照平均分别降低26.0%和34.9%.在低镉污染赤红壤上,钾、锌施用量与小油菜体内镉含量呈显著负相关;高镉污染赤红壤上,锌施用量与土壤溶液中镉的质量浓度呈显著正相关.中轻度镉污染土壤上,小油菜钾、锌肥最佳施用比例为4:1.钾、锌以不同比例施入土壤时,锌施用量多少是控制土壤镉有效性高低的主要因素.     

砷污染稻作区发展旱稻控制稻米砷暴露风险探讨

农田砷污染是我国中南、西南稻作区面临的重要环境问题之一。水稻淹水种植条件下,土壤砷的溶解度较高,其移动性和生物有效性较大,水稻根系易吸收并向地上部转移砷。而在非淹水富氧条件下,土壤砷的移动性、生物有效性及稻米砷累积量显著降低。本文在综述水分管理影响水稻砷吸收基础上,提出：砷污染稻作区可通过水改旱、发展旱稻种植,显著降低土壤砷的生物有效性;在非淹水种植、降低土壤砷活性基础上,可通过筛选砷低吸收基因型旱稻,进一步控制水稻砷吸收和稻米砷累积,实现砷污染稻作区农产品质量安全保障与水危机缓解的双赢。目前,关于旱稻对砷的胁迫响应及对砷的吸收、转运与代谢研究鲜见报道,无疑,相关工作值得深入开展。     

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。