两种生物炭对稻米中砷累积的影响研究

为探究土壤添加低剂量生物炭对稻米中砷累积的影响及作用机理,使用矿区砷污染土壤添加小麦和棉花秸秆生物炭进行盆栽和模拟试验.盆栽试验结果表明:添加质量分数为0.5％的低剂量小麦和棉花秸秆生物炭,可以降低稻米(糙米)砷浓度(约10％),作用有限.糙米中砷浓度的降低主要是由于其生物量增加所致.模拟试验结果表明:添加质量分数为1％?—?5％的高剂量生物炭可以显著促进土壤中砷释放,相比对照组,生物炭添加组土壤溶液中砷浓度增加了69％?—?243％,推测其可能是生物炭促进了微生物作用下铁氧化物的还原,进而导致砷释放.研究表明:土壤中施加低剂量小麦和棉花秸秆生物炭对减少水稻砷累积作用可能有限,而高剂量可能增加水稻砷污染健康风险.     

Cd胁迫下复合叶面肥对水稻幼苗生长及Cd积累特征的影响

为探究叶面喷施肥料是否可有效缓解重金属对水稻的毒害作用,以湘晚籼17和五优369基因型水稻品种为材料,通过盆栽试验法测定复合叶面肥对土壤不同浓度Cd胁迫下水稻幼苗的生长情况和地上、地下部Cd积累效应。结果表明:喷施自制复合叶面肥不仅能促进2种水稻幼苗株高和干重的增长,且能有效地抑制水稻地上部Cd积累,对湘晚籼17的抑制效果优于五优369。这说明多养分复合叶面肥对水稻Cd积累的调控效果可能与水稻自身品种差异和土壤Cd的浓度有关。     

砷和二氯乙酰胺联合暴露下斑马鱼脏器富集及毒性的性别二态性研究

砷(As)是全球性毒害污染物,可与消毒副产物共存于水环境中,但目前缺乏两者对水生生物的系统联合毒性效应评估数据.本研究选用毒性较强的含氮消毒副产物—二氯乙酰胺(DCAcAm)为代表,研究其与无机三价As在不同性别成年斑马鱼肝脏、肠道、脑和鳃等器官中的联合毒性效应.结果 表明,100 μg·L-1 As和300 μg·L...     

硫酸厂污泥中砷的赋存形态、浸出特征及机制分析

硫酸厂污泥中砷(As)的含量和浸出毒性高,环境危害大,处理难度高.以9家硫酸厂的污泥为研究对象,探究污泥中As的赋存形态、浸出毒性和来源,探讨污泥中As的浸出机制,以期为含砷污泥的处置提供理论依据和数据支撑.结果表明,9家硫酸厂污泥中As含量高达2.61×104～1.50×105mg·kg-1,浸出浓度为73.6～1....     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉(Cd)问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁(Fe2O3)、氢氧化铁[Fe(OH)3[及拜耳法赤泥(B-RM)3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe(OH)3可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3％～27.7％,投加量为0.5％时降Cd效...     

无机砷和甲基砷在水稻体内吸收运移的比较研究

由于含甲基砷的农药残留或土壤中微生物的砷甲基化作用,除了无机砷,水稻籽粒中也可以检测到相当含量的不同形态的甲基砷.通过水培试验研究了不同形态砷在水稻幼苗中的吸收、转运、转化和外排.结果表明,水稻中各形态砷的含量排序为:亚砷酸盐(As(Ⅲ))>单甲基砷盐(MMA(Ⅴ))>砷酸盐(As(Ⅴ))>二甲基砷盐(DMA(Ⅴ)),但从地下部向地上部的转运系数排序为:DMA(Ⅴ)>As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>MMA(Ⅴ).实验中未发现水稻体内无机砷向甲基砷的转化,甲基砷向无机砷的转化比例也较低,但观察到MMA(Ⅴ)部分被还原为MMA(Ⅲ).相比其地上部和地下部的吸收量,DMA(Ⅴ)在水稻中通过木质部(向上)和韧皮部(向下)的转运比例在4种形态砷中最高.甲基砷(MMA(Ⅴ)和DMA(Ⅴ))通过根系外排的速率和比例明显的高于无机砷(As(Ⅲ)和As(Ⅴ)).实验结果表明,不同形态砷的累积与其在水稻体内的吸收、运移及砷的根系外排密切相关.     

砷与镉、锌离子对斑马鱼的联合毒性实验

联合毒性实验在水环境污染评价中极为重要,为了研究砷、镉、锌混合污染的联合毒性,以斑马鱼为实验生物,采用相加指数法进行了联合毒性实验。结果表明,As³⁺与Cd²⁺,以及As³⁺与Zn²⁺共存时的联合毒性均为拮抗作用,而Cd²⁺与Zn²⁺的联合毒性主要为毒性剧增的协同作用。但当As³⁺,Cd²⁺,Zn²⁺3种毒物联合时其毒性为拮抗作用。     

纳米二氧化钛与磷互作对莱茵衣藻砷累积与生物转化的影响

纳米材料因其较大的比表面积以及较强的反应活性,对砷（As）的环境行为具有一定的调控作用,而这可能对微藻As吸收代谢产生潜在的影响。以模式生物莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为研究对象,探究不同磷酸盐（PO₄ ³⁻）浓度下,纳米二氧化钛（nano-TiO₂）对莱茵衣藻中As(Ⅴ)累积和生物转化的影响。结果表明：暴露初期（第1天）nano-TiO₂作为载体显著促进了0.013、0.100和0.500 mmol/L PO₄ ³⁻处理组藻细胞对As的累积,但随着暴露时间的延长,nano-TiO₂的载体效应呈下降趋势;暴露结束后（第8天）,nano-TiO₂添加组中,进入藻细胞的As(Ⅴ)除了还原成As(Ⅲ)及甲基化成二甲基砷外,还能进一步转化为一种可能为砷糖的未知化合物,且随着PO₄ ³⁻浓度的降低,藻细胞内这种砷糖所占比例逐渐增加,这可能会抑制As(Ⅲ)的外排;暴露结束后（第8天）,培养基中主要检测到的As形态为As(Ⅴ)和As(Ⅲ),1.0和0.5 mmol/L处理组还有少量二甲基砷。nano-TiO₂的添加降低了培养基中As(Ⅲ)的浓度,尤其是0.5和1.0 mmol/L PO₄ ³⁻处理组。研究结果表明,纳米材料与PO₄ ³⁻的互作可显著改变微藻As的累积与代谢过程。

     

金属半导体纳米粒子对水培水稻幼苗的毒性及吸收转运规律

金属半导体纳米粒子由于其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和科学研究,而遗留在水环境中的金属半导体纳米粒子对植物的危害程度和累积水平还有待研究和完善.本文以水稻为实验对象,通过水培试验研究了氧化铜纳米粒子(CuONPs)、氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和硫化锌纳米粒子(ZnSNPs)在不同浓度(10、50和100 mg·L~(-1))下的植物毒性及其在水稻体内的吸收转运行为.纳米粒子悬浮液的粒径分布和Zeta电位分析结果表明,CuONPs在水中的分散性和稳定性高于ZnONPs和ZnSNPs.ZnONPs悬浮液中溶解的金属离子量高于CuONPs和ZnSNPs悬浮液.毒性实验结果表明,较高浓度(50和100 mg·L~(-1))的ZnONPs和CuONPs不同程度地阻碍了水稻幼苗的生长,增加了根系中丙二醛(MDA)的含量,降低了根系活力和叶片中的叶绿素含量.50和100 mg·L~(-1)的ZnONPs导致根系鲜重分别降低至对照组的47.3%和44.3%,100 mg·L~(-1)ZnONPs和CuONPs使根系活力由对照组的710.4μg·g-1·h~(-1)分别降低至150.0和481.9μg·g-1·h~(-1).ZnSNPs在实验设置浓度下体现了促进水稻生长的作用.10 mg·L~(-1)的ZnSNPs使地上部分鲜重增加到对照组的109.8%,100 mg·L~(-1)时使根系活力提高到了对照组的2倍.Zn的选择性吸收和生物转运系数均高于Cu,本研究结果证明了金属半导体纳米粒子的植物毒性和累积水平与纳米粒子在水中的理化性质及植物对不同毒物的反应程度有关.     

不同水分管理模式对水稻吸收土壤砷的影响

通过水稻盆栽试验,研究了淹水灌溉(F)、灌浆期前湿润灌溉(A-F)、灌浆期后湿润灌溉(F-A)、淹水与湿润交替(AFA)这4种水分管理模式对水稻吸收土壤As的影响.结果表明,同F处理比较,A-F处理能显著降低水稻根和茎叶As含量,F-A和AFA处理都能显著降低水稻茎叶、谷壳、糙米As含量和糙米无机As含量.A-F、F-A、AFA处理对水稻生物量影响都不大,仅AFA处理减少了水稻根系生物量.F-A和AFA处理降低糙米As含量的机理是:灌浆期是水稻糙米吸收土壤As的关键时期,此时的湿润灌溉提高了土壤E h,土壤溶液As(Ⅲ)与As(Ⅴ)浓度之和、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的比例都显著降低,从而使土壤As的迁移能力得到抑制.F-A处理降低水稻糙米总As和无机As含量的效果与AFA处理无显著差异,但F-A处理的操作更简单,因此,F-A处理应当是污染土壤中控制水稻糙米累积As的最佳水分管理模式.     

谷壳灰对稻田土壤镉、砷生物有效性及糙米镉、砷累积的影响

为研究富硅材料谷壳灰（HA）对稻田土壤Cd、As生物有效性及糙米中Cd、As累积的影响,以稻壳为原料制备中性HA（总硅量6.26×10⁵ mg·kg^-1）,开展水稻盆栽试验.HA按质量比设置4个添加水平（0、0.5%、1%、2%）,种植3种水稻（黄华占、湘晚籼13、隆优4945）.研究结果表明：①在土壤Cd总量为2.30 mg·kg^-1、As总量为90.45 mg·kg^-1的复合污染土壤中,HA施用后,与对照相比,土壤Cd的TCLP提取态、CaCl₂提取态及酸可提取态含量呈现不同程度的降低,分别降低了7.8%~18.7%、7.4%~18.7%、0.9%~16.7%;土壤As的交换态和TCLP提取态含量也有降低,分别降低了6.1%~47.1%、4.3%~26.7%.②HA施用可促进土壤中酸可提取态Cd向难溶态Cd的转变,水稻湘晚籼13、隆优4945根际土壤残渣态Cd含量分别增大9.8%~23.5%、5.9%~28.1%;土壤中As主要以残渣态存在,HA的施用对土壤专性吸附As含量有增大效应.③HA施用能够降低糙米中Cd和无机As含量,施用0.5%~2% HA能使水稻隆优4945和湘晚籼13糙米Cd含量降低到0.2 mg·kg^-1以下,施用2% HA能使黄华占糙米无机As含量降低到0.2 mg·kg^-1以下.施用HA能够有效降低土壤Cd、As生物有效性和糙米Cd、As含量,同时增大土壤有效Si含量,有利于提高土壤质量.     

不同磷肥对水稻铅积累的影响及其机理

采用盆栽实验,研究外源添加过磷酸钙(SSP)、磷酸二铵(DAP)对于铅胁迫下水稻的生长、铅吸收和铅分布的影响.结果表明:在铅胁迫下,水稻根、茎叶、籽粒的生物量随着两种磷肥浓度的增大而增大,以施加DAP的水稻茎和叶生物量增幅最大,分别增加13.77%和44.17%.水稻体内铅大部分分布在细胞壁中,并随铅浓度的增加,两种磷肥提高了细胞壁对铅的固定能力,有效抑制了水稻对Pb的吸收,Pb在水稻体内的分布表现为根茎叶籽粒,其中SSP的效果大于DAP,施加SSP有效地降低了水稻籽粒Pb的含量.     

Effects of aluminum on NAD kinase activity in chloroplast fraction from leaves of rice seedlings

ＥｆｆｅｃｔｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｏｎＮＡＤｋｉｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｆｒａｃｔｉｏｎｆｒｏｍｌｅａｖｅｓｏｆｒｉｃｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓＬｉｕＪｉｎｑｉ；ＬｉｕＨｏｕｔｉａｎ（ＣｈｉｎｅｓｅＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆ...     

金黄色葡萄球菌聚磷特性研究

在厌氧/好氧交替环境下,对一般不认为是典型聚磷菌的金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)纯菌的释磷、聚磷行为和碳源利用情况进行了研究,并考察了其对实际生活污水中磷的去除效果.结果表明,正常好氧条件下培养的金黄色葡萄球菌,改为厌氧培养5h后就有明显的释磷行为;在紧接下来转为好氧培养时会快速吸磷,6h时的吸磷量达水中总磷的65%,菌体含磷量由之前的0.98%增加到2.30%.染色观察显示,厌氧培养后菌体内聚羟基丁酸(PHB)颗粒显著增多,转为好氧培养后胞内聚磷颗粒增多.经过厌氧/好氧交替运行4个周期后菌体的含磷量就由初期的0.8%增至4.6%,但每个环境交替周期内吸磷量并未显著增加,且在厌氧/好氧交替的第1个周期,金黄色葡萄球菌即具有明显释磷、吸磷行为.该菌在厌氧阶段可利用包括蛋白胨、葡萄糖等大分子有机物在内的多种碳源释磷;其对实际生活污水磷的去除率高达98.2%.因此,金黄色葡萄球菌具有典型的聚磷菌特征,其聚磷时可利用的碳源可以是VFAs之外的蛋白质和葡萄糖,且其聚磷能力不需要诱导,是其与生具有的本性.     

Effects of arsenic on seed germination and physiological activities in wheat seedlings

The effects of arsenic(As)were investigated on seed germination,root and shoot length and their biomass and some other factors to elucidate the toxicity of As.The results showed low concentrations of As(O-1 mg/kg)stimulated seed germination and the growth of root and shoot,however,these factors all decreased gradually at high concentrations of As(5-20 mg/kg).The contents Of O2-,MDA,soluble protein and peroxidase(POD)activity all increased with increasing As concentrations.Soluble sugar content,ascorbate peroxidase(APX),and superoxide dismutase(SOD)activities decreased at low concentrations of As,and increased at high concentrations of As.While acetylsalicylic acid(ASA)and chlorophyll contents,catalase(CAT)activity displayed increasing trend when the concentrations of As was lower than 1 mg/kg,and then decreasing trend.By polyacrylamide gel electrophoresis(PAGE).As induced the expression of POD isozymes of wheat seedlings.As induced the expression of CAT isozymes but inhibited the expression of SOD isozymes of wheat seedlings at concentrations lower than 1 mg/kg.However,As inhibited the expression of CAT isozymes but induced the expression of SOD isozymes at concentrations higher than 5 mg/kg.The results indicated As could exert harmfulness in the early development stage of wheat at inappropriate concentrations.     

红壤中镧积累对水稻的生理生态效应

通过盆栽试验 ,研究了红壤中稀土元素镧对水稻的生长发育 ,产量和一些对环境敏感的生理生化指标的影响 .结果表明 ,La浓度为 75mg·kg-1时水稻的生育期明显滞后 ,La浓度为 30 0mg·kg-1时水稻的生长显著受到抑制 ,产量显著降低 ,水稻生物量降低一半的EC50 =32 3 0 2mg·kg-1.La浓度为 75mg·kg-1时水稻的叶绿素a b显著降低 ,POD活性、细胞质膜透性和游离脯氨酸含量显著增高 .     

氢氧化铁对砷的吸附与沉淀机理

研究了吸附反应时间为50d和1120d时,As(V)初始浓度和pH值对氢氧化铁吸附砷的影响,并利用傅利叶红外光谱(FTIR)和粉末X射线衍射技术对吸附砷后的氢氧化铁固体进行了表征.结果表明,氢氧化铁对砷的吸附能力与pH有关,在弱酸性到弱碱性条件下,吸附砷的能力最强;在低初始砷浓度(0.01～1 mmol·L-1)和相同pH条件下,吸附率随砷浓度增高而增大.当pH=3、7和12时,吸附等温线都可用Freundlich公式来进行拟合,低初始砷浓度下(0.001～1 mmol·L-1),R2>0.99,高初始砷浓度下(5～1000 mmol·L-1),R2>0.93,吸附反应时间对吸附能力影响不大.红外光谱分析表明,在pH=3条件下,初始砷浓度为50mmol·L-1和500mmol·L-1时,吸附后氢氧化铁固体的红外光谱图上As-O键的伸缩振动谱带分别位于806.11cm-1和821.54cm-1;表明吸附后的氢氧化铁表面有少量的砷酸铁晶体沉淀存在,砷在氢氧化铁表面的平均密度对砷在氢氧化铁表面存在形态有影响.X射线衍射分析表明.在中性和酸性条件下,砷可能是以双配位表面络合的质子化的=FeO2As(O)(OH)-和非质子化的=FeO2As(O)2-形态存在于氢氧化铁表面.     

镧在小麦幼苗富集与幼苗营养生长的关系

通过暴露和暴露恢复试验研究低浓度稀土元素镧对小麦幼苗营养生长的影响.结果表明,幼苗暴露于0.5～25mg/L镧溶液,镧抑制幼苗根的伸长,降低茎叶和根系的干重,降低矿质元素Ca、Mg、Zn、Mn的含量;镧的植物富集速度及镧从根系向茎叶迁移速度与镧暴露浓度呈明显的对数关系.去除镧后,幼苗生长加快,生物量及根长增加,矿质元素含量升高,但已富集的镧主要在作物体内再分配,很难排出体外,且随作物的生长而逐步的稀释,但仍影响作物生长.幼苗中镧的富集量与幼苗相对干重呈负线性相关,幼苗根系生长比茎叶更容易受到溶液中镧抑制.     

E ects of arsenic on seed germination and physiological activities of wheat seedlings

The effects of arsenic （As） were investigated on seed germination, root and shoot length and their biomass and some other factors to elucidate the toxicity of As. The results showed low concentrations of As （0-1 mg/kg） stimulated seed germination and the growth of root and shoot, however, these factors all decreased gradually at high concentrations of As （5-20 mg/kg）. The contents of O2^-, MDA, soluble protein and peroxidase （POD） activity all increased with increasing As concentrations. Soluble sugar content, ascorbate peroxidase （APX）, and superoxide dismutase （SOD） activities decreased at low concentrations of As, and increased at high concentrations of As. While acetylsalicylic acid （ASA） and chlorophyll contents, catalase （CAT） activity displayed increasing trend when the concentrations of As was lower than 1 mg/kg, and then decreasing trend. By polyacrylamide gel electrophoresis （PAGE）, As induced the expression of POD isozymes of wheat seedlings. As induced the expression of CAT isozymes but inhibited the expression of SOD isozymes of wheat seedlings at concentrations lower than 1 mg/kg. However, As inhibited the expression of CAT isozymes but induced the expression of SOD isozymes at concentrations higher than 5 mg/kg. The results indicated As could exert harmfulness in the early development stage of wheat at inappropriate concentrations.     

两个品种水稻对砷的吸收富集与转化特征及其健康风险

以2个水稻品种威优402号和Ⅱ优416号为实验材料,采用温室栽培方法研究对比两个品种水稻在人工添加砷处理(0、10、20和40mg·kg-1)和模拟自然砷污染(贵州高砷土和北京褐土的混合土,质量比为1∶1)胁迫条件下的生长发育状况,分析砷在水稻不同部位的累积、形态转化及其健康风险.砷处理显著地抑制了两个品种水稻的生长,水稻地上与地下部生物量、株高和穗数随砷处理水平的提高均出现明显的下降,但Ⅱ优416号的下降幅度明显低于威优402号.两个品种水稻籽粒中砷含量随砷处理水平提高也显著升高,人工添加砷各处理条件下,两个品种水稻稻谷中砷含量没有显著性差异;而在模拟自然砷污染土中,Ⅱ优416号稻谷中砷含量平均值为0.062mg·kg-1,明显低于威优402号稻谷平均值的0.278mg·kg-1.两个品种水稻各部位砷的转运系数在低砷处理时(10mg·kg-1)出现显著的升高,而在其他处理条件下保持不变.无论何种水稻品种,水稻各部位砷形态的组成和比例无显著性差异,水稻根、茎、叶中主要为无机砷,稻谷中无机和有机砷各占60%和40%.依据WHO相关建议标准,种植水稻品种Ⅱ优416号的健康风险要明显低于种植威优402号.