鱼腥藻在满江红-鱼腥藻共生体系去除水中铀时的作用

通过分离有藻满江红中的鱼腥藻,获得无藻满江红和鱼腥藻.采用水培试验的方法分别研究了无藻满江红、有藻满江红和鱼腥藻对水中铀的去除行为,并采用红外光谱技术分析了它们富集铀前后化学基团的变化.结果表明,对于初始浓度分别为2.5和5.0 mg·L-1的铀溶液,在有藻满江红的作用下,分别经过27和36 d生物富集后浓度能降低至GB 23727-2009规定的0.05 mg·L-1排放标准以下,而在无藻满江红和鱼腥藻的作用下,铀浓度无法达到排放标准.相对于无藻满江红,鱼腥藻提高了有藻满江红对水中铀的富集量、富集系数及对铀的抗胁迫能力,从而提高了有藻满江红对水中铀的去除效率.红外分析表明,在富集铀后,与无藻满江红相比,有藻满江红体内出现了芳环和醇类或苷类化合物,而这些新的物质是鱼腥藻在富集铀的过程中产生的,其可能促进了有藻满江红对铀的富集.     

满江红花青素在镉胁迫下的抗氧化作用

为了研究镉胁迫诱导满江红体内花青素合成的生理功能,采用镉诱导和体外实验的方法评价了满江红体内花青素的抗氧化作用.测试指标包括还原力、清除超氧阴离子(O-2)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(·OH)的能力.结果表明,花青素的还原力和对氧自由基的清除作用随花青素提取物浓度的增加而增加.因此,镉胁迫下合成的花青素是一种清除活性氧自由基的良好抗氧化剂.镉胁迫对满江红活性氧代谢影响的试验结果表明,在0.5mg·L-1Cd胁迫下,满江红体内O-2和H2O2大量积累,造成活性氧胁迫,说明花青素只能在一定程度上保护满江红免受过氧化伤害.本实验初步证实,花青素含量的增加是满江红抗性机理之一,可缓解镉的毒害.     

满江红对不同形态铀的吸附行为

首先采用Visual MINTEQ 3.1软件模拟了不同pH及不同浓度的碳酸盐或磷酸盐溶液中不同形态铀所占的比例;随后根据模拟结果,配制了5种分别含有UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-、UO_2(CO_3)_3~(4-)和UO_2PO_4~-的铀溶液;最后通过水培实验研究了满江红对这5种不同形态铀的吸附行为.结果表明,这5种不同形态铀对满江红的生长抑制率有显著差异,UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-及UO_2(CO_3)_3~(4-)均能抑制满江红的生长,其中,UO_2~(2+)对满江红的生长抑制率最高,而UO_2PO_4~-则可以促进满江红的生长,但满江红对UO_2~(2+)和(UO_2)_3(OH)_5~+的吸附效率相对较高.当溶液中铀的浓度为2 mg·L~(-1)时,UO_2~(2+)对满江红的富集量和富集系数分别达到了3831 mg·kg~(-1)和1916,(UO_2)_3(OH)_5~+对满江红的富集量和富集系数分别达到了3057 mg·kg~(-1)和1529.可见,要提高满江红对水中铀的去除率和富集量,应将溶液中铀的形态调控为以UO_2~(2+)或(UO_2)_3(OH)_5~+为主,同时要降低溶液中碳酸盐和磷酸盐的含量.     

镉胁迫对满江红-鱼腥藻共生体供氮能力的影响

在实验室条件下,以土壤铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量变化为指标,研究了镉胁迫下满江红-鱼腥藻共生体对稻田供氮能力的影响.当土壤中镉浓度为0.3 mg·kg-1时,满江红-鱼腥藻共生体对镉的蓄积量较少,土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量与对照组无显著差异.当土壤中镉浓度≥1.0 mg·kg-1时,随土壤中镉浓度的增加和处理时间的推移,满江红-鱼腥藻共生体体内的镉含量逐渐增加,土壤中硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量逐渐下降,而铵态氮含量先上升后下降.研究结果表明高浓度的镉胁迫导致满江红-鱼腥藻共生体对土壤的供氮能力显著下降.     

~(134)Cs在水相生态系中的行为——~(134)Cs在水-萍-底泥中的消长与分配

~(134)Cs在水-萍-底泥系统中的消长遵循指数回归形式;萍能从水体中吸收~(134)Cs,并富集在其体内.萍种间的富集能力有差异,其中,小叶满江红>满江红>蕨状满江红>浮萍>卡州满江红,底泥对水体中的~(134)Cs有很强的吸附能力,从而减少萍对水体中Cs的吸收量;在适当的土水比下,底泥能有效地去除水体中的~(134)Cs;钾离子能抑制萍对~(134)Cs的吸收.     

五种水生植物对水中铀的去除作用

采用水培实验,研究了浮叶植物野生水葫芦(Eichhornia crassipes)、漂浮植物浮萍(Lemna minor L)、满江红(Azolla imbircata)、沉水植物菹草(Potamogeton crispus)、挺水植物空心莲子草(Alligator Alternanthera Herb)在初始铀浓度分别为0.15、1.50和15.00 mg·L^-1水中的生长状况及它们对水中铀的去除能力.结果表明,在21 d的水培试验期内,满江红对铀表现出了最强的抗性,0.15、1.50和15.00 mg·L^-1的铀对满江红的生长抑制率分别只有4.56%、2.48%和6.79%,而满江红对水中铀的去除率分别达到了94%、97%和92%.进一步的试验表明,每1 L水中种植7.5 g满江红,可以获得最大的铀去除率,将初始铀浓度为1.25、2.50、5.00和10.00 mg·L^-1的水体降至国家排放标准(GB 23727—2009)规定值(0.05 mg·L^-1)以下分别需要17、19、23和25 d.研究结果为进一步开展铀污染水体植物修复的研究打下了基础.     

134Cs在水相生态系中的行为——134Cs在水-萍-底泥中的消长与分配

¹³⁴Cs在水-萍-底泥系统中的消长遵循指数回归形式;萍能从水体中吸收¹³⁴Cs,并富集在其体内.萍种间的富集能力有差异,其中,小叶满江红>满江红>蕨状满江红>浮萍>卡州满江红,底泥对水体中的¹³⁴Cs有很强的吸附能力,从而减少萍对水体中Cs的吸收量;在适当的土水比下,底泥能有效地去除水体中的¹³⁴Cs;钾离子能抑制萍对¹³⁴Cs的吸收.     

工频磁场诱导人FL细胞膜EGF的受体聚簇及噪声磁场的干预

为了研究50Hz工频磁场对人源细胞膜表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)的受体聚簇现象的可能诱导作用及噪声磁场的干预,将人羊膜细胞FL(human amniotic cells)分别用EGF、不同强度(0.05、0.1、0.2、0.4mT)工频磁场、噪声磁场、工频磁场和噪声磁场叠加的复合场处理15 min后,用间接免疫荧光染色法标记,并用激光共聚焦显微镜观察细胞膜表皮生长因子(EGF)的受体的聚簇现象.结果表明,0.1、0.2、0.4mT工频磁场辐照FL细胞15 min可诱导细胞膜EGF的受体发生聚簇,但0.05mT工频磁场辐照时,细胞膜不出现EGF受体的明显聚簇.0.2mT噪声磁场则不能诱导细胞膜EGF受体的聚簇;当0.2mT噪声磁场与0.1、0.2mT工频磁场叠加后,可抑制工频磁场诱导的细胞膜EGF受体聚簇,但不能完全抑制0.4mT工频磁场诱导的细胞膜EGF受体聚簇.研究结果表明,一定强度的工频磁场能诱导细胞膜EGF受体的聚簇;其作用阈值在0.05～0.1mT之间;噪声磁场对工频磁场诱导膜受体聚簇的干预作用存在剂量-效应关系.     

水温和磷浓度对满江红氮磷吸收的影响

通过模拟研究满江红(Azolla imbricate)在不同水温和不同磷浓度下的生长状况,了解洱海满江红生物量的变化规律及其对水中磷吸收的最佳温度和最佳磷浓度。结果表明,满江红在10~30℃均能正常生长,最适生长温度为20~25℃。满江红植物组织中的氮磷浓度及植物的相对生长率随着水中磷浓度升高而增加,其组织中的氮磷浓度在水温25℃时达到最高。表明满江红对水体中的磷有较好的吸收效果,但受到水温和水中磷浓度的交互影响,即随着水中磷浓度的增加和温度的升高,对水中磷的吸收量均增多但吸收率下降;满江红对水中磷吸收的最佳条件为水温25℃、磷浓度为0.075 mgL。     

利用唐鱼雌激素受体构建环境雌激素重组酵母测评系统的研究

利用唐鱼雌激素受体基因片段构建重组酵母,用以筛选环境雌激素类化学物质.实验先将唐鱼雌激素受体terα基因片段插入载体pGADT7中构建表达质粒p GADT7/TERα,同时将雌激素效应元件(ere)片段插入pMP206载体中构建报告质粒pMP206/ERE-Lac Z;然后把表达质粒和报告质粒共转化到酵母AH109中,经筛选成功构建了由唐鱼雌激素受体调控的表达lac Z基因的重组酵母AHpTERα/ERE.结果表明,所构建的重组酵母AHpTERα/ERE在不同浓度17β-雌二醇(E2)的诱导下,β-半乳糖苷酶的活性呈现出明显的剂量-效应关系,其EC50为(0.521±0.700)nmol·L-1.与DMSO对照组相比,重组酵母在17β-雌二醇诱导下有明显的β-半乳糖苷酶活性增强的现象.在不同浓度17α-乙炔基雌二醇(EE2)、壬基酚(NP)及其混合物、双酚A(BPA)、17β-雌二醇(E2)(阳性对照)的诱导下,重组酵母均呈现出剂量-效应关系,且灵敏度大小为E2EE2NPBPA.结果表明,本研究成功构建了重组基因酵母测评系统,初步判定该重组酵母可应用于环境雌激素的筛选.     

重金属Zn和Cd对翅碱蓬生长及抗氧化酶系统的影响

通过测定翅碱蓬生长和生理指标,研究了不同含量Zn和Cd对翅碱蓬的发芽率、苗高、苗重、体内超氧阴离子自由基(O-2)、过氧化氢(H2O2)的产生及对抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD)活性的影响,以探讨盐生植物翅碱蓬对重金属胁迫的反应.结果表明,两种重金属均不同程度地加快了超氧阴离子自由基的产生速率;翅碱蓬对Zn胁迫的耐受阈值为100 mg·kg-1,Zn含量低于100 mg·kg-1时,发芽率和苗高、苗重保持良好;含量高于100 mg·kg-1实验组,翅碱蓬生长及体内酶活性机制受到不同程度抑制,SOD 、POD反应迅速,CAT相对缓慢.翅碱蓬对Cd污染抵御能力差,含量高于0.4 mg·kg-l即可造成严重伤害,阻碍翅碱蓬生长,降低抗氧化酶活性.Zn和Cd共同作用(200 mg·kg-1 +0.2 mg·kg-1)时,表现为协同作用,发芽率仅为对照组的50.5％、苗重仅为49.2％,实验50 d后,SOD、CAT均失活,影响极显著.     

Cu、Pb、Cd、Hg亚致死浓度对三疣梭子蟹幼体的影响

为了解海洋重金属污染对三疣梭子蟹的危害,进行了Cu、Pb、Cd、Hg对三疣梭子蟹幼体影响的试验.结果发现,当Cu浓度为0.005mg·L-1(Cu渔业水质标准的1/2倍,简称1/2倍组,下同)以下时,蟹幼体能正常发育至2期幼蟹;Cu浓度为0.01 mg·L-1(1倍组)时蟹幼体也能发育至2期幼蟹,但在试验第19d全部死亡;Cu浓度为0.02 mg·L-1时(2倍组)蟹幼体仅发育至1期后就全部死亡;Cu浓度为0.04mg·L-1(4倍组)和0.08 mg·L-1(8倍组)时蟹幼体只能发育至大眼幼体就全部死亡.Pb浓度为0.025 mg·L-1(1/2倍组)、0.0125 mg·L-1(1/4倍组)时,蟹幼体能正常发育至2期幼蟹;Pb浓度为0.05 mg·L-1(1倍组)时蟹幼体能发育至2期幼蟹,但在试验的第20d全部死亡;Pb浓度为0.1 mg·L-1(2倍组)和0.2 mg·L-1(4倍组)时,幼体仅发育至1期幼蟹就全部死亡;Pb浓度为0.4 mg·L-1(8倍组)时,幼蟹仅只能发育至Z4就全部死亡.Cd浓度为0.00125 mg·L-1(1/4倍组)时,蟹幼体能正常发育至2期幼蟹;Cd浓度为0.0025 mg·L-1(1/2倍组)仅有1期幼蟹出现,至试验结束时虽未死亡,但未能变态为2期幼蟹;Cd浓度为0.005 mg·L-1(1倍组),仅只有1期幼蟹出现就全部死亡;Cd浓度为0.01mg·L-1(2倍组)、0.02 mg·L-1(4倍组)时,仅只能发育至大眼幼体就全部死亡;Cd浓度为0.04 mg·L-1(8倍组),幼体仅只能发育至Z4就全部死亡.Hg浓度为0.0005 mg·L-1(1倍组)时,三疣梭子蟹幼体均能正常发育至2期幼蟹;Hg浓度为0.001 mg·L-1(2倍组)只能发育至1期幼蟹就全部死亡;Hg浓度为0.002 mg·L-1(4倍组)、0.004 mg·L-1(8倍组)仅只能发育至Z4就全部死亡.以上结果说明,Cu浓度为0.005mg·L-1(1/4倍组),Pb浓度为0.025 mg·L-1(1/2倍组)、Cd浓度为0.00125 mg·L-1(1/4倍组)和Hg浓度为0.000125 mg·L-1(1/4倍组)以下进行三疣梭子蟹幼体培育比较安全.     

羟基磷灰石对Cd污染土壤中马铃薯生长及品质的影响

通过温室盆栽实验研究了施用羟基磷灰石改良Cd污染土壤对马铃薯生长及品质的影响.实验设置了3个Cd污染水平(0、5、10 mg.kg-1)、6个羟基磷灰石施用量(0、4、8、10、16、30 g.kg-1)和2个马铃薯品种(中薯3号、大西洋).结果表明,土壤Cd污染导致马铃薯单株产量下降(5 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低24%～31%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低41%～45%),但是施用羟基磷灰石可以提高单株产量.相对于不施用羟基磷灰石,5 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用10 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产17%～39%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用30 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产45%～58%.由于羟基磷灰石改善了Cd污染土壤环境,因此马铃薯器官中叶绿素含量和SOD活性明显上升,而MDA含量明显下降.施用羟基磷灰石也提高了马铃薯品质,马铃薯块茎中维生素C含量、淀粉含量以及蛋白质含量也明显提高.随着羟基磷灰石施用量由0 g.kg-1增加到30 g.kg-1,在5 mg.kg-1的Cd污染土壤中,马铃薯块茎Cd含量由0.87～0.95 mg.kg-1下降到0.13～0.21 mg.kg-1,降幅为78%～85%;在10 mg.kg-1的Cd污染土壤中,块茎Cd含量由1.86～1.93 mg.kg-1下降到0.52～0.65 mg.kg-1,降幅为66%～72%.实验表明,羟基磷灰石缓解土壤Cd毒性的主要机制是提高土壤pH值,降低土壤中有效态Cd含量,羟基磷灰石中的Ca阻碍土壤Cd向马铃薯迁移.但是羟基磷灰石对土壤Cd毒性的缓解效应是有限性的,过量施用可能对马铃薯生长和品质产生胁迫作用.在Cd污染土壤中施用适量的羟基磷灰石后中薯3号生长状况和品质好于大西洋,说明不同马铃薯品种对种植环境的改善有不同的响应.     

A~2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷

以低C/N比实际生活污水为研究对象,重点考查了A2/O-曝气生物滤池生化系统的脱氮除磷特性.同时,考虑到A2/O工艺的主要功能是除磷及反硝化,而曝气生物滤池则以硝化为目的.因此,通过缩短A2/O的泥龄,可将硝化过程从A2/O中分离出去,让曝气生物滤池完成硝化,实现硝化菌和聚磷菌的分离,并解决了硝化菌和聚磷菌泥龄之间的矛盾.试验结果表明,该生化系统可实现有机物、氮和磷的同步去除.在平均C/N比为4.2,内回流比R为250%的条件下,平均进水COD、TN、TP分别为239.9、57.3和5.1mg·L-1,平均最终出水COD、TN、TP分别为34.1、13.3和0.1mg·L-1,去除率分别为85.8%、76.9%和98.3%.曝气生物滤池对氨氮几乎保持了100%的去除率.序批试验表明,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例为40.5%.     

三叶鬼针草等7种常见菊科杂草植物对重金属的超富集特征

超富集植物是植物修复重金属污染土壤技术最主要的内容,而超富集植物的筛选是植物修复技术的难点和重点.采用室外盆栽试验的方法, 研究了我国北方较常见的7种菊科植物对重金属的超富集特征. 盆栽筛选试验表明, 蒲公英和三叶鬼针草对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的耐性较强, 植物地上部镉含量分别高于其根部镉含量,地上部镉的富集系数也均大于1, 具备了镉超富集植物的基本特征. 以这2种植物为试材的盆栽浓度梯度试验表明, 当土壤中Cd投加浓度分别为25、 50、 100 mg·kg^-1时,三叶鬼针草地上部生物量没有明显下降(p<0.05), Cd含量均大于其根部Cd含量, 且其叶中Cd含量均大于100 mg·kg^-1, 达到了Cd超富集植物应达到的临界含量标准.而蒲公英在这3个处理条件下,其叶片中Cd含量均没有超过100 mg·kg^-1. 可见只有三叶鬼针草完全具有镉超富集植物的基本特征,是镉超富集植物.     

镉引起蚕豆(Vicia faba)叶片DNA损伤和细胞凋亡研究

以蚕豆为研究对象,采用碱性、半碱性和中性彗星实验方法研究Cd对植物DNA的损伤,同时还采用DAPI染色法从细胞形态学入手研究Cd诱导的蚕豆叶片的细胞凋亡.用3种彗星实验研究Cd处理蚕豆叶片DNA损伤,结果表明Cd能够引起蚕豆叶片DNA损伤,但是不同Cd浓度引起DNA损伤的种类不同:5mg·L^-1Cd处理主要引起单链DNA损伤和碱性不稳定位点的形成;10mg·L^-1Cd处理时开始检测到DNA双链断裂;20mg·L^-1Cd处理下,各种类型的DNA损伤均明显增加,且DNA双链断裂尤其明显.DAPI染色法通过细胞形态学变化来检测蚕豆叶片细胞凋亡的结果表明,蚕豆叶片细胞在Cd处理下发生凋亡的过程与DNA损伤过程有很大的相关性.结果表明,Cd是一种基因毒性物质,同时证明Cd引起的DNA损伤是引起细胞发生凋亡的机制之一.     

多菌灵在农田土壤中的降解及其影响因子研究

采用实验室模拟方法,研究了微生物、含水量和Cd对土壤中多菌灵降解动态的影响.结果表明,土壤中多菌灵(5.0mg·kg-1和10.0 mg·kg-1)的降解半衰期在灭菌条件下为非灭菌条件下的12.6～13.8倍;复合降解菌群(枯草杆菌、副球菌、黄杆菌和假单胞菌)的加入显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(32.1%～37.1%);当土壤含水量由40%田间持水量提高到60%或80%田间持水量,多菌灵降解半衰期缩短46.2%或74.0%;低浓度Cd(5.0 mg·kg-1)的加入显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(32.1%～52.4%),而高浓度的Cd(50 mg·kg-1)延长多菌灵的降解半衰期(92.6%～103.0%);对添加复合降解菌群的土壤,低浓度Cd(5.0 mg·kg-1)的加入同样显著缩短了土壤中多菌灵的降解半衰期(34.0%～34.4%),高浓度的Cd(50 mg·kg-1)延长多菌灵的降解半衰期(74.4%～109.4%).研究表明,土著微生物在多菌灵降解过程中发挥重要的作用,多菌灵降解菌群、较高的土壤湿度和低浓度的Cd也促进了土壤中多菌灵的降解.     

蒌蒿(Artemisia selengensis)对土壤中镉的胁迫反应及修复潜力研究

以洞庭湖湿地新发现的Cd高富集植物——蒌蒿(Artemisia selengensis)为试验材料,采用盆栽方式,系统研究了蒌蒿在生长期内对Cd的性状反应及富集特征.结果表明,大于40mg.kg-1的Cd胁迫对蒌蒿叶片伤害明显,且导致生物量下降,但植株在100mg.kg-1胁迫下可完成生活史,对Cd有较强的耐受能力;土壤中有效态Cd的含量仅占土壤全Cd含量的15.3%～37.1%;相同胁迫浓度下,各生长阶段的植株体内Cd含量差别不大,但由于生物量的原因,幼苗期对Cd的提取量显著小于其他时期,其中40～60mg.kg-1的Cd处理可使蒌蒿地上部分Cd含量达492～588mg.kg-1(成株期),且植株对该浓度范围的Cd污染去除效果最好;蒌蒿可作为对湿地土壤Cd污染较理想的修复植物加以研究和利用.     

扎龙河滨湿地对地表径流氮磷污染物的净化作用

通过对扎龙河滨湿地内龙安桥及水库桥河段水体空间采样分析,研究了2个典型河滨湿地对地表径流中TN、TP及PO₄^3-的净化作用规律.应用空间净化方程分析表明,2个河段河滨湿地在春、夏、秋3季对水体TP及PO₄^3-有持续净化能力,TP净化系数范围为0.00186～0.01175mg·(L·km)^-1 ,PO₄^2-净化系数范围为2.5E 4～0.00704mg·(L·km)^-1.而河滨湿地对TN的净化作用仅出现在春、夏2季,且夏季净化作用最明显,净化系数达0.07354～0.16036mg·(L·km)^-1;在秋季则出现TN沿径流向下累积输出的特征,输出能力最高达0.48175mg·(L·km)^-1.2河段的径流量及氮磷污染物输入浓度特征分析表明了河滨湿地对水体TN、TP及PO₄^2-的净化作用受到这2种因素的综合影响而表现出季节性规律特征.