单壁碳纳米管对小鼠肝和肾氧化损伤的诱导

为了评价单壁碳纳米管(SWCNTs)对生物体的毒性效应,以昆明小鼠为受试动物,采用腹腔注射的染毒方法,研究了SWCNTs和标准碳黑(CB)对其肝和肾组织氧化损伤的诱导.实验结果表明:与对照组相比,SWCNTs和CB暴露显著的降低了小鼠肝和肾中还原性谷胱甘肽(GSH)的含量、抑制了超氧化物歧化酶(SOD)的活力、诱导了脂质过氧化终产物丙二醛(MDA)的产生、提高了DNA.蛋白质交联率(DNA.protein crosslinks,DPC),但在最高浓度(O.08 mg·d-1)暴露下,SWCNTs暴露组的影响程度要高于标准碳黑组.说明了SWCNTs暴露可以抑制小鼠肝和肾组织抗氧化系统,从而导致了器官的氧化损伤.并且这种氧化损伤的诱导部分是由于SWCNTs的特殊结构和金属元素的参与.     

单壁碳纳米管致昆明小鼠脑组织的氧化损伤

单壁碳纳米管(single walled carbon nanotubes,SWCNTs)是纳米材料研究关注的焦点之一.尽管如此,关于其神经毒性的研究相对较少.本研究将SWCNTs以不同的浓度(0 mg·kg-1·d-1,3.125 mg·kg-1·d-1,6.25 mg·kg-1·d-1,12.5 mg·kg-1·d-1),通过腹腔注射于Kunming小鼠体内.神经行为学实验(旷场实验)结果表明,在一定浓度的SWCNTs作用下,小鼠的情绪受到一定的影响,具有抑郁症的特征,出现移动能力下降,紧张等现象.同时小鼠脑部组织的活性氧族(reactive oxygen species,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平升高(p0.05),还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平降低(p0.05),炎症因子白介素-1β(interleukin-1 beta,IL-1β)的水平升高(p0.05).组织学观察显示,随着染毒浓度的升高,脑海马锥体细胞的空泡化程度愈加明显,着色不均,锥体细胞顶状树突逐渐消失,细胞排列松散,尼氏小体消失.结论:一定浓度的SWCNTs可以导致小鼠脑组织发生病变,产生一定的神经毒性.     

共价功能化对单壁碳纳米管产生DNA损伤和活性氧的影响研究

以质粒DNA评价法表征了不同程度共价功能化单壁碳纳米管(SWNTs)的生物毒性,并在近红外-可见光光谱、拉曼光谱和活性氧(ROS)表征的基础上研究了共价功能化对其物理结构和化学活性的影响.结果表明,共价功能化增强了碳纳米管对质粒DNA的损伤程度,3种不同类型的碳纳米管对DNA损伤的强度为羧基功能化SWNTs(SWNT-COOH)>聚乙二醇功能化SWNTs(SWNT-PEG)>非共价功能化SWNTs(uSWNTs).随着共价功能化程度的加深,碳纳米管表面石墨晶格的sp2结构受损程度逐渐增高,以致使其反应活性增大.共价功能化后SWNTs可作为电子转移中间体将NADH中的电子转移至O2并生成ROS从而对DNA造成损伤.     

两种咪唑氯盐类离子液体对水稻幼苗根部的毒性效应

按照毒性试验标准方法研究了1-癸基-3-甲基咪唑氯盐([DMIM]Cl)、1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐([C12MIM]Cl)对水稻幼苗生长的影响,测定了水稻根的半数抑制浓度(IC50-5d)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、水稻根部丙二醛(MDA)含量及对水稻根系的生理影响.结果表明:两种离子液体(ILs)对水稻幼苗根部生长均具有抑制作用,随着浓度的增大抑制率增加,[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl的根长IC50-5d分别为0.10 mg·L-1和0.054 mg·L-1,水稻幼苗根部对两种ILs均有氧化应激反应,在[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl处理下,3种抗氧化酶活性均受到严重抑制,丙二醛(MDA)含量升高,加剧了水稻幼苗根部细胞膜脂质过氧化作用.[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl处理导致根系活力降低,根系质膜透性增大.     

土霉素对小麦种子发芽与幼苗生长发育的生态毒性

研究了土霉素对小麦种子发芽以及早期幼苗生长发育的生态毒性效应.结果表明,土霉素对小麦种子芽长及根长的抑制效应显著(p<0.01),而且它们之间具有良好的剂量-效应关系.根据线性回归方程得出土霉素对小麦种子芽长和根长的半抑制浓度为65.5 mg/L和34.7 mg/L.然而,土霉素对小麦种子的发芽率并没有显著的影响.研究还表明,0.15~2.4 mg/L土霉素暴露21 d后,小麦叶片中的叶绿素含量降低了35.6%~47.3%,叶片及根部的可溶性蛋白含量也均呈显著下降趋势.暴露7 d后,0.15~2.4 mg/L土霉素对小麦叶片和根部SOD与POD活性的抑制效应不显著,但随着暴露时间的延长,土霉素对小麦的SOD与POD酶活性抑制率显著下降;2.4 mg/L土霉素暴露21 d后,小麦根部的SOD活性下降72.3%,说明土霉素对小麦幼苗体内的抗氧化系统具有破坏作用.该实验结果显示,低浓度土霉素长期暴露对小麦幼苗的生长发育具有不良的生态毒性效应.     

外源茉莉酸对水稻幼苗根系砷积累及抗逆应答效应

砷（As）污染对作物生长有毒害作用,导致作物品质和产量降低,因此亟需采取安全有效的策略以减轻其毒害.采用水培法,通过荧光探针定位技术、差速离心技术和傅里叶红外光谱技术（FTIR）研究外源茉莉酸（JA）对水稻幼苗As积累及抗逆应答的影响.结果表明,外源添加JA使水稻地下部和地上部的As含量分别降低31.4%和51.4%,显著降低细胞壁和细胞液中的As含量.JA改变亚细胞组分中As的分布比例,使细胞壁中As的分布比例提高16.4%,细胞液中As的分布比例降低17.3%,增强细胞壁对As的固定,减少细胞液中的As含量.此外,JA提高根细胞中SOD、CAT、GSH和PEPC的水平,降低H₂ O₂和MDA含量,减轻脂质过氧化损伤,调节碳氮代谢,缓解As毒害.研究为水稻As污染防治提供了新思路.     

碳纳米管对阿特拉津的吸附/解吸特性

采用批量实验研究了不同溶液条件下阿特拉津(AT)在单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)上的吸附/解吸行为.实验结果显示,离子强度对AT在SWNT和MWNT上的吸附没有显著影响,但随着pH值的增大,AT在2种碳纳米材料上的吸附量显著增加;这表明,AT在溶液中的存在状态是吸附的主要影响因素.在本实验的研究条件下,AT从SWNT和MWNT上的解吸行为不存在明显的滞后效应.碳纳米管对AT较高的吸附容量和吸附的可逆性表明,碳纳米管的大规模应用将可能带来一定的环境和健康风险.     

碳纳米管导电膜降解水中氟苯尼考的研究

为实现水中酰胺醇类抗生素氟苯尼考(FF)的高效降解,本研究设计了一种以碳纳米管(CNT)膜为阳极的穿透式电化学降解系统.采用真空过滤法制备CNT导电膜(CNT-CM),考察了流速、电压、电解质种类及浓度、初始pH值和FF初始浓度等因素对CNT-CM降解氟苯尼考的影响.结果表明,以CNT-CM为阳极的穿透式电化学系统对FF表现出良好的降解性能,流速、电压等对FF的去除具有显著影响.当停留时间为1.1 min(进水流速为2.5 mL·min^-1),电压为3 V,对pH为3～10、初始浓度为0.05～10 mg·L^-1的FF废水的平均去除率均可达97%以上.自由基淬灭实验表明,在Na₂SO₄体系中,CNT-CM降解FF主要通过直接氧化和·OH介导的间接氧化实现,在NaCl体系中,主要通过直接氧化作用和电极生成的活性氯实现.     

灭菌和非灭菌土壤中高氯酸盐污染对水稻幼苗的影响

采用温室盆栽试验,研究灭菌与非灭菌土壤条件下2个品种水稻(GN和IR)幼苗对ClO₄-(高氯酸盐)污染的响应. 结果表明:无ClO₄-污染时,土壤灭菌可促进2个品种水稻的株高、根长和生物量的增长,但有ClO₄-污染时,灭菌处理反而显著抑制水稻生长;当施入ρ(ClO₄-)为0.1 mg/L时,土壤灭菌降低了水稻对ClO₄-的吸收积累,非灭菌组GN和IR分别有69.70%和88.55%的ClO₄-迁移到植物体内,而灭菌组则分别有21.55%和13.98%的ClO₄-迁移到植物体内;ρ(ClO₄-)为50.0 mg/L时,土壤灭菌反而增加了水稻对ClO₄-的吸收积累,灭菌组GN和IR叶片中的w(ClO₄-)分别是非灭菌组的3.67和5.88倍,但无论土壤是否灭菌,迁移到植物体内的ClO₄-所占比例均小于2%;灭菌组93%以上的ClO₄-残留在土壤中,而非灭菌组则有98%以上的ClO₄-转化成为其他物质. 土壤灭菌、ρ(ClO₄-)为50 mg/L处理能够显著降低土壤脲酶和过氧化氢酶的活性.      

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。     

硅对锰胁迫下水稻吸收矿质元素的影响

揭示Mn胁迫下硅对水稻中营养元素的影响特点,可为减轻水稻锰毒害提供理论依据.因此,本文通过水培试验,利用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究施Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻营养元素的影响.同时,采用同步辐射X射线荧光(SRXRF)分析了营养元素的分布特点,以及各元素分布之间的相互关系.结果显示,高锰胁迫下,耐性品种叶片和根系的Mn含量都显著高于敏感品种.高锰胁迫抑制了敏感品种K元素从根部向叶片的转移,而降低了耐性品种的根部吸收K元素的能力.高锰胁迫下,施硅处理增加了敏感品种叶片中K、Fe和Zn的相对含量;可显著增加耐性品种叶片中K和Zn的相对含量,显著降低其Ca和Fe的相对含量.高锰胁迫下施硅可以促进敏感品种K元素的转运,促进耐性品种Zn元素转运.Si对耐性品种各元素含量保持相对平衡具有重要作用.水稻体内的锰大部分是硫酸锰,高锰胁迫下施硅不改变水稻植株体内的锰形态.     

二价铜离子对川蔓藻(Ruppia maritima)的毒害作用研究

采用室内培养试验方法,研究了水体中二价铜离子(Cu2 )对耐盐沉水植物川蔓藻的毒害作用.试验针对叶绿素、可溶性蛋白和POD活性3项指标进行分析.结果表明,川蔓藻对低浓度铜离子的胁迫会产生一定的适应性,在Cu2 ≤1 mg·L-1的情况下对川蔓藻生长不会造成明显影响.Cu2 达到或超过5 mg·L-1就会使川蔓藻植株的生理生化指标出现明显变化,生长也会受到抑制.在试验条件下,铜离子浓度越高,植株受到的伤害越严重.     

富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻控效果研究

在已筛选出的施硅方式(基施和叶面喷施相结合)基础上,选择典型单一镉污染稻田土壤(pH=4.97,总Cd 4.1 mg·kg~(-1)),并结合2种稻田水分管理方式,进一步开展不同水肥管理方式对常规早稻(湘早籼45)和杂交晚稻(丰源优299)的3个生育期内各部位中Cd含量及成熟期生物量的影响研究.实验设计4个处理:不施硅肥+常规间歇淹水措施(CK)、不施硅肥+全生育期淹水措施(W)、2种硅肥配施+常规间歇淹水措施(SiLsi)、2种硅肥配施+全生育期淹水措施(SiLsi+W).结果表明,4个处理下,早晚稻试验结果基本一致,但各试验处理对晚稻的阻镉效果更加明显;与CK相比,各处理都能显著降低水稻籽粒中Cd的含量且不会明显影响水稻产量,其中以SiLsi+W对籽粒的降Cd效果最佳(晚稻精米中Cd的含量为0.12 mg·kg~(-1),达到了国家粮食安全生产标准:Cd0.2 mg·kg~(-1)),分别使晚稻谷壳、糙米和精米的降Cd幅度达到93.65%、86.70%和91.18%,W和Si Lsi处理的降Cd效果次之.因此,SiLsi+W可作为一种有效的稻米镉污染控制技术.     

多壁碳纳米管分阶段暴露对热带爪蛙胚胎发育的毒性

近年来,碳纳米管（CNTs）的产量和使用量不断增大,提高了其释放到环境中的可能性.尽管碳纳米管的水生生态毒性有所报道,但对两栖动物胚胎的发育毒性研究仍比较少.本研究采用分阶段暴露的方式,以热带爪蛙胚胎的死亡率、孵化率、畸形率、畸形类型、心率、体长等作为毒性评价指标,研究不同浓度多壁碳纳米管（25、50 mg·L^-1）对爪蛙胚胎发育的胚胎毒性与敏感窗口.结果显示,多壁碳纳米管可导致爪蛙胚胎死亡率升高,孵化率降低,但对其心率、体长没有显著性影响（p>0.05）.产生的畸形类型包括心腔水肿、脊索弯曲、泄殖腔畸形、眼睛畸形等,其中,心腔水肿占的比例最大为28.7%.另外,根据死亡率、孵化率、畸形率等指标综合评价爪蛙胚胎对多壁碳纳米管的敏感程度,由强到弱的顺序依次是：原肠胚期、囊胚期、神经胚期、尾芽期.研究表明,浓度为25 mg·L^-1和50 mg·L^-1的多壁碳纳米管对热带爪蛙胚胎发育具有一定的毒性作用,其作用机理与胚胎卵膜粘附碳纳米管有间接关系,研究结果可为合理评价碳纳米管对水生生物胚胎的影响提供一定的理论参考.     

纳米级二氧化锰材料阻控土壤砷向水稻迁移的研究

为了探究纳米级二氧化锰材料阻控土壤中砷向水稻迁移的影响,通过盆栽种植水稻,向砷污染土壤中分别添加0%(CK)、0.2%、0.5%、1.0%和2.0%的纳米级二氧化锰材料,分析土壤溶液p H值、砷和锰的含量变化,及水稻中砷和锰的含量变化.结果表明:添加不同浓度的纳米级二氧化锰材料,土壤溶液pH值没有显著变化,土壤溶液中砷、锰的浓度随着水稻生长的时间增加而降低;不同时期水稻中砷和锰的分布规律是根部茎部叶部糙米,水稻植株中锰和砷的含量呈显著负相关(p0.05);不同浓度的纳米级二氧化锰材料能有效控制水稻糙米中总砷含量,其中1.0%添加量的阻控效果最好,使糙米中总砷含量降低了65.4%,其无机砷含量低于《食品中污染物限量(GB2762—2012)》中砷限量.     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料对水体F-的去除研究

以碳纳米管（CNT）和羟基磷灰石（HAP）为原料,通过原位合成法制备碳纳米管/羟基磷灰石（CdH）复合材料.利用XRD、FTIR、SEM与氮气吸附-脱附等表征其结构形貌,并通过静态吸附实验考察CdH对氟离子（F^-）的吸附性能.结果表明,室温下,CdH对F^-的吸附容量为11.05mg/g,明显高于HAP（5.02mg/g）.吸附动力学模型、Weber-Morris方程、Langmuir和Freundlich方程拟合结果表明,F^-在CdH表面进行Langmuir单分子层吸附,其吸附过程符合准二级动力学方程,并且颗粒内部扩散起主要作用.pH值为6时有利于CdH对F^-的去除.此外,结合反应前后固样XPS分析可知CdH对F^-的吸附机制主要为离子交换作用.     

碳纳米管/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能

采用一步溶剂热的方法成功制备了微量多壁碳纳米管（MWCNT）修饰的溴氧化铋（BiOBr）复合材料,实现了对盐酸四环素（TC）的高效稳定降解.在MWCNT添加量为0.01mg（0.001wt%）时,制得的MWCNT/BiOBr催化剂具有较低的光致发光强度、较大的光电流和较小的EIS弧,显著提高了光催化效率.性能的显著提高是由于MWCNT的高捕获电子能力,它不仅能增强光吸收,而且还加速了电荷载流子的分离.通过自由基捕获实验和电子自旋共振（ESR）确定其主要活性组分为·O₂^-,并提出了提高复合材料光催化活性的可能机理.     

Kinetic adsorption of application of carbon nanotubes for Pb（II） removal from aqueous solution

The capability of carbon nanotubes (CNTs) to adsorb lead (Pb) in aqueous solution was investigated. Batch mode adsorption experiment was conducted to determine the effects of pH, agitation speed, CNTs dosage and contact time. The removal of Pb(II) was reach to maximum value 85% or 83% at pH 5 or 40 mg/L of CNTs, respectively. Higher correlation coefficients from Langmuir isotherm model indicates the strong adsorptions of Pb(II) on the surface of CNTs (adsorption capacity Xm = 102.04 mg/g). From this study, the results indicates that the highest percentage removal of Pb (96.03%) can be achieved at pH 5, 40 mg/L of CNTs, contact time 80 min, and agitation speed 50 r/min.     

硅对过量锰胁迫下水稻根系抗氧化系统和膜脂质过氧化作用的调控机理

揭示Mn胁迫下Si对水稻根系抗氧化系统的影响机制,可为减轻水稻Mn毒害提供重要的理论依据和技术支持.因此,本研究通过水培试验,采用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻根系抗氧化系统的影响.结果表明,在Mn胁迫下,敏感品种新香优640(XXY)根系的超...