U(Ⅵ)胁迫下碎米莎草体内抗氧化系统响应特征

采用水培方式研究了铀尾矿库土著优势植物——碎米莎草不同生长期各部位在不同质量浓度铀〔U(Ⅵ),记为U〕溶液胁迫下w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)以及SOD(superoxide dismutase,超氧化物歧化酶)、POD(peroxidase,过氧化物酶)、CAT(catalase,过氧化氢酶)、ATPase(三磷酸腺苷酶)活性的变化. 结果表明,ρ(U)≤250 mg/L时,碎米莎草各部位SOD、POD、CAT活性在整个生长阶段均受到显著诱导(P＜0.05),而C_MDA、ATPase活性与对照组相比无显著差异(P＞0.05);ρ(U)≥750 mg/L时,SOD、POD和CAT活性与对照组相比显著降低(P＜0.05);ρ(U)达到1 000 mg/L以上时,与对照组相比,降低趋势更显著(P＜0.01),而ATPase活性受到显著诱导(P＜0.05),C_MDA在幼苗期显著增加(P＜0.05),膜脂过氧化损伤程度严重. 表明碎米莎草对铀胁迫的生理响应中,以根系SOD、C_MDA的响应最为敏感.      

博落回对不同化学形态铀的富集特征

为了研究陆生植物博落回（Macleaya Cordata）对不同化学形态铀的富集特征,采用Visual MINTEQ地球化学平衡软件设计了五种含不同化学形态铀[UO₂2+、CaUO₂（CO₃）₃2-、UO₂Cit-、（UO₂）₂（EDTA）₂4-和UO₂HPO₄]的培养液,开展水培试验.博落回在这五种培养液中分别培养1、5、10、15、20和25 d后,测定其株高、根长和干质量,并用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定其地上部分和根部的w（铀）.结果表明:在不同化学形态铀胁迫下,博落回株高无显著差异,UO₂HPO₄可促进博落回根的生长,而（UO₂）₂（EDTA）₂4-降低了博落回的干质量.并且,博落回根部对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂2+ > UO₂HPO₄ > CaUO₂（CO₃）₃2- > UO₂Cit- >（UO₂）₂（EDTA）₂4-,博落回地上部分对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂Cit- >（UO₂）₂（EDTA）₂4- > UO₂2+ > CaUO₂（CO₃）₃2- > UO₂HPO₄.此外,博落回根部对UO₂2+的富集能力很高,但地上部分很低.添加柠檬酸,培养液中铀的主要化学形态为UO₂Cit-,并且在100 mg/L铀的胁迫下,博落回对UO₂Cit-的生物富集系数和转移系数分别达到0.09和8.53.因此,要提高博落回对铀污染土壤中铀的富集和转移,可添加柠檬酸,促使土壤中铀的形态以UO₂Cit-为主,同时要降低土壤中碳酸盐和磷酸盐的含量.      

碎米荠对硒、镉超富集特性研究

超富集植物在营养元素生物强化及重金属污染植物修复技术领域有重大应用前景。通过野外调查和栽培实验,研究了碎米荠植物对硒镉的吸收富集特征。研究表明:野生碎米荠中Se含量达数百mg/kg,叶片中Se最高含量为1 365 mg/kg。地上部Se的生物富集系数在2.8~43.8的范围内,大部分超过10;生物转移系数在0.46~1.88之间,大部分大于1。地上部Cd含量都超过了100 mg/kg,叶中的Cd含量大部分在400~800 mg/kg之间。富集系数都大于1,且农田及小溪流域植株地上部Cd的生物富集系数高达几十甚至上百,Cd的生物转移系数大部分超过1。露天栽培条件下,碎米荠中的硒镉含量随盆栽土壤中硒镉浓度的上升呈现出先增加后降低的特征,当Se含量为50 mg/kg时植物中的Se含量最高,此时地上部Se含量为995 mg/kg,地下部Se含量1 100 mg/kg。当Cd浓度为80 mg/kg时,植株当中Cd含量最高,地上部和地下部中的Cd含量分别高达550 mg/kg、337 mg/kg。研究认为湖北渔塘坝发育的碎米荠植物是硒镉多元素超富集植物,在硒镉生态环境污染修复方面具有重大应用前景。     

8种花卉植物对土壤中铀富集特性研究

研究植物对铀的耐受性和富集特性对修复铀污染的土壤具重要意义。该研究采取模拟铀污染土壤的方法,研究在外源铀添加量为150 mg/kg土条件下,比较8种花卉植物(竹柏、金边虎尾兰、五彩芋、豆瓣绿、吊兰、白掌、吊竹梅、绿萝)的生长状况、耐铀性、植物体铀含量、富集系数、转运系数,积累量和铀提取量,并采用赋值法对植物铀富集特性进行综合评价。结果表明:铀对植物的影响因植物种类的不同而存在显著差异,其中白掌耐铀性最强;吊竹梅铀富集特性综合评价值最高,其地上部和根部铀含量最高分别为162.11 mg/kg DW和2 756.55 mg/kg DW,铀富集系数分别为1.08和18.38,单株铀积累量0.39 mg,每公顷受污染土壤铀提取量为506.37 g。8种植物地上部铀含量均显著小于地下部,转运系数均小于0.5,根系是植物富集铀的主要器官。     

海拉尔盆地地下水铀的分布特征及富集规律

通过采集海拉尔盆地地表水样品12件,地下水样品67件,运用Durov图、等值线图和铀形态计算理论,结合数理统计方法,分析研究区域地下水铀的分布特征和赋存形态,结果表明:海拉尔盆地赫尔洪德凹陷地区主要为HCO₃-Ca·Na型,蹉岗隆起、乌尔逊凹陷和贝尔凹陷地区主要为Cl-Na型和HCO₃-Na型,巴彦山隆起地区主要为HCO₃-Na型,红旗牧场和新宝力格凹陷主要为Cl-Na型.研究区域铀的分布范围为17~425μg/L,平均值为80μg/L,标准偏差为70μg/L,引发了区域地源性地下水铀污染问题.地下水中以UO₂(CO₃)₃^4-和UO₂(CO₃)₂^2-的主要形式存在,与Eh表现的氧化还原环境具有一致性,其中呼伦贝尔湖东南部属于地下水铀成矿有利区域.潜在铀成矿范围属于重碳酸铀酰占优势的HCO₃型含铀地下水,铀酰碳酸盐复合物应占主导地位,铀的溶解与HCO₃^-的增加有关,地下水中的铀存在参与碳酸盐岩和硫酸盐岩的混合溶滤作用的可能性,UO₂(CO₃)₃^4-、UO₂(CO₃)₂^2-、U₄O₉和沥青铀矿等处于饱和状态,总Fe和(Ca²⁺+Mg²⁺)浓度较低,各种水化学指标对铀富集具有指示意义,因此可将其视为潜在铀源的参考依据.     

中韩土壤修复技术筛选重金属耐受性和超富集植物方法比较

比较中国、韩国土壤修复技术中筛选重金属耐受性植物、重金属超富集植物方法的差异。实际操作中采用哪种方法取决于污染区域的实地状况、修复目标和拟修复时间的长短。对于土壤修复而言,耐受性植物,超富集植物的筛选是非常重要的环节,两国技术方法的差异可以作为制定修复措施的有益参考。     

利用CO_2地质存储富集盐湖卤水中铀的可行性探讨

基于CO2地质存储的理论和方法,将CO2注入到盐湖晶间卤水层中,并把晶间卤水中的铀富集到湖表卤水,从而有利于更进一步地对其进行分离提取。本文研究了注入CO2对盐湖环境的脱碳酸作用、矿物溶解、pH值以及水循环方式的影响,并对利用CO2地质存储富集盐湖卤水中铀的可行性进行了探讨。结果表明:在盐湖晶间卤水中注入CO2来富集铀的方法具有一定的可行性,一定程度上可以缓解我国铀资源匮乏的困境,具有广阔的发展前景;但过量注入CO2可能对盐湖环境产生负面影响,因此应从定量的角度评价CO2的注入量及其对孔隙度、渗透率等的影响问题。     

小麦植株对重金属铅富集特征的研究

采用盆栽法,以小麦为受试作物,通过对其不同生长时期各器官重金属含量的测定,研究小麦植株对重金属铅(Pb)的富集特征.结果表明,总体上看,在Pb胁迫下,Pb主要富集在小麦根部,向地上部分迁移较少;Pb在小麦幼苗期的分布规律为根>叶片;拔节期为根>叶片>茎;抽穗期为根>茎(叶片)>颖壳;成熟期为根>茎>叶片>颖壳(籽实);小麦根部Pb含量分布规律为抽穗期>成熟期>拔节期>幼苗期(除质量分数为400mg/kg时);茎中为抽穗期>成熟期>拔节期;叶片中为在拔节期和抽穗期较大,幼苗期和成熟期相对较小,拔节期达最大值;颖壳中为成熟期>抽穗期.     

美洲商陆（Phytolacca Americana L.）对铀的富集特征及根际微生物群落功能多样性的响应

在模拟低(25 mg·kg-1)、中(50 mg·kg-1)、高(100 mg·kg-1)剂量铀污染的条件下,采用盆栽试验,研究了美洲商陆富集铀的特点及铀污染对根际微生物群落的影响.结果表明,铀污染对美洲商陆生长的影响可能存在一个阈值,该阈值介于25~50 mg·kg-1之间,低于该阈值时,铀污染能够促进美洲商陆的生长,反之,则会抑制美洲商陆的生长.美洲商陆成熟时,根、茎和叶的最大铀富集量分别为131.69、9.87和45.33μg,是一种较为理想的修复铀尾矿的植物.Biolog-Eco测试结果表明,土壤中铀会对美洲商陆根际微生物群落产生负效应,铀胁迫可使根际微生物代谢迟缓,对碳源的选择发生转移,对糖类、羧酸类和胺类碳源的利用显著减少,对酚酸类碳源的利用显著增加;同时,铀胁迫可导致根际微生物群落功能多样性指数、均匀度指数及优势微生物种类降低.最后,利用培养96 h的平均吸光值进行聚类和主成分分析.结果表明,铀胁迫下美洲商陆根际微生物群落异于对照,美洲商陆根际微生物对铀胁迫的适应是以降低对糖类、羧酸类和胺类等碳源的利用为代价的.     

3种杨树对土壤锶污染的富集特征与能力比较

为了探讨木本植物对土壤锶污染的修复潜力,该试验比较了青杨、白杨和俄罗斯杨这3种杨树在不同浓度土壤锶污染条件下(10 mg/kg Sr~(2+)、100 mg/kg Sr~(2+))的富集特征及其富集能力差异。结果表明:低浓度Sr~(2+)胁迫能够促进白杨、俄罗斯杨和青杨幼苗的生长其中对青杨促进最为显著,株高、株茎和叶面积分别增加26.21%、23.81%、7.11%;高浓度Sr~(2+)协迫对白杨的生长表现出明显的抑制作用,对青杨和俄罗斯杨的生长仍表现出一定促进作用。3种杨树对Sr~(2+)耐受能力表现为:青杨俄罗斯杨白杨。3种杨树对锶的富集能力与土壤锶的处理浓度显著相关,土壤锶浓度越大,杨树对锶的富集量也越大,在高浓度处理条件下杨树对锶富集量表现为白杨俄罗斯杨青杨且各器官富集能力表现为叶根茎。此外,3种杨树对Sr~(2+)转运能力也具有显著差异,低浓度Sr~(2+)胁迫下俄罗斯杨的转运能力最强,高浓度Sr~(2+)胁迫下青杨的转运能力最强,但转运系数都1,表明杨树用于土壤锶污染的植物修复具有较大的潜力。     

重金属复合污染下草本植物两两组合水培的富集特性

为了探明草本植物两两组合培养对其重金属富集特性的影响,寻求修复V、Pb、Cd、Cr复合污染的最佳草本植物组合模式,在V、Pb、Cd、Cr 4种重金属〔ρ分别为14.0、0.8、6.0、4.0 mg/L〕共存的水培条件下,研究蒌蒿(Artemisia selengensis turcz)、三叶草(Trifolium repens)、鱼腥草(Houttuynia cordata)和紫花苜蓿(Medicago sativa) 4种草本植物两两组合培养时的重金属富集特性,以及对植物生物量、重金属富集量和转运系数的影响. 结果表明:4种草本植物两两组合培养会在不同程度上影响植物的重金属富集特性,在重金属富集能力方面,蒌蒿、鱼腥草和紫花苜蓿分别与三叶草组合培养时,其地上部分w(Cr)分别比单独培养时提高约157%、303%、639%;两两组合培养时,紫花苜蓿可促进蒌蒿、鱼腥草和三叶草对Pb的吸收. 在重金属转移能力方面,效果最突出的是“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式,其中三叶草对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的转运系数分别是单独培养时的1.19、2.52、22.60和1.67倍;对不同组合模式下植物地上部分重金属提取量的分析结果显示,“三叶草‖紫花苜蓿”组合模式对V、Pb、Cd、Cr 4种重金属的提取量均较高,分别为1 555、1 688、473、482 mg/kg,表明该组合模式能够有效缓解地表径流对附近土壤造成的叠加污染. 因此,水培条件下不同草本植物两两组合培养会改变植物的重金属富集特性,并且与植物种类有关.      

乌江流域沉积岩风化过程中铀的富集与释放

以乌江流域石灰岩、白云质灰岩、白云岩、硅质岩、黑色页岩和紫色砂岩等典型岩石的13条风化剖面为对象,运用相关分析和质量平衡计算方法,研究了这些岩石风化过程中铀(U)的富集与释放及其对河水U分布的影响,旨在增进对U生物地球化学循环的了解,也为流域U污染防治提供依据.结果表明,①乌江流域风化物和土壤中U的富集程度基本上高于上陆壳(upper continental crust,UCC)、中国土壤(China soil,CS)和世界土壤(world soil,WS);②U的富集和释放能力与母岩U含量以及风化剖面中粘土矿物和铁氧化物/氢氧化物含量及吸附能力有关;③石灰岩以及少量白云岩和碎屑岩风化过程中U的释放对河水U的分布特征具有重要的控制作用.     

三叶鬼针草幼苗对镉污染的耐性及其吸收积累特征研究

通过盆栽实验研究了镉(Cd)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosaL.)幼苗的耐性能力(包括生长反应和生理生化特性)以及对Cd的吸收积累特征.结果表明,当土壤中投加的Cd浓度为≤32 mg/kg时,三叶鬼针草植物的生长和发育没有受到抑制,与对照相比,地上部和根部生物量分别增加了32.4%~44%和29.1%~57.6%,其中,当Cd处理浓度为8 mg/kg时,地上部干重达到最大值,为0.22 g/pot.在不同Cd处理下,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量下降,分别比对照处理降低了23.3%和41.5%;超氧化物歧化酶(SOD)活性随着Cd浓度增加先有所抑制,后逐渐增大;过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量随Cd处理浓度增加而增大,分别比对照增加了1.2~6.6和1.1~1.5倍.然而,当Cd浓度为50~100 mg/kg时,显示出对三叶鬼针草幼苗的生长发育和生理生化特征都产生了一定的负效应,说明三叶鬼针草对Cd污染的耐性能力具有一定的阈值.在梯度实验中,植物体内Cd的富集系数和转移系数都大于1.0.当土壤中Cd含量达到100 mg/kg时,地上部Cd含量达到119.1 mg/kg,具备...     

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.     

三种田间杂草的镉、铅富集特征研究

选择了三叶鬼针草（Bidens pilosa）、青蒿（Herba Artemisiae Annuae）、飞蓬（Erigeron acer）3种田间杂草进行盆栽试验,其间用不同浓度的镉、铅溶液处理,最后测定杂草根系及地上部镉、铅量。结果表明：3种田间杂草无论是根系,还是地上部,镉、铅量都随处理液浓度增高而增高;3种杂草对镉的富集系数排序为：三叶鬼针草〉飞蓬〉青蒿;转移系数排序为：三叶鬼针草〉青蒿〉飞蓬;对铅的富集系数排序为：飞蓬〉青蒿〉三叶鬼针草;转移系数排序为：飞蓬〉青蒿〉三叶鬼针草。研究还表明,3种杂草对于镉的富集系数和转移系数都远大于对铅的富集系数和转移系数,三叶鬼针草是镉的超富集田间杂草。     

四环素类抗生素对不同蔬菜生长的影响及其富集转运特征

本研究探讨了四环素类抗生素(TCs)对两种蔬菜生长的影响及其在蔬菜体内的富集和转运特征,以期为四环素类抗生素的植物毒性和对人体健康的风险评价提供理论基础.采用土培试验研究了不同水平(0、50和150 mg·kg-1)的四环素类抗生素(四环素TC、土霉素OTC、金霉素CTC)对生菜和小白菜生长、抗生素含量及其富集转运特征的影响.结果表明,TCs总体上抑制了生菜的生长,地上部和地下部鲜重分别较CK降低了1.56%~26.84%和17.36%~51.04%,小白菜地上部和地下部鲜重反而较对照提高了3.7%~7.3%和3.1%~82.2%.TCs在一定程度上增加了生菜和小白菜的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),抑制了生菜的净光合速率(Pn),Pn在TCs为150 mg·kg-1时较CK降低了32.43%~82.43%.TCs还抑制了生菜和小白菜的SOD活性,较CK降低了29.17%~223.12%,以OTC的抑制作用最强.生菜和小白菜的MDA含量在TCs为150mg·kg-1时达到最大值(生菜地上部除外).小白菜地上部和地下部TCs的含量均高于生菜,以CTC处理的小白菜和生菜TCs含量较高.种植生菜的土壤TCs残留量高于小白菜土壤,以OTC处理的土壤TCs残留量最高.小白菜对TCs的富集系数和转运系数分别是生菜的1.07~7.35倍和1.15~2.25倍.3种四环素类抗生素中以OTC和CTC的生态风险较大.     

接种丛枝菌根真菌对蜈蚣草吸收铀的影响

采用盆栽土壤实验,模拟铀(uranium,U)污染土壤,以蜈蚣草(Pteris vittata L.)为研究材料,每盆接种丛枝菌根真菌地表球囊霉(Glomus versiforme,Gv)30 g,探索蜈蚣草菌根对U污染土壤不同时间段的修复效果.结果表明,蜈蚣草菌根侵染率2013年9月最低为57.14%,2014年3月最高为75.20%,呈先上升后下降的年周期变化规律;同一时期蜈蚣草的生物量(干重)Gv组显著高于CK组,根系最为明显;接种Gv组蜈蚣草各器官总U含量均显著高于CK组,且被吸收的U主要固定在根部,Gv组根部总U含量均高于同一时期CK组;接种Gv组基质中总U含量小于CK组,其中接种Gv后蜈蚣草对铁锰氧化态和硫化物态U的吸收效果最好;基质中各形态U随培养时间的延长含量均呈下降趋势.接种Gv组比CK组富集系数大,且均大于1;菌根侵染率与富集系数呈显著正相关关系.以上结果说明接种Gv促进蜈蚣草对U的吸收,因此,蜈蚣草丛枝菌根真菌共生体对治理U污染土壤有良好的应用前景.     

海洋厌氧氨氧化菌的富集培养及其脱氮特性

采用ASBR厌氧氨氧化反应器,通过接种胶州湾底泥,研究了海洋厌氧氨氧菌的富集培养及其脱氮特性.实验结果表明:海洋厌氧氨氧化菌的富集培养可分为4个阶段:菌体自溶期(1~15 d)、迟滞期(16~152 d)、活性提高期(153~183 d)与稳定运行期(184~192 d).与淡水厌氧氨氧化相比,其迟滞期(137 d)较长,活性提高期(30 d)较短,对基质浓度与HRT的变化更敏感,且由进出水导致的菌活性延迟时间为5 h,远长于淡水厌氧氨氧化菌,因此海洋厌氧氨氧化菌对新环境的适应能力更弱,更难富集培养.经过192 d运行,对NH_4~+-N与NO-2-N的去除率分别达到96.98%与95.66%,三氮转化比n(NH_4~+-N)∶n(NO-2-N)∶n(NO-3-N)为1∶(1.2±0.2)∶(0.22±0.06),接近理论比(1∶1.32∶0.26),NRRNH_4~+-N升至0.080 kg·(m~3·d)-1,海洋厌氧氨氧化菌活性显著提高,这标志着海洋厌氧氨氧化菌富集成功.反应器运行过程中,污泥逐渐由黑色泥状变为砖红色颗粒状,扫描电镜观察,该砖红色颗粒为表面光滑,排列紧密、有类似火山口形状的球状菌相互黏聚而成的菌团.     

水培条件下秋华柳对重金属Cd的富集特性及光合响应

采用水培试验的方法,研究了不同Cd胁迫浓度〔ρ(Cd2+)分别为0、1、5、10和20 mg/L〕下秋华柳的生长、光合耐性及其对Cd的富集特性和转移能力.结果表明:①随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳生长所受到的抑制程度有所增加.除20 mg/L处理组外,其余各处理组的耐性指数(TI)均大于70,表现出较高的耐性.②低Cd胁迫浓度(1 mg/L)下秋华柳具有较好的光合耐性,当Cd胁迫浓度达到20 mg/L时,秋华柳的光合系统才受到明显影响.③秋华柳对外源Cd的富集能力较强,随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳所积累的Cd显著增加且主要积累于根部,表现为叶<茎<根.当Cd胁迫浓度小于5 mg/L时,秋华柳根部吸收的Cd向地上部分转移的效果较好.试验显示,秋华柳对于较低Cd胁迫浓度(≤10 mg/L)具有较好的耐受性和富集能力,可用于三峡库区消落带表层土壤Cd污染严重区域进行植物修复.