氮肥形态对李氏禾富集铜的影响及生理响应

土壤重金属污染是环境和生态领域研究的热点及难点。超富集植物受到土壤各种特性的影响,需要采取强化措施来提高植物修复效率。该文旨在加深对李氏禾(Leersia hexandra Swartz)累积铜的认知,为植物修复铜污染土壤提供理论数据。在土壤中铜污染水平分别为低(100 mg·kg~(-1))、中(300 mg·kg~(-1))、高(500 mg·kg~(-1))时,研究不同氮肥(NH_4)_2SO_4、CO(NH_2)_2、Ca(NO_3)_2、NH_4NO_3处理对超富集植物李氏禾累积铜、植物生长的影响以及生理响应,氮肥按肥土质量比0.3‰以水溶液的形式每周添加1次,李氏禾生长两个月后,收获,进行植株分析。结果表明:在土壤铜污染水平为500 mg·kg~(-1)时,施加Ca(NO_3)_2后李氏禾根、茎、叶中的铜富集量达到最大,分别为6 167.15、1 251.99和975.92 mg·kg~(-1),约为对照处理组的2.5~4.0倍,相对于其他各氮肥处理和对照组差异达显著。在低、中、高Cu污染水平下,施加(NH_4)_2SO_4处理组李氏禾株高均显著高于其他处理组,分别为68.5、65.2和65 cm;CO(NH_2)_2组李氏禾生物量分别为12.75、13.45和11.63 g·10 plants-1;叶绿素质量浓度分别为24.139、22.615、23.752 mg·L~(-1);可溶性蛋白质量分数分别为21.704、23.506和20.940 mg·g~(-1);金属硫蛋白质量分数分别为9 131.06、10 014.02和11 018.04 pg·g-1,均高于其他处理组;而NH_4NO_3处理组李氏禾叶片中丙二醛(MDA)物质的量浓度最少,分别为0.893、0.957和0.859mmol·L~(-1),有效地缓解了铜对李氏禾的损伤。因此,适量施加氮肥可以有效提高李氏禾的生物量以及根、茎、叶各部分铜累积量,增强了李氏禾对铜污染土壤的修复效果。     

蜡状芽孢杆菌协同李氏禾根系分泌物去除水体Cr~(6+)的效应及机制

李氏禾(Leersia hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬(Cr)超富集植物,在铬污染水体修复方面具有很大的潜力。以李氏禾为供试材料,在Hoagland营养液中培养幼苗,采用浸根法收集李氏禾根系分泌物,研究添加外源蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)对其还原水体中Cr~(6+)的影响;利用GC-MS分析在铬胁迫和接种蜡状芽孢杆菌两种处理对李氏禾根系分泌物成分的影响。结果表明:李氏禾根系分泌物和蜡状芽孢杆菌协同对水体中Cr~(6+)的还原率高达99%,显著高于单独添加蜡状芽孢杆菌和单独添加根系分泌物处理组(P0.05);李氏禾根系分泌物有机物种类丰富,主要包含酯、烷烃、烯烃、芳香烃、醇、酰胺、醚等;在给李氏禾接种蜡状芽孢杆菌后,李氏禾根系分泌物中许多化感物质作为生长代谢底物被分解;在Cr~(6+)胁迫下,李氏禾根系分泌物中酰胺类物质的分泌发生变化,这可能是李氏禾受到重金属铬胁迫后的一种根际解毒机制;在Cr~(6+)胁迫下,检测出了有且仅有一种的酚类化感物质2,4-二叔丁基苯酚,这是李氏禾对铬胁迫的一种潜在的响应机制。     

铬在三种湿地植物中的积累与分布

铬污染是最常见的水体污染.随着电镀业、制革业、制药业和印染业等工业的发展,大量的含铬废水进入地表径流,造成水体污染.过量的铬对植物有很强的毒害作用,也是公认的致癌物质.很早以前人们就认识到一些水生植物(如水葫芦、浮萍等)能够吸收污染水体中的重金属.我国在重金属污染废水的湿地处理技术研究还不够深入.目前对于重金属污染水域的修复主要集中于采用水面漂浮植物.     

多金属富集植物李氏禾根系对铜吸收机理的研究

李氏禾（Leersia hexandra Swartz）是一种多金属富集植物,通过研究其根系吸收铜的途径和方式,有助于解释李氏禾对铜的富集现象,为开发李氏禾修复铜污染土壤的植物修复技术提供科学依据。本文在温室水培条件下,利用钙离子通道抑制剂（LaCl3）和钾离子通道抑制剂（TEA）,研究了李氏禾根系铜吸收与钙、钾离子通道的关系;同时,在研究 ATP 酶抑制剂、解偶联剂和低温作用对铜吸收影响的基础上,探讨了李氏禾根系铜吸收与能量代谢的关系。结果表明,在1 mmol＆#183;L-1钙离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收明显被抑制了（p＜0.05）。处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照下降了39.2%。这说明李氏禾根吸收铜与钙离子通道密切相关。在5 mmol＆#183;L-1钾离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收与对照没用显著差异。这表明,李氏禾根系对铜的吸收可能不是通过钾离子通道进行的。ATP酶抑制剂钒酸钠（Na3VO4）显著地抑制李氏禾根对铜的吸收（p＜0.05）。25μmol·L^-1和50μmol·L^-1 Na3VO4处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照分别下降了26.2%和31.0%。由此,推测李氏禾根系对铜的吸收是一个消耗能量的过程。该结果与解偶联剂抑制实验结果相一致。在25μmo·L^-1和50μmol·L^-1解偶联剂2,4-二硝基苯酚（DNP）作用下,李氏禾根系中的铜浓度较对照分别下降了25.8%和42.7%。低温处理对李氏禾根吸收铜的抑制作用较解偶联剂和ATP酶抑制剂更为明显。2℃下暴露48 h,李氏禾根中铜的浓度较对照（25℃）下降了60.1%。这进一步证明了,李氏禾根系对铜的吸收存在消耗能量的主动过程。     

竹类植物修复重金属污染土壤的研究进展

随着我国经济的快速发展,土壤重金属污染问题也愈加严重.植物修复技术对环境扰动小,修复成本低,是目前土壤修复领域的研究热点之一.竹类植物对重金属有良好的耐受能力和富集能力,且具有生物量大、栽培简单和经济效益高等特点,在修复重金属污染土壤方面有很高的应用潜力和开发价值.结合竹类植物修复重金属污染土壤的研究现状,系统阐述了竹...     

丛枝菌根-植物修复重金属污染土壤研究中的热点

随着菌根研究和植物修复技术的发展,利用丛枝菌根强化重金属污染土壤的植物修复逐渐受到人们的重视。本文系统综述了当前的几个研究热点:(1)菌根植物吸收和转运重金属的分子机制;(2)AM真菌对超富集植物重金属吸收的影响及其机制;(3)AM真菌对转基因植物重金属吸收的影响及其机制;(4)AM真菌与其他土壤生物在植物修复中的复合作用;(5)丛枝菌根与化学螯合剂在植物修复中的复合作用;(6)重金属复合污染土壤的丛枝菌根-植物修复;(7)放射性污染土壤的枝菌根-植物修复;(8)丛枝菌根-植物修复的田间试验研究。在未来的丛枝菌根-植物修复研究中,要筛选优良的宿主植物和与之高效共生的AM真菌,加强相关理论和应用基础研究,并构建高效基因工程菌。     

重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一.植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术.与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性.本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述,并对植物修复的近期研究工作进行了展望.     

铁循环微生物对环境中重金属的影响研究进展

铁循环微生物包括铁氧化菌(Fe(Ⅱ)-oxidizing bacteria,FeOB)和铁还原菌(Fe(Ⅲ)-reducing bacteria,FeRB),在由它们介导Fe²⁺(Fe³⁺)氧化(还原)的过程中,往往也伴随着一系列重金属元素的迁移转化,对重金属在环境中的生物有效性和迁移性方面有重要作用.本文综述了环境中的铁循环微生物,针对铁循环微生物驱动重金属迁移转化的作用机制,分别从铁氧化菌氧化亚铁生成铁矿物对重金属的固定,铁还原菌介导铁矿物还原溶解及次生矿物生成,以及铁循环微生物代谢耦合重金属形态转化方面进行阐述;进一步通过研究实例综述了铁循环微生物对环境中砷、镉、铬、铜、铅等重金属的作用及修复潜力;未来的研究可关注特定微生物的成矿机制,生物成矿对重金属固定的调控,以及重金属复合污染场地的铁循环微生物修复应用等方面.本文以期为基于铁循环微生物的重金属污染修复提供理论指导和应用依据.     

土壤重金属污染的植物修复中转基因技术的应用

重金属污染的植物修复技术以其费用低廉、不污染环境等优点一度成为环境科学界研究的热点。为了克服植物修复技术中超积累植物生长缓慢和地上部生物量小等带来的限制，近年来研究者通过大量试验研究发展，外源基因在植物体内的高效表达可以提高植物吸收、运输、降解污染物的能力和修复的效率。本文首先对目前国内外重金属污染土壤植物修复的研究动态进行综述，重点论述了PCs、MTs、MerA、MerB、ArsC、γ-ECS等转基因在土壤重金属污染植物修复中的应用，最后指出在充分考虑到转基因植物给生态环境带来潜在威胁的前提下，转基因技术的研究与开发不仅可以促进多学科的交叉研究和丰富环境科学的研究领域，更重要的是在很大程度上有效地克服了目前土壤重金属污染植物修复中存在并急需解决的棘手问题，为土壤重金属污染的植物修复提供了更加广阔的应用和发展前景。     

不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布

介绍了生态型芦竹(Arundo donax Linn)的生物特性,并对芦竹修复湿地重金属污染能力进行了研究。芦竹具有生物量大、根系发达、适应性强等特点,在重金属污染环境下,有较好的耐受性。研究不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布,对重金属污染湿地的修复具有指导作用。采集了4个不同环境下的芦竹样本,对重金属富集量和在植物器官中的分布情况进行研究分析。结果表明,芦竹对镉、铅、汞有较好吸收,地上部叶内富集量分别为57.40～33.22mg·kg-1,412.4～312.4mg·kg-1,21.5～11.8mg·kg-1,地上部茎内富集量分别为19.50～4.02mg·kg-1,83.1～43.6mg·kg-1,30.0～19.4mg·kg-1。芦竹对铜的富集能力较弱,地上部叶内和茎内富集量分别是12.4～2.8mg·kg-1,1.4～0.4mg·kg-1。铜和铅在植物器官中的分布为根>叶>茎,镉在植物器官中的分布为叶>根>茎,汞在植物中的分布为根>茎>叶。富集量还与土壤中重金属质量分数有关,一般是随着土壤中重金属质量分数的增大而增加。镉、铅、铜在植物叶中的富集系数大于1,汞在植物茎中的富集系数大于1。综合分析结果表明,芦竹在污染或非污染环境中都能较好地富集镉、铅、汞,基于芦竹具有较大生物量特点,芦竹对湿地重金属污染具有较大的修复潜力。研究芦竹对重金属的吸收与分布,旨在为湿地的植物修复技术提供参考依据。     

渭河浮游生物群落结构特征及其与环境因子的关系

渭河是黄河第一大支流,是黄河流域生态保护与高质量发展的重要研究区域.为了掌握渭河浮游生物组成结构及生态环境现状,于2018—2019年分两个季节在渭河开展4次水生态调查,研究分析了渭河浮游生物群落结构特征及其影响因子.调查结果显示,浮游植物有8门53种,以绿藻门和硅藻门为主,占比分别为43.4％、33.9％;浮游动物4...     

湛江红树林湿地沉积物中多溴联苯醚(PBDEs)的污染特征与生态风险评价

近年来,红树林有机污染物(POPs)污染逐渐加重,其生态环境保护压力日趋加大.湛江红树林保护区是中国面积最大的红树林自然保护区,对生态系统稳定具有重要作用,准确评估湛江红树林湿地多溴联苯醚(PBDEs)的污染现状及潜在生态风险,对了解湛江红树林有机污染物的污染状况、红树林的生态环境保护等具有重要意义.采用索氏抽提法和气...     

Whole pictures of halogenated disinfection byproducts in tap water from China’s cities

When bromide/iodide is present in source water, hypobromous acid/hypoiodous acid will be formed with addition of chlorine, chloramine, or other disinfectants. Hypobromous acid/hypoiodous acid undergoes reactions with natural organic matter in source water to form numerous brominated/iodinated disinfection byproducts (DBPs). In this study, tap water samples were collected from eight cities in China. With the aid of electrospray ionization-triple quadrupole mass spectrometry by setting precursor ion scans of m/z 35, m/z 81, and m/z 126.9, whole pictures of polar chlorinated, brominated, and iodinated DBPs in the tap water samples were revealed for the first time. Numerous polar halogenated DBPs were detected, including haloacetic acids, newly identified halogenated phenols, and many new/unknown halogenated compounds. Total organic chlorine, total organic bromine, and total organic iodine were also measured to indicate the total levels of all chlorinated, brominated, and iodinated DBPs in the tap water samples. The total organic chlorine concentrations ranged from 26.8 to 194.0 μg·L^–1 as Cl, with an average of 109.2 μg·L^–1 as Cl; the total organic bromine concentrations ranged from below detection limit to 113.3 μg·L^–1 as Br, with an average of 34.7 μg·L^–1 as Br; the total organic iodine concentrations ranged from below detection limit to 16.4 μg·L^–1 as I, with an average of 9.1 μg·L^–1 as I; the total organic halogen concentrations ranged from 31.3 to 220.4 μg·L^–1 as Cl, with an average of 127.2 μg·L^–1 as Cl.     

同位素内标-高效液相色谱-串联质谱法测定畜禽粪便中6种雌激素

为了研究畜禽粪便中雌激素的污染特征及其环境影响,建立了一种同时提取、分离和检测畜禽粪便中雌酮(E1)、17α-雌二醇(17α-E2)、17β-雌二醇(17β-E2)、雌三醇(E3)、17α-炔雌醇(17α-EE2)和己烯雌酚(DES)共6种雌激素的高选择性和高灵敏性方法——同位素内标-固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法。对提取剂、淋洗剂、洗脱剂、色谱分离条件和质谱测定条件等进行了优化。最终的优化方法为:粪便样品加入100 ng同位素内标后,先后用乙腈重复超声提取3次(每次10 mL,每次15 min),离心后合并上清液,旋转蒸发近干再复溶于1 mL甲醇,加7 mL纯水稀释并超声混匀后离心,上清液过0.45μm滤膜后用HLB固相萃取柱净化,经10 mL 15%乙腈水溶液淋洗后,用10 mL的甲醇进行洗脱,氮吹浓缩定容至1 mL,过0.22μm滤膜后测定。用2 mM氟化铵-甲醇为流动相,经TAB色谱柱分离后采用电喷雾离子源和选择反应监测负离子扫描模式进行检测,同位素内标定量。在5、50、200、1000 ng·g^?1加标水平下,6种雌激素的平均回收率为90.2%—103.2%,相对标准偏差为0.09%—9.08%,方法检出限(LOD)和方法定量限(LOQ)分别为0.25—0.95 ng·g^?1和1.00—3.82 ng·g^?1。应用此方法检测了6个猪粪、3个牛粪和3个鸡粪样品中6种雌激素的含量,结果为?1(干质量)。该方法灵敏度高,定量准确且定量范围广,适用于畜禽粪便中6种雌激素的定性定量分析。     

Reduction of hexavalent chromium with scrap iron in a fixed bed reactor

The reduction of hexavalent chromium by scrap iron was investigated in continuous long-term fixed bed system. The effects of pH, empty bed contact time (EBCT), and initial Cr(VI) concentration on Cr(VI) reduction were studied. The results showed that the pH, EBCT, and initial Cr(VI) concentration significantly affected the reduction capacity of scrap iron. The reduction capacity of scrap iron were 4.56, 1.51, and 0.57 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at pH 3, 5, and 7 (initial Cr(VI) concentration 4 mg·L^-1, EBCT 2 min, and temperature 25°C), 0.51, 1.51, and 2.85 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at EBCTs of 0.5, 2.0, and 6.0 min (initial Cr(VI) concentration 4 mg·L^-1, pH 5, and temperature 25°C), and 2.99, 1.51, and 1.01 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at influent concentrations of 1, 4, and 8 mg·L^-1 (EBCT 2 min, pH 5, and temperature 25°C), respectively. Fe(total) concentration in the column effluent continuously decreased in time, due to a decrease in time of the iron corrosion rate. The fixed bed reactor can be readily used for the treatment of drinking water containing low amounts of Cr(VI) ions, although the hardness and humic acid in water may shorten the lifetime of the reactor, the reduction capacity of scrap iron still achieved 1.98 mg Cr⁶⁺·g^-1 Fe. Scanning electron microscope equipped with energy dispersion spectrometer and X-ray diffraction were conducted to examine the surface species of the scrap iron before and after its use. In addition to iron oxides and hydroxide species, iron-chromium complex was also observed on the reacted scrap iron.     

生物炭对土壤中阿特拉津吸附特征的影响

为探究生物炭对土壤中阿特拉津的吸附特征及影响因素,采用批处理实验研究了灭菌(T1)、5％秸秆生物炭+灭菌(T2)、未灭菌(T3)和5％秸秆生物炭+未灭菌(T4)条件下对土壤中阿特拉津吸附特征及土壤理化性质的影响.结果表明,在最初0-12 h内,不同处理下阿特拉津吸附量均随时间的延长而快速增加,而在12-96 h内增加较...     

Microbial electrolysis cells with biocathodes and driven by microbial fuel cells for simultaneous enhanced Co(II) and Cu(II) removal

Cobalt and copper recovery from aqueous Co(II) and Cu(II) is one critical step for cobalt and copper wastewaters treatment. Previous tests have primarily examined Cu(II) and Co(II) removal in microbial electrolysis cells (MECs) with abiotic cathodes and driven by microbial fuel cell (MFCs). However, Cu(II) and Co(II) removal rates were still slow. Here we report MECs with biocathodes and driven by MFCs where enhanced removal rates of 6.0±0.2 mg?L⁻¹?h⁻¹ for Cu(II) at an initial concentration of 50 mg?L⁻¹ and 5.3±0.4 mg?L⁻¹ h⁻¹ for Co(II) at an initial 40 mg?L⁻¹ were achieved, 1.7 times and 3.3 times as high as those in MECs with abiotic cathodes and driven by MFCs. Species of Cu(II) was reduced to pure copper on the cathodes of MFCs whereas Co(II) was removed associated with microorganisms on the cathodes of the connected MECs. Higher Cu(II) concentrations and smaller working volumes in the cathode chambers of MFCs further improved removal rates of Cu(II) (115.7 mg?L⁻¹?h⁻¹) and Co(II) (6.4 mg?L⁻¹?h⁻¹) with concomitantly achieving hydrogen generation (0.05±0.00 mol?mol⁻¹ COD). Phylogenetic analysis on the biocathodes indicates Proteobacteria dominantly accounted for 67.9% of the total reads, followed by Firmicutes (14.0%), Bacteroidetes (6.1%), Tenericutes (2.5%), Lentisphaerae (1.4%), and Synergistetes (1.0%). This study provides a beneficial attempt to achieve simultaneous enhanced Cu(II) and Co(II) removal, and efficient Cu(II) and Co(II) wastewaters treatment without any external energy consumption.     

低碳氮比废水好氧颗粒污泥系统稳定性及微生物种群多样性研究

低碳氮比(C/N)废水处理是含氮废水处理中的难题之一.本实验在C/N为4:1和2:1(COD和NH₄⁺-N浓度分别为400 mg·L^-1和100 mg·L^-1,400 mg·L^-1和200 mg·L^-1)条件下,考察好氧颗粒污泥系统对低碳氮比废水的处理效果、长期运行稳定性,研究C/N对好氧颗粒微生物结构变化的影响.研究结果表明,在C/N为4:1的废水中接种活性污泥培养好氧颗粒污泥,形成的颗粒沉降性能良好,MLSS为4.94 g·L^-1,SVI30为40 mL·g^-1,COD去除率90%以上,氨氮去除率接近100%.降低碳氮比,即C/N为2:1后,好氧颗粒的物理及硝化性能无明显变化,MLSS为11.38 g·L^-1,SVI₃₀/SVI₅维持在1左右,COD去除率大于85%,氨氮去除率98%.碳氮比降低使颗粒微生物多样性减少,其中陶厄氏菌受影响较小,而硝化功能菌出现更替:噬氢菌、食酸菌、里德拜特氏菌消失,鞘氨醇单胞菌、束缚杆菌等成为优势菌种.实验表明,该低碳氮比条件下好氧颗粒污泥系统能够稳定运行,且具有优良的处理性能.     

硫氮沉降下西北荒漠煤矿区周边土壤性质的变化特点

近年来中国大部分区域大气硫、氮沉降速率趋于平稳甚至下降,但西北地区煤炭行业的快速发展使得硫、氮沉降速率加快.燃煤电厂作为酸前体物的主要排放源之一,在其周围开展硫、氮沉降效应研究,可为合理评价煤矿区大气污染物控制措施的实施效果提供数据支撑.该文以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,研究了电厂周围土壤化学和生物学性质的变...     

Biodegradation of 2-methylisoborneol by bacteria enriched from biological activated carbon

One of the most common taste and odour compounds (TOCs) in drinking water is 2-methylisoborneol (2-MIB) which cannot be readily removed by conventional water treatments. Four bacterial strains for degrading 2-MIB were isolated from the surface of a biological activated carbon filter, and were characterized as Micrococcus spp., Flavobacterium spp., Brevibacterium spp. and Pseudomonas spp. based on 16S rRNA analysis. The removal efficiencies of 2-MIB with initial concentrations of 515 ng·L^-1 were 98.4%, 96.3%, 95.0%, and 92.8% for Micrococcus spp., Flavobacterium spp., Brevibacterium spp. and Pseudomonas spp., respectively. These removal efficiencies were slightly higher than those with initial concentration at 4.2 mg·L^-1 (86.1%, 84.4%, 86.7% and 86.0%, respectively). The kinetic model showed that biodegradation of 2-MIB at an initial dose of 4.2 mg·L^-1 was a pseudo-first-order reaction, with rate constants of 0.287, 0.277, 0.281, and 0.294 d^-1, respectively. These degraders decomposed 2-MIB to form 2-methylenebornane and 2-methyl-2-bornane as the products.