酸化土壤与镉对大豆萌发种子抗氧化保护酶的复合影响

为探索酸化土壤与镉对大豆萌发种子抗氧化保护酶的复合影响,采用种子常规萌发试验的方法,模拟pH=5.93和pH=2.5的酸化土壤,并用0.182 mg·L-1和20 mg·L-1的Cd2+处理大豆种子,测定不同酸化土壤及镉浓度胁迫对大豆萌发种子过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和质膜透性的影响.结果表明,轻度酸化土壤(pH=5.93)或低质量浓度镉(0.182 mg·L-1)可激活POD与CAT活性,降低MDA含量及质膜透性,且与胁时相关;复合处理上述效应更显著,但随胁时延长4指标变幅加大,膜系统恢复时间推后.重度酸化土壤(pH=2.5)与高质量浓度镉(20 mg·L-1)胁迫下的POD与CAT活性随胁时延长而降低,MDA含量及质膜透性则随胁时延长而升高;低-高、高-高复合处理时,4指标随胁时延长变幅更大,7 d时偏离CK更显著,且CAT、MDA和质膜透性峰值推后.由此可见,酸化土壤与镉复合污染可加剧对种子萌发的伤害,二者存在协同作用.     

钾肥对镉污染土壤中白菜生长与镉含量及保护酶活性的影响

采用温室盆栽方法研究了6种钾肥及不同用量对紫色菜园土壤2个水平镉污染条件下白菜生物量、保护酶活性和镉质量比的影响。结果表明,在低镉污染下,除KH2PO4外其余5种钾肥低量或高量施用均能提高白菜生物量,其中KCl、K2SO4、HA-K和KNO3处理提高作用显著(低钾处理增幅为19.1%~28.1%,高钾处理增幅为17.7%~61.9%),表明施用钾肥能显著提高白菜对低镉胁迫的耐性,尤以KCl和KNO3的作用效果更佳。在高镉污染下,除KCl和K2SO4外,其余钾肥均能提高白菜生物量,高钾处理的作用更大,表明适量增施钾肥可以提高白菜对高镉胁迫的耐性。不同镉污染下,K2SO4、K2CO3、HA-K对白菜POD酶活性具有提高作用(以K2SO4和HA-K的效果为好,10%),KCl、KNO3和KH2PO4则为降低效应(以KH2PO4降低作用最大,30%)。不同镉污染土壤中,施用钾肥均可显著提高白菜CAT酶活性,而钾肥用量对CAT酶活性的提高作用无显著差异。不同钾肥对镉污染土壤的白菜SOD酶活性的影响复杂,各钾肥处理中仅低量KCl和K2SO4对白菜SOD酶活性的降低作用和HA-K对白菜SOD酶活性的提高作用具有一致性。除KCl外其余5种钾肥均能显著降低白菜镉质量比,降幅为8.2%~40.5%。低镉污染时施用400 mg/kg HA-K、高镉污染时施用200 mg/kg KH2PO4和HA-K能显著降低白菜镉质量比。6种供试钾肥中仅HA-K能显著提高白菜生物量和保护酶活性,显著降低白菜镉质量比,表明该钾肥在镉污染土壤的白菜生产中具有较大应用潜力。     

三子汤对水丝蚓铅污染的保护作用研究

为了研究三子汤对铅胁迫下水丝蚓抗氧化酶的保护作用,以探索中药抗重金属污染的特性,采用室内急性毒性的试验方法测定了不同质量浓度的铅离子对水丝蚓6 h、12h、24 h的半致死浓度分别为2. 50 mg/L、2. 00 mg/L、1. 25mg/L;测定了三子汤对水丝蚓的6 h、12 h、24 h半致死浓度分别为45 g/L、24. 75 g/L、22. 50 g/L。然后在反应体系中加入不同质量浓度的三子汤,测定不同质量浓度的三子汤对铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性的影响,与未加入三子汤的铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性进行检测。结果显示,铅胁迫的水丝蚓体内SOD酶活性为0. 087 U/g;加入1/4致死浓度三子汤的水丝蚓体内SOD酶的活性降低至0. 048 U/g;加入半致死浓度三子汤和1/8致死浓度三子汤的水丝蚓体内的SOD酶活性分别为0. 068 U/g和0. 058 U/g;对照组水丝蚓体内的SOD酶活力为0. 047 U/g。研究表明,1/4致死浓度的三子汤对铅胁迫的水丝蚓有明显的保护作用。     

稀土元素镧-铜胁迫下蚯蚓的抗氧化防御反应

采用自然土壤染毒法研究了稀土元素镧(La)和铜(Cu)复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,La和Cu复合染毒对抗氧化防御系统产生了一定的联合毒性效应,其联合毒性效应与暴露时间和不同质量比的组合密切相关。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时,低剂量La作用下,SOD活性呈现上升趋势;高剂量La作用下,SOD活性呈现先上升后下降的变化趋势。这表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强,且复合胁迫超过其耐受阈值。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时POD活性出现明显波动,总体呈逐渐上升趋势,表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。不同剂量La与50 mg/kg Cu复合胁迫时,CAT活性先上升后下降,表明La的存在在一定程度上降低了Cu对蚯蚓的毒性效应;不同剂量La与200 mg/kg Cu、600 mg/kg Cu复合胁迫时,蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。     

镉胁迫对节杆菌(Arthrobacter sp.)和芽孢杆菌(Bacillus sp.)生理生化特性的影响

将节杆菌和芽孢杆菌分别暴露于不同质量比的镉溶液中,进行不同暴露时间的急性毒性试验.结果表明,20 mg/kg的Cd(Ⅱ)处理会使节杆菌中还原型谷胱甘肽(GSH)质量浓度显著降低,细胞膜脂质过氧化产物——硫代巴比妥酸活性物质(TBARS)浓度显著升高;0.2mg/kg的Cd(Ⅱ)处理会使芽孢杆菌中GSH质量浓度、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低.节杆菌的可溶性蛋白、可溶性糖质量浓度随暴露时间延长而减少,GSH质量浓度、CAT和超氧化物歧化酶(SOD)活性随暴露时间延长而增加,TBARS浓度呈先减后增的变化趋势;芽孢杆菌的可溶性蛋白质量浓度、CAT活性和TBARS浓度呈先增后减的变化趋势,可溶性糖、GSH质量浓度和SOD活性呈先减后增的变化趋势.镉处理对节杆菌和芽孢杆菌具有一定的胁迫作用,两种菌通过启动不同的抗性系统来抵抗外界胁迫.     

纳米羟基磷灰石对小麦植物酶及土壤酶活性的影响研究

采用土培方式研究纳米羟基磷灰石(NHAP)在不同质量分数下,小麦幼苗植株中3种植物酶及3种土壤酶活性的变化,并探讨添加不同质量分数NHAP对植物及土壤的影响.研究结果表明,添加NHAP后在初期(第7 d)能显著(p＜0.05)提高土壤pH值,但随着培养时间的推移,在第21 d时,对照处理(CK)与添加不同质量分数NHAP的处理1(T1)、处理2(T2)、处理3(T3)各处理间差异不显著(p＞0.05).添加NHAP可提高植物超氧化物歧化酶(SOD)活性,处理21 d后,与CK相比,除T1处理外,T2、T3处理SOD酶活性均显著提高.添加NHAP降低可过氧化物酶(POD)活性,在21 d处理时,T3处理POD酶活性显著降低,而T1、T2处理不明显.与CK相比,添加NHAP对植物过氧化氢酶(CAT)酶活性影响不显著.添加NHAP能提高小麦根际土壤过氧化氢酶活性,在第21 d,T1、T2、T3处理的土壤中过氧化氢酶活性显著增强,比CK分别提高19.5％、29.0％、49.8％.小麦根际土壤脲酶活性随时间延长变化不同,前14 d随NHAP质量分数升高而增加,之后随NHAP质量分数升高变化不明显.施加NHAP对土壤碱性磷酸酶活性影响不明显.综合考虑NHAP对小麦植物酶活性及土壤酶活性的影响以及经济成本等因素,确定添加纳米羟基磷灰石的适宜质量分数为1％.     

稀土铽对辣根抗氧化酶的影响

为了解重稀土对植物的生态毒理学作用,给稀土农用的环境安全问题积累基础实验资料,以辣根为观测材料进行实验,以稀土铽(Tb)(Ⅲ))作为探针,研究不同质量比浓度Tb(Ⅲ)对辣根过氧化物酶(HRP)活性,过氧化氢酶(CAT)活性和过氧化氢(H2O2)含量的影响.实验结果显示,低质量比的Tb(Ⅲ)对辣根HRP和CAT有激活作用;相反,高质量比Tb(Ⅲ)对HRP和CAT活性有抑制作用.具体表现为辣根HRP和CAT酶活性先升后降,在Tb(Ⅲ)质量比为1mg/kg时,HRP酶活性比CK植株增大5.3%,CAT的酶活性比CK植株增加1.23%.H2O2含量则是呈先降后升趋势,在Tb(Ⅲ)质量比为3mg/kg时,辣根体内的H2O2含量比CK植株降低11.68%.HRP对Tb(Ⅲ)的反应更为敏感,它可以成为研究稀土毒理的重要生物标志物.     

酸雨胁迫对水稻萌发种子能量代谢的影响

为探讨酸雨对水稻种子萌发时能量代谢的影响,采用pH=2.0、2.5、3.0、4.0、5.0的模拟酸雨处理水稻(宁粳1号)种子,研究不同强度酸雨胁迫对水稻种子呼吸速率、CAT活性、呼吸商、线粒体蛋白与ATP含量及能荷的影响.结果表明,酸雨(AR)连续作用7 d后,随着pH值的降低,酸雨对水稻种子造成的伤害增强,而水稻种子的呼吸作用与能量代谢减弱.酸雨胁迫强度与水稻萌发种子各呼吸指标间呈剂量-效应关系,具体表现为酸雨胁迫强度增大时,呼吸速率下降,线粒体蛋白含量减少,ATP含量降低,能荷呈下降趋势且降幅随AR胁迫强度的增加而增大.研究表明,酸雨胁迫下种子能量代谢受到抑制是抑制种子萌发的原因之一.     

Cd2+胁迫对文蛤鳃组织SOD、CAT活性及MDA含量的影响

为了解不同质量浓度的Cd2+对水生动物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和脂质过氧化的影响,以文蛤为研究材料,采用室内模拟试验的方法,依据Cd2+对文蛤96h半致死质量浓度(LC50),设置4个Cd2+胁迫组,胁迫质量浓度分别为0.41 mg/L( 1/32LC50)、0.82 mg/L(1/16 LC50)、1.65 mg/L(1/8 LC50)、3.30 mg/L( 1/4LC50),并设置对照组,每组3个平行.研究不同质量浓度的Cd2+对文蛤鳃组织SOD、CAT活性和MDA含量的影响.结果表明:文蛤鳃组织SOD活性在0.41 mg/L和0.82 mg/L胁迫下,试验前期(0～48 h)呈现诱导效应,试验后期(48～96 h)呈现抑制效应,其余胁迫质量浓度在试验过程中均对文蛤鳃组织SOD活性呈现抑制效应;CAT活性在低质量浓度(0.41 mg/L)胁迫下出现阶段性抑制效应,接着呈现诱导-抑制过程,中高质量浓度在整个过程呈现诱导-抑制的过程;经过96h的胁迫试验,各胁迫组文蛤鳃组织中MDA含量显著上升(p＜0.05),Cd2+对MDA的诱导作用显著且存在剂量-效应关系.     

镉胁迫对水浮莲幼苗生理功能的影响

采用水培实验,研究镉胁迫对水浮莲(Pistia stratiotes L.)幼苗生理功能的影响,包括叶绿素含量、叶片和根系中可溶性蛋白质含量、POD和SOD酶活的变化情况。结果表明,镉胁迫明显抑制水浮莲幼苗叶绿素和蛋白质合成,且随着镉浓度增加和胁迫时间延长,其抑制作用增强;在抗氧化酶活性方面,根和地上部分对镉胁迫的反应存在显著差异,重金属镉对水浮莲幼苗根系的损伤较叶片强。根系POD酶活在重金属胁迫下显著下降,且根中酶活对高浓度镉胁迫比低浓度条件下反应敏感。叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高。综合分析水浮莲幼苗在镉胁迫下的生理特性,其适用于低浓度镉污染水体的生态修复。     

大豆种子萌发对镉与模拟酸雨胁迫的响应

为了解土壤中镉(Cd)与酸雨对作物种子萌发的环境生物学效应,采用种子常规萌发试验研究了不同浓度的Cd~(2+)溶液与模拟酸雨复合污染对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数变化的影响.结果表明,Cd~(2+)对大豆种子萌发的毒害作用比酸雨明显,是构成复合污染的主要因素.Cd~(2+)和酸雨复合污染对大豆种子发芽率和发芽势有显著的正交互作用效应,即存在协同作用.Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子发芽指数和活力指数都有影响,但不表现出显著的交互作用效应,表明复合污染对这两项指标是两种污染物单因素效应的简单叠加.综合考虑,Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子萌发表现出明显的协同作用.     

水杨酸对镉、锌复合胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响

在水培条件下,以辽春10号小麦品种为供试材料,研究了10-4mol.L-1、10-5mol.L-1、10-6mol.L-13种不同浓度的水杨酸(SA)对1mmol.L-1Cd2+、5mmol.L-1Zn2+复合胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:与对照组(未加SA处理的Cd2+、Zn2+复合污染)相比,经SA处理Cd2+、Zn2+复合胁迫下小麦幼苗地上及地下生物量都有明显增高,特别是10-4mol.L-1SA处理组分别增加23.78%和24.7%;10-4mol.L-1SA处理组小麦幼苗根系活力提高6.74%。在试验第6 d、11 d根系和叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)分别达到峰值且以10-4mol.L-1SA处理组最高;在整个试验期间3个SA处理组过氧化氢酶(CAT)活性始终高于对照,其中10-4mol.L-1SA处理组为对照组的146.6%;SA处理使丙二醛(MDA)含量降低,在试验第11 d,10-4mol.L-1SA处理组叶片和根系中丙二醛含量分别为对照组的85.5%和87.6%。但是在试验第14 d各组小麦幼苗叶片和根系中丙二醛含量全部有所回升。综合来看,不同浓度的SA处理均能提高小麦幼苗的抗氧化酶活性且高浓度SA(10-4mol.L-1)处理效果最明显。这表明,水杨酸能够通过促进保护酶活性的升高,抑制活性氧含量的增加,从而有效缓解Cd2+、Zn2+复合胁迫对小麦的毒害。     

工业区土壤和农产品镉污染状况及暴露评估

以某铅锌冶炼厂周边为研究区域,网格法采集30个表层(0～10 cm)土壤样品,对应采集46个粮食样品和69个蔬菜样品,用ICP-MS测定镉质量比。运用普通克里格法(Ordinary Krigging)预测研究区域内土壤镉质量比的空间分布,结合单因子污染指数评价土壤的镉污染级别。通过分析粮食和蔬菜的镉质量比,评估其食用安全性以及受调查居民镉的膳食暴露风险。结果表明:1)距离铅锌冶炼厂1 000m范围,或东南侧(下风向)3 000 m内土壤中镉质量比大于0.65mg.kg-1;2)研究区域土壤中镉单因子污染指数超过了警戒线(P≥1.0),个别区域受到严重污染(P=4.7);3)土壤与小麦籽粒镉质量比存在极显著正相关关系(r=0.889,p<0.01),粮食样品镉质量比超过限量标准(GB 2762—2005)的占52.2%,蔬菜样品为8.7%;4)仅以粮食和蔬菜摄入估计的THQ=0.79,对于普通人群来说,小麦、蔬菜和大豆摄入对每日镉摄入量的贡献率分别为85.1%、12.9%和2.0%。研究区域土壤2/3以上面积受到镉污染,土壤可能是小麦籽粒镉的来源之一。当地受调查人群若长期食用该地区种植的农产品,镉的膳食暴露风险在可接受的范围内,其中,小麦对镉摄入贡献最大。     

贡嘎山东坡土壤重金属质量比的初步分析及风险评价

对贡嘎山东坡土壤中Cd、Pb、Cr、Ni、Hg和As的质量比进行测定,用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对其进行风险评价。结果表明:研究区表层土壤中Hg、Pb和As质量比低于国家一级标准,属未污染等级,Cd、Cr和Ni质量比存在不同程度的超标现象,土壤被污染;Cd、Pb、Cr、Ni、Hg、As的单因子污染指数分别为1.88、0.87、1.15、1.06、0.45、0.26,对土壤的污染程度从大到小依次为Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、As;内梅罗综合污染指数PN为0.92～4.89,都属于不安全级别,其中22.2%的土壤属尚清洁等级,66.7%的土壤属轻度污染,11.1%的土壤属严重污染。     

生物慢滤技术用于农村饮水处理的研究

研究了适用于我国农村的小型分散式饮水处理技术--生物慢滤技术.用玉渊潭引水渠的微污染河水模拟研究了滤料粒径、滤料高度等因素对生物慢滤处理效果的影响,以及生物慢滤池对农村水环境中常见的污染物如重金属、有机物、氨氮、浊度、细菌等的去除.实验结果表明:1)在滤料表面形成稳定成熟的生物粘膜所需的时间与滤料粒径有关;2)滤料表面一旦形成稳定成熟的生物粘膜,氨氮、有机物、浊度等的去除率与滤料粒径关系不大;但细菌的去除效果与滤料粒径有很大的关系,滤料粒径越小,对细菌的去除效果越好.3)滤料高度对有机物、氨氮的处理效果有一定的影响,但慢滤池对这些污染物的去除主要发生在50 cm高度内;4)生物慢滤对TOC的去除率为20%～30%,对氨氮的去除率为90%以上,对Cu2 、Cd2 、Fe2 、Zn 2 、Mn2 和Pb2 的去除率分别在97%、95%、95%、88%、70%和60%以上;5)Ⅲ至Ⅴ类微污染水经生物慢滤处理后,不经消毒即可达到生活饮用水的卫生标准.     

Ag~+在含Cl~-培养基中的毒性初探

纳米银(Ag NPs)和硝酸银(AgNO_3)的毒性研究已成为环境科学的焦点问题之一。毒性测试时LB培养基中的Cl~-势必会对Ag~+的毒性产生影响。为了探究Cl~-对Ag~+的溶解态及毒性的影响,计算了常温(25℃)和试验条件(37℃)下含1%NaCl的LB培养基中Ag Cl1-xx各组分的生成量及在体系中所占比例,测定了不同NaCl质量分数的LB培养基中AgNO_3对革兰氏阳性菌(B.subtilis)和阴性菌(E.coli)的毒性。结果表明,AgNO_3在含NaCl体系中溶解态银主要为Ag Cl1-xx,而Ag~+未达到有毒的浓度,且随NaCl质量分数增加,AgNO_3的毒性不断增大。因此认为毒性试验中实际发挥毒性作用的是Ag Cl1-xx,尤其是Ag Cl~-2。     

Study of flotation conditions for cadmium(II) removal from aqueous solutions

Flotation conditions for cadmium(II) removal from aqueous solutions were investigated. Precipitate flotation techniques “of the first kind” (PFFK) and “of the second kind” (PFSK) were tested, using potassium ethyl xanthate (KEtX) as a precipitating agent for cadmium(II). The surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS) and hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA) were used as collectors for PFFK. The effects of KEtX and collector concentrations, induction time, bubbling time, solution pH and some foreign ions on cadmium(II) removal were studied. Under optimum conditions, cadmium(II) could be removed by PFFK by ∼93% and >99% using SDS and HDTMA, respectively. By PFSK, removal of about 64% for cadmium(II) was obtained. The two developed precipitate flotation methods were also tested for simultaneous removal of cadmium(II), nickel(II) and cobalt(II) from distilled water and tap water. The effectiveness of PFFK suggests its employment for metal-polluted wastewaters.     

藻类生物技术在水环境保护中的应用前景探讨

简要综述了藻类生物技术在水污染生态毒理学和污水生物净化方面的研究成果及应用实例,同时对其研究前景进行了探讨。应用藻类生物检测技术对重金属、农药、有机污染物、有毒有害废弃物等的毒性评价结果证明,一些二价重金属阳离子对藻类的毒性顺序大致为Hg~(2+),Cd~(2+),Cu~(2+),Ni~(2+)和 Zn~(2+);酚类、酯类和芳烃类有机污染物对藻类生长的抑制作用十分显著;农药对藻类的毒害作用主要通过破坏藻类生物膜的结构和功能而抑制藻类的光合作用、呼吸作用和固氮作用。有关藻类污水处理的研究资料显示,阳光的强弱,污水在系统内的停留时间,藻类生物量的多寡是确保藻类污水处理效果的关键。     

电动修复法对土壤中镉的去除及形态转化研究

面对镉污染土壤日益严峻的现象以及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动修复法对自制镉含量为200 mg/kg的污染土壤进行修复,在不同电压梯度下对土壤p H值、Cd去除效果进行研究,同时采用BCR法分步提取不同形态的镉,对不同形态镉的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镉去除效果明显,在靠近阳极区域去除率达到90%以上,在阴极区域以弱酸提取态为主的镉出现了富集现象。另外,酸性条件有利于不同形态的镉向弱酸提取态转化,有利于提高镉的去除率。