臭氧胁迫对冬小麦光合作用、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

在大田试验的条件下,利用开顶式气室(OTC)研究了臭氧胁迫对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期)光合作用、膜脂过氧化以及抗氧化系统的影响.结果表明,在150nmol·mol-1O3浓度范围内,随着O3浓度的升高和熏气时间的增加,冬小麦叶片总叶绿素、叶绿素a和b含量总体降低,但孕穗和扬花期T1处理组总叶绿素和叶绿素a含量较CK组有所升高;气孔导度(Gs)开放受到影响,单位叶片面积活性降低,胞间CO2浓度(ci)和气孔限制值(Ls)呈波动变化.同时,冬小麦启动了自我保护机制,具体表现为SOD(超氧化物歧化酶)活性先快速升高而后逐渐下降,POD(过氧化物酶)活性呈先下降而后快速升高的变化趋势;从拔节期到扬花期以及从灌浆期1到灌浆期2,CAT(过氧化氢酶)活性表现为先快速升高而后"相对降低",MDA(丙二醛)含量则持续升高;类胡萝卜素含量先升高后下降,单位叶片面积热耗散增加.结果表明,抗氧化酶并不能完全消除冬小麦体内过多的活性氧,造成活性氧积累,进一步加剧了膜脂过氧化作用,导致膜透性增加,叶绿素降解,净光合速率降低,加速冬小麦叶片的老化.     

重庆某些树种对SO2的耐性和净化能力的研究

本文研究重庆市绿化树种对SO_2的耐性和净化能力,为针对大气污染的绿化树种选择和树种区域配置提供科学依据。用开顶式熏气装置对树苗进行人工SO_2处理,确定树木的SO_2急性和慢性伤害阈值剂量。根据植物对SO_2的净化能力是叶片对硫的积累强度和运转速率的函数这一原理,用熏气前后叶片硫含量的变化估算树木净化SO_2的能力。耐性大和净化能力强的树种(杉木、喜树和香樟等)可做为优先选择树种。耐性大而净化能力弱的树种(洋傀等)泡可选用。在SO_2污染程度不同的各区,宜配置相应的不同耐性和净化能力的树种。     

SO2暴露方式与油松生长的关系

苗龄为87d的油松(Pinus tabulaeformis Carr.)于2002-07-01～08-29在3个处理组进行SO₂暴露实验60昼夜,处理1和处理2在24h中SO₂浓度分别为0.1 mg·m^-3和0.2 mg·m^-3,处理3每日6h SO₂浓度为0.5 mg·m^-3,18h SO2浓度为0.1mg·m^-3.经SO₂暴露后,处理1油松针叶气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、单株干重、相对生长速率与对照组无显著差异;但针叶含硫量比对照增加17%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加22%.处理2油松气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率与对照组无显著差异;类胡萝卜素含量下降5%,针叶含硫量增加92%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加67%,单株干重下降4.5%,相对生长速率下降0.6mg·(g·d)^-1.处理3油松气孔保卫细胞、针叶颜色发现异常;叶绿素含量与对照组相似,但类胡萝卜素含量下降21%,含硫量增加104%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加89%,光合速率下降5%,蒸腾速率增加8%,单株干重下降7.6%,相对生长速率下降1.3mg·(g·d)^-1.     

二氧化硫与植物之间的剂量—反应关系的研究

本研究采用野外开顶式和CSTR熏气装置对小麦、大麦、棉花、大豆和菜豆等植物进行SO2急性伤害、低浓度SO2长期暴露试验,测定植物伤害阈值和剂量—反应关系,生长和产置的反应及其对新陈代谢的影响。 研究结果指出,在一定的浓度和暴露时间下,植物对SO2具有不固定的敏感性。根据植物对SO2的敏感性,提出了敏感性、敏感中等和抗性这三种类型植物的急性伤害阈值。剂量—反应表面图表明,植物产生急性伤害需要一定的起始暴露时间,植物伤害程度与SO2之间不呈正比SO2浓度和暴露时间对叶片可见伤害都有影响,两者相比,浓度是更重要的因素。 低浓SO2长期暴露对植物生长和产量有抑制作用,干物质积累降低,叶面积减少,植株矮小。一般说来,对叶的影响大于对茎和根的影响,产量与SO2之间呈负相关。 SO2污染引起植物叶片气孔阻力,细胞外渗液K₊离子浓度和相对电导率增加,并与剂量呈正相关。SO2造成植物光合色素减少,急性伤害加速叶绿素a的破坏,而低浓度SO2长期暴露却使叶绿素b破坏加重;并对过氧化物酸活性有诱导作用。      

紫外辐射(UV-BC)对47种植物叶片的表观伤害效应

采用叶片实验法研究了模拟紫外辐射(UV-BC)胁迫对47种植物叶片伤斑面积、叶绿素含量的影响.实验结果表明,叶片伤害面积和叶绿素含量的变化与紫外辐射剂量[辐射强度(T_n)×辐射时间(d)]成正相关关系.实验确定了47种植物的紫外辐射伤害阈值,并根据叶片伤害值对植物抗紫外辐射能力进行了排序.     

二氧化硫暴露对谷子幼苗气孔运动、脯氨酸代谢和抗氧化酶系统的影响

二氧化硫(SO_2)是一种有毒的大气污染物,主要经气孔进入植物体内.目前对于SO_2毒性的研究多集中在氧化损伤方面,关于SO_2对植物脯氨酸代谢的影响及相关分子机制的研究还很少.本文以谷子幼苗为材料,研究了不同浓度SO_2气体暴露对叶片气孔运动、脯氨酸代谢和抗氧化酶系统的影响.结果显示,10 mg·m~(-3) SO_2熏气对谷子幼苗的叶片形态、相对含水量、气孔开度、脯氨酸含量及抗氧化酶活性均无明显影响.30 mg·m~(-3) SO_2暴露24～72 h后,叶片出现明显的受损症状,相对含水量降低,叶面气孔开度减小;30 mg·m~(-3) SO_2熏气导致叶中脯氨酸含量显著增加,脯氨酸脱氢酶(PDH)活性明显升高.同时,长时间的SO_2胁迫可诱导SiPDH基因表达上调,而脯氨酸合成相关基因SiP5CS、SiP5CR表达受到明显抑制.此外,谷子幼苗暴露于30 mg·m~(-3) SO_2时,叶中超氧阴离子(O■)产生速率与对照相比显著提高,诱导超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增强,从而将过氧化氢(H_2O_2)含量维持在正常水平.以上结果表明,SO_2对谷子的毒性效应具有浓度依赖性.高浓度SO_2暴露下,谷子能够通过控制气孔开放、调节脯氨酸代谢和抗氧化酶活性等过程来适应SO_2胁迫.     

Knudsen cell and smog chamber study of the heterogeneous uptake of sulfur dioxide on Chinese mineral dust

The heterogeneous uptake processes of sulfur dioxide on two types of Chinese mineral dust（Inner Mongolia desert dust and Xinjiang sierozem） were investigated using both Knudsen cell and smog chamber system. The temperature dependence of the uptake coefficients was studied over a range from 253 to 313 K using the Knudsen cell reactor, the initial uptake coefficients decreased with the increasing of temperature for these two mineral dust samples, whereas the steady state uptake coefficients of the Xinjiang sierozem increased with the temperature increasing, and these temperature dependence functions were obtained for the first time. In the smog chamber experiments at room temperature, the steady state uptake coefficients of SO2 decreased evidently with the increasing of sulfur dioxide initial concentration from 1.72 × 1012 to 6.15 × 1012mol/cm3. Humid air had effect on the steady state uptake coefficients of SO2 onto Inner Mongolia desert dust.Consequences about the understanding of the uptake processes onto mineral dust samples and the environmental implication were also discussed.     

乙草胺对小麦生理机能的影响与生物标记物识别

对乙草胺胁迫下小麦幼苗叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）以及叶片中叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明,乙草胺处理小麦幼苗1 d后,叶片MDA含量显著增加,说明了乙草胺处理诱导有毒活性氧（AOS）生成,但随着处理时间的延长,不同浓度处理与对照的差异逐渐减小.对小麦叶片中POD活性变化的研究表明,在乙草胺胁迫的开始阶段,植物有能力抵抗低浓度乙草胺污染所产生的氧化胁迫,但是,随着暴露时间的延长和污染物浓度的增加,这种抵抗能力将会消失.对小麦SOD活性的研究表明,小麦叶片中POD酶活的上升可能与其它途径而不是SOD诱导产生的H₂O₂有关.小麦叶片中MDA含量和POD活性不能作为土壤乙草胺污染的生物标记物.小麦叶片中SOD酶活性有着作为乙草胺污染土壤生物标记物的潜力,但还需要进一步研究.小麦叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量可以作为乙草胺污染胁迫的生物标记物,并且小麦幼苗叶片可溶性蛋白含量与土壤乙草胺浓度之间具有较好的剂量-效应关系.     

Inhibition of photosynthesis and leaf conductance interactions induced by SO2, NO2 and SO2 + NO2

Effects of 2-h exposures to 0–1 μmol mol⁻¹ SO₂, NO₂ and (1:1) SO₂ + NO₂ on CO₂ uptake by standardized snap bean leaves were studied. Interactions resulting from pollutant-induced changes in leaf conductance were evaluated. Minimum exposure concentrations required to depress CO₂ exchange rates (CER) under the test conditions were:0.17 μmol mol⁻¹ SO₂, 0.38 μmol mol⁻¹ NO₂, and 0.08 μmol mol⁻¹ of each pollutant in the 1:1 mixture. Treatments with 1 μmol mol⁻¹ NO₂ reduced CER 10% without affecting leaf conductance. One μmol mol⁻¹ SO₂ depressed CER by 50%. Leaf conductances increased in SO₂-treated leaves showing 30% inhibition of CER. Greater inhibition led to subsequent stomatal closure. Inhibition caused by the individual pollutants (applied singly) was linear over the range of concentrations investigated. The dual-pollutant mixture produced a synergistic response that was most pronounced at the lower pollutant concentrations. The potentiated effect was correlated with marked stomatal closure.Experimental plants for this study were grown under low moisture stress conditions to enhance stomatal opening in the plant stock material and reduce (damp) the potential for further SO₂-induced stimulation of stomatal opening. The experiments were designed to obtain limiting data for the test conditions.     

中国硫沉降数值模拟

采用致酸污染物长距离传输模型ATMOS,对我国2002年排放的SO₂所产生的S沉降分布进行了数值模拟研究.分别将模式输出的ρ(SO₂),SO₄2-湿沉降量与实际监测地面层的ρ(SO₂),降水中SO₄2-湿沉降量进行相关性分析;对我国总S沉降、地面层ρ(SO₂)分布,以及S干、湿沉降分布特点等模拟结果进行详细分析.在此基础上,得到模拟各网格的总S沉降数值,将其与相应的S沉降临界负荷值进行比较,获得95%保证率(RAINS-Asia)下我国1°×1°S沉降超临界负荷分布图.为控制我国的S沉降,对各省SO₂减排的形势进行分析,并提出具体要求.      

植物对二氧化硫的反应和抗性研究 Ⅸ.SO2伤害与叶组织电阻的变化

应用祝宗岭等(1982)改进的在稳流下测量植物组织电阻的中段电压降法,测定了小麦叶片在SO_2或HSO_3-引起伤害过程中的叶组织电阻变化,并与离子外渗的变化进行了比较。小麦接触不同浓度SO_2,如浓度在伤害阈值以下,组织电阻无明显变化.如以引起伤害的浓度处理,在出现伤害的初始症状前组织电阻就开始下降,而随着熏气时间的延长在出现初始症状时则有一急剧下降。浓度高,电阻下降也大。平行测定离子外渗的变化,它与组织电阻呈负相关,相关系数为0.936,回归方程为y=412.7-28.3x。 用不同浓度的HSO_3~-处理小麦离体叶,组织电阻也随浓度的增加而下降。 试验结果说明,测定叶组织的电阻可以比较灵敏地反映叶细胞质膜的结构和功能受损的程度。这方法可应用于原位叶或离体叶测定,也便于作动态观测。     

Acid deposition critical loads modeling for the simulation of sulfur exceedance and reduction in Guangdong, China

The current acid deposition critical loads in Guangdong, China were calculated using the PROFILE model with a 3 km × 3 km resolution. Calculations were carried out for critical loads of potential acidity, actual acidity, sulfur and nitrogen, with values in extents of 0–3.5, 0–14.0, 0–26.0 and 0–3.5 kmol/(hm2·year), respectively. These values were comparable to previously reported results and reflected the influences of vegetation and soil characteristics on the soil acid buffering capacity. Simulations of S...     

低浓度二氧化硫长期暴露对作物生产力的影响

本文报道低浓度 SO₂长期暴露对我国主栽作物生产力的影响。试验结果表明,0.1mg/m3SO₂长期暴露即可对供试作物水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、白菜的产量产生一定程度的影响。0.25mg/ m3SO₂可使供试作物较大幅度减产。根据实验结果推算,敏感作物减产阈值浓度为0.03~0.05mg/m3,中度敏感作物为0.07mg/m3,抗性作物为0.09~0.17mg/m3。引起禾谷类作物和大豆减产的主要原因是结实率降低。对于物质积累的影响较小。供试作物减产幅度与叶片伤害程度之间无相关关系。      

基于SO2总量控制探讨我国煤电发展的环境空间

以电力环保数据库、中国电力年鉴和中国环境统计数据为基础,根据我国火电行业的发展特点,SO₂排放特征和全国SO₂环境承载能力状况,探讨2010─2030年我国SO₂总量控制目标的发展趋势和电力行业的SO₂总量控制要求.以此为基础,采用情景分析方法,系统分析了我国不同阶段SO₂总量控制目标对煤电发展装机容量的影响约束,提出了不同阶段为实现总量控制目标和保证煤电持续发展能够获得必要的环境空间所应采取的重要手段和措施;根据我国不同区域硫沉降的环境空间状况,按照东部、中部、西南和西北4个区域有针对性地分析了未来我国煤电发展的环境空间,提出相应布局建议.      

超低排放燃煤电站三氧化硫的迁移和排放特征

采用美国环保署(USEPA)method 8推荐的方法,对典型超低排放燃煤电站满负荷工况下的燃煤、烟气、飞灰、渣进行三氧化硫监测.实验结果表明:燃煤电站超低排放环保设备对三氧化硫的总脱除率为71.86%,大气三氧化硫排放浓度为1.5 mg·m~(-3)(气体体积为标准大气压下的体积,下同).选择性脱硝催化剂(SCR)前烟气中三氧化硫生成量为二氧化硫的0.46%,在SCR催化剂SO_2/SO_3的转化率为0.58%,空气预热器内气态三氧化硫浓度显著降低.低温电除尘(LLT-ESP)内三氧化硫与飞灰结合得到脱除,LLT-ESP细灰中三氧化硫含量为粗灰的1.38倍.湿法脱硫系统(WFGD)对三氧化硫的脱除率为48.45%.超低排放燃煤电站大气三氧化硫排放因子EF_煤、EF_电分别为17.13 mg·kg~(-1)、4.41 mg·kW~(-1)·h~(-1).估算2018年我国燃煤电站三氧化硫大气排放总量约为3.99万t·a~(-1).     

京津冀及周边地区区域贸易隐含二氧化硫排放

京津冀及周边地区(包括北京、天津、河北、山东、山西和河南)是我国大气污染重点控制区域,厘清这一地区内部各省各行业之间贸易隐含污染物排放是加强区域产业协作、推进区域大气污染联防联控的重要前提.本研究以二氧化硫(SO_2)为对象,结合自下而上排放清单与中国多区域投入产出(MRIO)模型,估算了2012年京津冀及周边地区各省(直辖市)和各行业之间的贸易隐含污染排放,并基于产业链分析了区域贸易对重点行业SO_2的排放贡献,识别了主导排放的区域贸易产业链.研究结果表明,在京津冀及周边地区六省市之间,河北和山西是主要隐含排放输出区域,北京和天津是主要的隐含排放输入区域.京津冀及周边地区SO_2排放主要来源于能源动力行业、金属冶炼和制品制造业、非金属矿物制品和化学工业,而装备制造业、建筑业和服务业是拉动四类重点行业SO_2排放的主要产业.进一步分析六省市内部排放与区域产业链之间的关系发现,山西省是主要的能源消费SO_2排放输出区域;河北省是主要的金属冶炼和金属制品隐含排放输出区域;河北和河南是主要的非金属矿物制品隐含排放输出区域;山西是主要的石化与化工隐含排放输出区域.以上结果有助于理解京津冀及周边地区大气污染排放与产业结构的关系,为制定区域环境管理政策,优化区域产业结构提供支撑.     

城市植物叶片含硫量与大气SO2污染关系及其在污染状况评价中的应用

本文通过对南京市区29个采样点的采样和分析(市区14个点代表一般城市的环境状况、大厂区15个点代表重污染区的环境状况),确认法桐和女贞两种树木叶片含S量与大气中SO₂浓度密切相关。在一般污染状况下,线性回归方程即可很好地用于测算大气SO₂浓度,并评价污染等级;但在较重污染和严重污染的情况下,指数回归方程可以很好地测算大气SO₂浓度,并评价污染等级。     

全缘冬青幼苗（Ilex integra Thunb.）对大气O_3浓度升高的响应

采用开顶式气室（open top chambers,OTCs）装置,研究O3浓度升高（E-O3,约150μL.L-1）对常绿阔叶树种全缘冬青幼苗的影响,主要包括伤害症状、植株生长、光合色素含量、气体交换速率与叶绿素荧光、丙二醛含量以及主要抗氧化剂含量变化.经过高浓度O3处理一个生长季后,当年生全展叶片表面分布着大量的黑...     

硝酸还原酶介导的NO合成参与SO2引发的拟南芥气孔运动的调节

以拟南芥为材料,研究了硝酸还原酶(NR)途径在植物适应SO2胁迫中的作用.结果表明:SO2胁迫可诱导4周龄拟南芥植株叶片NR活性增强、一氧化氮(NO)水平提高,NR活性和NO水平与SO2暴露时间呈正相关.NR抑制剂叠氮化钠(NaN3)可缓解SO2诱发的NO水平升高.RT-PCR检测发现,SO2熏气72 h时拟南芥NR途径关键基因Nia1、Nia2和NiR1均转录上调.研究还发现,SO2可诱发拟南芥野生型、突变体nia2、nia1nia2的气孔关闭,NaN3和NO清除剂c-PTIO可阻止SO2诱发的野生型和nia2气孔关闭,说明通过NR途径合成的NO参与了SO2胁迫诱发的拟南芥气孔运动调节.研究结果表明,NR活性的增强介导了SO2胁迫期间拟南芥叶片NO水平的升高,后者参与胁迫期间拟南芥气孔运动的调控,以增强拟南芥植株对SO2胁迫的适应性.     

铝处理马尾松对高温、低温、干旱和SO2的抗性研究

马尾松在不同浓度铝溶液(0、30、60、120、240、480ppm)中生长两个月后,转移至高温、低温、干旱或SO₂熏气罩中,结果发现,经过铝培养松苗的膜透性显著高于未经过铝培养松苗的膜透性,且铝浓度越大,膜透性越大,表明铝处理马尾松对高温、低温、干旱和SO₂的抵抗性降低.300ppb的SO₂熏气30h后,未经铝培养的松苗没有明显受害症状出现,而经过铝培养的松苗却表现出针叶发黄、叶缘和叶尖出现明显可见伤害斑点等SO₂受害症状,高温、低温和干旱处理的主要症状表现为针叶发黄、萎蔫。