菲和铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓抗氧化酶活性及其功能基因表达的影响

蚯蚓在土壤中大量存在,对土壤污染及带来的环境质量变化非常敏感。为评价多环芳烃菲和重金属铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓的分子毒理学效应,设置高(菲、铬(Ⅵ)分别为30.8、123.0mg/kg)、中(菲、铬(Ⅵ)分别为24.3、97.0mg/kg)、低(菲、铬(Ⅵ)分别为19.4、77.4mg/kg)3个复合胁迫浓度组,从超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)两种抗氧化酶活性和其功能基因(SOD和CAT基因)表达水平方面探索复合胁迫对蚯蚓酶活性及其功能基因表达的影响和相互关系。结果表明:菲和铬(Ⅵ)复合胁迫对蚯蚓体内SOD活性表现为先抑制再逐渐恢复,再转变为诱导作用,最大诱导率139.6%;对CAT活性表现为先抑制后诱导,最大诱导率179.5%。复合胁迫14d后,蚯蚓SOD和CAT基因均表现出上调作用,最大诱导效应出现在复合胁迫中浓度组的SOD基因,相对表达量是空白对照组的2.78倍。蚯蚓抗氧化酶活性与其功能基因之间总体表现出正相关性,功能基因也可作为一种重要的生物标志物。     

四氯乙烯污染对小麦幼苗抗氧化酶系的影响

通过室内模拟试验,采用愈创木酚法、高锰酸钾滴定法、氮蓝四唑法分别测定了四氯乙烯(PCE)污染小麦幼苗的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物岐化酶(SOD)等抗氧化物酶系,研究了PCE污染对植物生物学指标的影响,以评价土壤PCE污染的生态毒性效应,为土壤性质的变化趋势提供依据.结果表明,PCE浓度较低时,POD、SOD活性被激活,表现出明显的抗氧化能力,但PCE浓度过高时则抑制POD和SOD的活性诱导作用;小麦幼苗中CAT活性只有在PCE为0.10mg/kg时被激活,其他浓度时CAT活性均受到抑制;随着时间的延长,POD、CAT的活性均呈激活态势,而SOD活性在PCE浓度较低时呈降低趋势,在PCE浓度较高时,SOD活性升高.     

1,2,4-三氯苯对成年斑马鱼和幼鱼几种酶活性的影响

实验室条件下,通过1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)染毒对成年斑马鱼及幼鱼体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和碱性磷酸酶(AKP)活性进行测定和比较,从而确定1,2,4-TCB暴露对斑马鱼的毒性机制。结果发现,低质量浓度(2、4、8mg/L)1,2,4-TCB处理对SOD活性有一定的应激作用,且在第8天明显高于对照组;16mg/L 1,2,4-TCB对SOD活性明显抑制。4～10d时4mg/L处理组CAT活性与对照组呈显著差异,2、4、8mg/L处理组CAT活性随时间延长先升高后降低。各处理组AKP活性在前4d基本无显著变化,2、4mg/L处理组AKP活性在第8天与对照组呈极显著差异;16mg/L处理组AKP活性低于对照组。斑马鱼胚胎暴露1,2,4-TCB孵化第6天后,3.46mg/L处理组幼鱼蛋白质与对照组呈显著差异,其他处理组与对照组无显著差异。各处理组幼鱼体内SOD、CAT和AKP活性与对照组基本无显著变化。幼鱼比成年斑马鱼对1,2,4-TCB影响更加敏感。     

西北黄土地区现场石油污染土壤生物修复研究

通过在陕北安塞油田某废弃油井建立中试试验基地,以实验室中筛选分离得到的高效降解石油的优势菌为添加的高效菌,研究土壤石油初始浓度、营养物质和高效菌对石油降解的影响.结果表明:(1)在各土壤石油初始浓度下,石油降解率总体均随降解时间的延长而升高.在土壤石油初始质量浓度为15.34 g/kg下,72 d时石油降解率为47.8...     

儿茶酚胁迫下铜绿微囊藻的生理生化响应

根据儿茶酚抑藻的剂量效应关系,研究了铜绿微囊藻在不同的投加剂量下,藻细胞的生理变化特征,采用扫描电子显微镜(SEM)观察细胞形貌,并测定了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、胞内磷酸酶(AKP)和还原型谷胱甘肽酶(GSH)活性以及还原型抗坏血酸(As A)和丙二醛(MDA)浓度的变化。结果显示,儿茶酚使细胞表面出现凹陷或者孔洞,致使丙二醛(MDA)相对浓度增加,生物膜受损明显。儿茶酚剂量≤EC50(0.80 mg/L)时,SOD、CAT和AKP酶活性在1~2 d增加,随后下降,接近于对照样。儿茶酚剂量≥EC60(1.20 mg/L)时,SOD、CAT和AKP酶活性被显著抑制,直到完全低于对照样水平。GSH和As A也表现出类似规律。     

糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良效果研究

采用盆栽试验,研究糠醛渣、磷石膏及两者混合物施入菱镁矿粉尘污染土壤后,土壤理化性质以及玉米幼苗生长状况、生物量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的变化,旨在了解糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良作用与效果。结果表明:糠醛渣和磷石膏均能显著增加土壤中微生物生物量碳和氮,糠醛渣能有效降低土壤p H,增加有机质含量;磷石膏能有效调节土壤水溶性Mg2+/Ca2+。糠醛渣和磷石膏混合施用时,玉米幼苗最大根长、株高、生物量、叶绿素含量及SOD、CAT、POD活性均优于其他处理组。可见,糠醛渣与磷石膏可有效改善菱镁矿粉尘污染土壤理化性质,促进植物生长,且两者混合施用效果优于单施。     

生物因素对土壤中多环芳烃的降解机制

在温室内采用盆栽试验法,以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和蚯蚓(Pheretima sp.)为试验材料,以菲、芘为多环芳烃(PAHs)代表,在不同初始浓度下,测定试验70d后8种不同处理方式下土壤、蚯蚓和植物体内菲、芘浓度,研究生物因素对土壤中PAHs的降解机制。结果表明:(1)非生物土壤系统对PAHs有微弱的降解作用;(2)各生物因素在不同程度上促进了土壤中PAHs的降解;(3)植物-动物-微生物土壤系统对PAHs的降解当量最大,明显高于其他土壤系统;(4)不同因素的降解当量不同,其中植物和蚯蚓本身直接作用的降解当量甚微,植物-微生物交互作用最大,微生物次之;(5)不同因素和生物土壤系统对土壤中芘的降解当量均高于菲。因此,增加生物因素的种类和数量,特别是微生物,可促进PAHs的降解,对分子量大、结构复杂的有机物作用更显著。     

能源植物皇草对重金属的耐性及修复潜力

重金属污染及生态修复是环境和生态领域研究的热点和难点。皇草是重要的纤维素生物燃料和电力植物。选用皇草作为重金属污染土壤的修复植物,探讨皇草对重金属的耐性机理和对重金属污染土壤的修复效果。结果表明:皇草的株高和干重在Ni、As、Zn、Pb处理中显著高于对照处理或者与对照处理没有显著差异,但在Cr处理中显著低于对照处理。皇草在Ni、As、Zn、Pb和低浓度Cr污染土壤均能生产大量的生物质,每季产25.55~28.51 t·hm~(-2)鲜草和8.23~9.12 t·hm~(-2)干草。皇草叶片中MDA和POD的含量随着Cr、Ni、As和Pb浓度的升高有所增加,但CAT和SOD的活性表现出相反的趋势。在Zn的2个浓度梯度下,皇草叶片中的CAT、POD和SOD的活性均随着Zn浓度升高而下降。从重金属在皇草各器官分布来看,Cr、As和Pb的浓度为根叶茎;Ni和Zn为根茎叶。从重金属在植物叶片中的形态来看,Cr、Ni、Zn和Pb的盐酸提取态的含量较高。从重金属在亚细胞分布来看,Cr、As和Pb在皇草叶片亚细胞组分分布为细胞质细胞壁细胞器,Ni和Zn在皇草叶片亚细胞组分分布为细胞器细胞质细胞壁。皇草对重金属的富集系数和转运系数均小于1,对重金属的提取量较低,但其耐性强、生物量大,适合应用于土壤重金属污染的植物稳定技术。     

外源螯合剂CA和NTA对苎麻修复铅镉复合污染土壤的影响

采用盆栽实验,研究了在两组铅镉复合污染(Cd(10 mg·kg~(-1))/Pb(100 mg·kg~(-1))和Cd(50 mg·kg~(-1))/Pb(500 mg·kg~(-1)))条件下,不同浓度的柠檬酸(CA)和氮三乙酸(NTA)(0,1,5,10 mmol·kg~(-1))对苎麻生物量、地上部分丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性、苎麻各部分对Pb和Cd的积累的影响。结果表明,CA和NTA的应用均能促进苎麻的生长和提高Pb和Cd在苎麻体内积累。CA在促进苎麻生长、增强了苎麻对Cd的吸收和转移方面效果显著,但是,CA对Pb的提取和转移促进效果不显著。NTA促进苎麻对Pb的吸收和转移,并且同样有助于Cd的植物修复。苎麻体内CAT,SOD,POD活性和MDA含量变化表明CA和NTA缓解了Cd和Pb对苎麻的氧化胁迫。因此,外源螯合剂CA和NTA的应用有利于铅镉复合污染土壤的植物修复。     

磺胺抗生素对油菜的氧化胁迫效应及其联合作用

为了探究磺胺抗生素的毒性效应,研究了磺胺噻唑(ST)、磺胺甲恶唑(SMZ)单一及联合暴露对油菜体内叶绿素(CHL)以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD))活性的影响。结果显示:染毒1个月及2个月后,油菜叶片中CHL的含量均被两种抗生素的单一及联合处理显著(P0.05)抑制,并且随着暴露时间的延长,各处理组CHL的含量显著下降;染毒1个月后,各处理组油菜叶片的SOD活性均被显著诱导。而染毒2个月后,各处理组SOD活性均降低;染毒1个月及2个月后,油菜叶片的POD活性均被显著诱导,并且随着暴露时间的延长,磺胺抗生素对POD活性的诱导作用大大增强。ST-SMZ联合处理并未增加对油菜的毒性效应,SMZ、ST-SMZ联合处理组对CHL的毒性效应相当。对SOD、POD活性而言,SMZ的毒性作用均为最强,ST与ST-SMZ联合处理组的毒性效应相当。     

蚯蚓粪生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附性能

为寻求蚯蚓粪便(EM)新型的资源化利用途径,以EM为原料制备生物炭(EMBC),用于吸附废水中Cu(Ⅱ)。在探讨EMBC基本性质的基础上,研究了Cu(Ⅱ)初始浓度、时间、pH、温度、离子强度、EMBC投加量等因素对吸附效果的影响,并分析了潜在的吸附机理。结果表明:EMBC对Cu(Ⅱ)吸附量随初始浓度和温度的增加而增加;EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附在24 h内可达到平衡;单位质量EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附量随EMBC投加量的增加而减小,EMBC对Cu(Ⅱ)吸附量随pH和离子强度的增加先降后升。Freundlich等温吸附模型能更好地拟合EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附行为(R~2=1),且二级吸附动力学可以更好地描述吸附过程(R2=0.99),结合傅立叶红外光谱分析,表明EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附机制可能是化学吸附作用为主。     

表面活性剂淋滤对土壤中邻苯二甲酸酯纵向迁移的影响

以无表面活性剂的去离子水为对照、设置1倍(1 CMC)和2倍临界胶束浓度(2 CMC)浓度,研究了单一和混合表面活性剂,包括十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和曲拉通X-100(TX-100)对人工污染土壤中邻苯二甲酸酯(PAEs)纵向迁移的影响,土柱中上层为PAEs污染土(3 cm),下层为清洁土(20 cm)。CTAB和SDBS在2 CMC时、TX-100为1 CMC时可增强污染土中PAEs的纵向迁移,其中DMP和DEP有无表面活性剂均可发生迁移,在相同表面活性剂条件下,延长老化时间对污染土中PAEs的迁移产生一定的影响。CTAB和SDBS在2 CMC时,清洁土中PAEs总含量较低,但TX-100在1 CMC时较低。清洁土中PAEs总含量均随土层深度的增加而降低。当老化时间较短时,土壤有机质对PAEs在清洁土柱的迁移影响较小,老化时间的延长对清洁土中的PAEs迁移影响较大。3种表面活性剂均可有效促进清洁土中DMP和DEP的迁移,CTAB和SDBS在2 CMC、TX-100在1 CMC时可促进DNBP和BBP的迁移,但3种表面活性剂对清洁土中DNOP迁移的影响较小。与单一表面活性剂相比,混合表面活性剂有助于污染土中PAEs的迁移,且随着浓度的升高,清洁土中PAEs的含量呈现降低的趋势。就整个土柱而言,单一表面活性剂CTAB和SDBS在较高浓度时、TX-100较低的浓度时对PAEs的淋滤效果更好;在较短老化时间下,土壤有机质含量的高低对淋滤率没有显著影响;老化时间延长有效降低了淋滤率;而混合表面活性剂的淋滤率有明显提高,更有助于PAEs的迁移。     

漂浮植物组合生态处理污水处理厂尾水的效果及植物生理响应

用水浮莲(Pistia stratiotes)和水葫芦(Eichhornia crassipes)组合构建生态净化塘深度处理污水处理厂尾水,监测了尾水沿程的氮、磷浓度变化,分析两种漂浮植物生物量、根冠比、叶绿素a、全氮、全磷、根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等的生理响应。结果表明,污水处理厂尾水经生态净化塘处理后,TN、硝酸盐氮、TP和可溶性磷酸盐去除率分别可达72.36%、79.00%、78.57%、80.64%,氨氮和TP达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅱ类标准,有效地减轻了周边受纳水体的污染负荷。在水流沿程方向上,水浮莲和水葫芦的生物量、全氮、全磷、叶绿素a和根系活力均显著降低,根冠比、叶片和根系的SOD活性显著升高(P0.05);同时两种漂浮植物叶片和根系的MDA含量明显上升,说明植物体内膜脂过氧化加剧。由此可见,水浮莲、水葫芦对氮、磷等营养盐比较敏感,这是其可以有效去除氮、磷的原因。     

铜、镉联合胁迫对羊角月牙藻的自由基氧化损伤影响研究

分析了铜和镉联合胁迫对羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)的影响,运用国内应用较少的新型技术——叶绿素荧光技术检测了胁迫下微藻的最大光能转化效率(Fv/Fm)受到的影响,并尝试通过膜脂过氧化损伤产物丙二醛(MDA)和其他指标在胁迫下的变化,对铜、镉联合胁迫机制进行初步探究。结果表明:(1)羊角月牙藻在铜、镉联合胁迫下生长受到抑制,表现出明显的浓度-效应关系。铜、镉的联合胁迫的相加指数为-1.63,表现为典型的拮抗作用。(2)通过叶绿素荧光技术的应用,探明Fv/Fm随毒性浓度的变化表现为浓度-效应关系,毒性浓度越大,羊角月牙藻的Fv/Fm越低,但在低毒性浓度刺激时随胁迫时间延长有回升迹象。(3)随毒性浓度的增加,羊角月牙藻的MDA增加,表现为显著的浓度-效应关系;可溶性蛋白质大体呈先升后降的趋势。(4)铜、镉联合胁迫下,MDA与羊角月牙藻生物量、Fv/Fm呈显著负相关。脂质过氧化是导致生物量下降和Fv/Fm受抑制的原因之一。(5)在微藻体内铜、镉发生拮抗作用的机制也可能与重金属的脂质过氧化作用由于拮抗受到抑制有关。     

温度对蚯蚓生理生态适应性影响的实验室研究

实验室单因素试验设置4个平行处理,温度分别为5、15、25、35 ℃,分析不同温度下蚯蚓生存状况,研究温度对蚯蚓生理生态适应性的影响.试验结果表明,温度在5、35 ℃时,蚯蚓不能正常生活,发生死亡或逃逸;温度在15、25 ℃时,蚯蚓表现出较好的适应性,呼吸强度增强,新陈代谢加快,蛋白质含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性增大,蚯蚓生长和繁殖速度较快.可见,如果将蚯蚓的生存环境保持在15～25 ℃,蚯蚓可以高效发挥其生态功能.     

外源铅污染对紫色土中微生物酶活性的影响研究

以森林和耕地紫色土为研究对象,研究了外源铅在6种不同浓度水平下对土壤微生物酶活性的影响。结果表明:(1)森林土壤中微生物酶活性总体较耕地土壤高。(2)在连续培养56d后,森林土壤中除亮氨酸氨基肽酶(LAP)外其余4种酶活性与铅外源添加量和有效态铅呈显著或极显著正相关,外源铅污染促进了林地中C和P的矿化循环过程;耕地土中酸性磷酸酶(ACP)、β-葡萄糖苷酶、LAP活性与铅外源添加量和有效态铅呈显著或极显著负相关,在铅质量浓度≥250mg/kg时ACP基本失活,铅质量浓度达1 000mg/kg时,LAP抑制率为95.8%,外源铅污染抑制了耕地中养分元素的矿化循环过程。     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响简

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

灯心草部分生理生化指标对土壤复合重金属胁迫的响应

通过盆栽试验,以叶绿素含量和POD、SOD、CAT3种抗氧化酶活性作为观测指标,研究了Cu、Cd、Pb、Zn和As复合重金属胁迫下灯心草部分生理生化指标的变化趋势和机理.结果表明,灯心草的生理毒害效应呈明显的剂量-效应关系.表现为与对照相比,叶绿素含量减少,叶绿素a/b值降低,叶片失绿现象明显.随着复合重金属胁迫浓度的增加,灯心草3种酶活性均呈先升后降的变化趋势,但出现抗性酶活性高峰所对应的重金属浓度不同,表现出不同的特征变化趋势.总体来说,在接近土壤环境质量标准低浓度设计范围内,酶活性有逐渐被激活的趋势.但在高浓度水平下,酶活性普遍受到抑制.生长在铅锌尾矿和模拟矿毒水污染土壤中的灯心草叶绿素合成受到显著抑制(P＜0.05),但POD和CAT两种酶活性均高于对照.     

内源过氧化氢（H2O2）对Stenotrophomonas maltophilia DHHJ降解羽毛

过氧化氢为好氧微生物代谢的中间产物。本研究考察了Stenotrophomonas maltophilia DHHJ代谢H2O2规律及体内外过氧化氢对酶降解羽毛的促进作用,该菌与代谢相关酶SOD及CAT随发酵时间延长而增长。H2O2含量随培养时间延长而升高,84 h后可达71μg/mL。该菌也可在低浓度下提高酶对羽毛的降解效率,在含量0.015%,即150μg/mL时,可将降解率从17%提高到25%以上。结果为微生物降解羽毛机理研究提供一条新的线索,同时也可为羽毛生物炼制产业化应用提供新思路。