EDTA和BR对黑麦草铅积累与耐性的调控作用

通过盆栽试验研究了乙二胺四乙酸(EDTA)与植物生长调节剂芸苔素内酯(BR)单施或配施对Pb胁迫条件下黑麦草生长、生理特性及铅富集与转运特征的影响.结果表明,叶面喷施0.05~0.1 mg·L~(-1)的BR提高了黑麦草地上部Pb含量与积累量、植株干重、叶绿素a、叶绿素b、酸溶性巯基(SH)和络合素(PCs)含量.单施2.5 mmol·kg-1EDTA对黑麦草生长没有显著影响,但显著提高了植株Pb含量和积累量;EDTA与BR配施处理中,随着BR浓度的升高,地上部Pb含量与积累量、转移系数和富集系数随之提高,生物量则没有显著变化;叶面喷施0.1 mg·L~(-1)的BR配合根施2.5 mmol·kg~(-1)的EDTA,可使地上部Pb积累量提高8.79倍.BR单施在提高Pb积累的同时,通过提高SH和PCs含量来提高其对Pb的耐性;BR与EDTA配施处理则在进一步提高黑麦草对Pb的富集与转移能力的同时,通过提高As A含量来提高其对Pb胁迫的耐性.     

游离氨(FA)对氨氧化过程氨逃逸影响试验

为探究高游离氨(FA)对氨氧化过程氨逃逸的影响.本试验采用序批式活性污泥反应器(SBR),以短程硝化污泥为研究对象,基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下,氨氧化过程氨逃逸的变化规律.结果表明,当0.62 mg·L~(-1)FA7.7mg·L~(-1)时,水中游离态氨(NH_3)和水分子(H_2O)结合,生成较稳定的NH_3·H_2O,几乎未发生氨逃逸.当FA浓度较高时(FA687.1 mg·L~(-1)),氨氮未被氧化成氧化态氮[曝气结束时氧化态氮(NO_x~--N)浓度0.1 mg·L~(-1)],但总氮(TN)损失量却达到了269.7 mg·L~(-1),因此,NH_3·H_2O通过挥发作用使得NH_3从水中逸出.在较高FA浓度条件下,氨根离子(NH_4~+)会以NH_3形式被吹脱,从而发生氨逃逸.在226.6 mg·L~(-1)≤FA≤711.8 mg·L~(-1)范围内,氨逃逸速率(FEV)随着FA浓度的增加而增加.     

金属半导体纳米粒子对水培水稻幼苗的毒性及吸收转运规律

金属半导体纳米粒子由于其独特的理化性质被广泛应用于工业生产和科学研究,而遗留在水环境中的金属半导体纳米粒子对植物的危害程度和累积水平还有待研究和完善.本文以水稻为实验对象,通过水培试验研究了氧化铜纳米粒子(CuONPs)、氧化锌纳米粒子(ZnONPs)和硫化锌纳米粒子(ZnSNPs)在不同浓度(10、50和100 mg·L~(-1))下的植物毒性及其在水稻体内的吸收转运行为.纳米粒子悬浮液的粒径分布和Zeta电位分析结果表明,CuONPs在水中的分散性和稳定性高于ZnONPs和ZnSNPs.ZnONPs悬浮液中溶解的金属离子量高于CuONPs和ZnSNPs悬浮液.毒性实验结果表明,较高浓度(50和100 mg·L~(-1))的ZnONPs和CuONPs不同程度地阻碍了水稻幼苗的生长,增加了根系中丙二醛(MDA)的含量,降低了根系活力和叶片中的叶绿素含量.50和100 mg·L~(-1)的ZnONPs导致根系鲜重分别降低至对照组的47.3%和44.3%,100 mg·L~(-1)ZnONPs和CuONPs使根系活力由对照组的710.4μg·g-1·h~(-1)分别降低至150.0和481.9μg·g-1·h~(-1).ZnSNPs在实验设置浓度下体现了促进水稻生长的作用.10 mg·L~(-1)的ZnSNPs使地上部分鲜重增加到对照组的109.8%,100 mg·L~(-1)时使根系活力提高到了对照组的2倍.Zn的选择性吸收和生物转运系数均高于Cu,本研究结果证明了金属半导体纳米粒子的植物毒性和累积水平与纳米粒子在水中的理化性质及植物对不同毒物的反应程度有关.     

我国南方两个典型森林生态系统的硫、氮和汞沉降量

利用混合降水采样器,对江西千烟洲和湖南会同两个森林生态站的大气硫、氮和汞的湿沉降和穿透水沉降进行了为期1 a的观测.在2013-12~2014-11的观测期间,千烟洲站降水中的SO_4~(2-)-S、NO_3~--N、NH_4~+-N和Hg的体积加权平均质量浓度分别为1.89 mg·L~(-1)、0.957 mg·L~(-1)、0.401 mg·L~(-1)和12.5 ng·L-1,而穿透水中的平均浓度分别为2.39 mg·L~(-1)、1.18 mg·L~(-1)、0.897 mg·L~(-1)和22.2 ng·L-1,穿透水浓度较降水有不同比例的增加.会同站穿透水中的元素平均浓度则分别为2.93mg·L~(-1)、1.60 mg·L~(-1)、0.502 mg·L~(-1)和22.0 ng·L-1.基于穿透水的千烟洲站大气硫、氮和汞的沉降量分别为3.56g·(m2·a)-1、3.02 g·(m2·a)-1和30.6μg·(m2·a)-1,会同站分别为6.18 g·(m2·a)-1、4.48 g·(m2·a)-1和37.3μg·(m2·a)-1,三者均在夏季达到最高.汞的干湿沉降量相当,而硫和氮的湿沉降量在总沉降量中占主导地位.与硫沉降和氮沉降主要来自人为源不同,自然源对汞沉降的贡献较明显,特别是在会同站.     

游离氨(FA)对氨氧化菌(AOB)活性抑制动力学试验

为探究游离氨(FA)对氨氧化细菌抑制动力学影响,本试验采用序批式活性污泥(SBR)反应器,在通过改变系统进水FA浓度以实现稳定的短程硝化,达到富集AOB目的基础上,以短程硝化污泥为对象,基于批次试验,考察不同FA浓度梯度下氨氧化过程比亚硝态氮产生速率(SNi PR)变化规律,进而拟合FA抑制AOB活性抑制动力学模型,并进行统计学分析.结果表明,当0.7 mg·L~(-1)≤FA≤50.2 mg·L~(-1)时,随着FA浓度升高,SNi PR(以N/VSS计)迅速升高.当FA≥50.2 mg·L~(-1)时,SNi PR随着FA浓度升高而降低.尤其当FA浓度高于687.1 mg·L~(-1)时,SNi PR始终维持在0 g·(g·d)~(-1),表明AOB活性被完全抑制.相对于Haldane、Edwards~(-1)#、Edwards-2#、Luong抑制动力学模型,Aiba模型最适合描述FA对AOB活性的抑制影响.其统计学常数:残差平方和(RSS)为0.005、相关系数(R2)为0.932、拟合方程的显著性差异(F)为181.7、可信度(P)为1.06×10-9.其动力学常数值:最大比亚硝态氮产生速率(rmax,以N/VSS计)为0.37 g·(g·d)~(-1);半饱和常数(KS)为11.78 mg·L~(-1);抑制常数(KI)为153.74 mg·L~(-1).     

典型入湖河流水体氮素变化特征及其对降雨的响应:以太湖乌溪港为例

以2010~2015年太湖主要入湖港口乌溪港的水质监测数据为基础,结合当地降雨资料,分析了乌溪港水体中氮素的时间变化特征及其对降雨的响应.结果表明,乌溪港水体污染情况严峻,总氮年均值在4.41~5.92 mg·L~(-1)之间,远超地表水环境质量标准Ⅴ类限值2 mg·L~(-1),氨氮在1.09~1.72 mg·L~(-1)之间.总氮和氨氮浓度呈现明显的季节性变化规律,春冬季节浓度高,夏秋季节浓度较低.2015、2011、2012年总氮浓度均值分别为5.92、5.47、5.82 mg·L~(-1),显著高于2013年4.45mg·L~(-1)和2014年4.41 mg·L~(-1),2011年氨氮浓度均值为1.72 mg·L~(-1),显著高于2013年1.19 mg·L~(-1)和2015年1.09mg·L~(-1).随着降雨强度的增加,总氮浓度呈现先降低后升高最后又降低的趋势,氨氮浓度则先升高后逐渐降低.此外,氮素浓度呈现非汛期高于汛期的特征.     

重金属固定植物促生细菌的筛选及其阻控小麦富集重金属效应

由于工业和采矿业等人类的活动造成农田土壤Cd和Pb污染日益严重,并可通过食物链严重影响人类健康,必须采取有效措施阻控农作物对重金属的吸收.本研究依据细菌的重金属抗性和植物促生特性筛选功能菌株,并通过摇瓶吸附实验和小麦砂培实验验证其对小麦生长和阻控小麦吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从狗尾草根际土壤中共分离到具有固定重金属和促生能力的菌株18株,其中巨大芽孢杆菌N3和液质沙雷氏菌H12效果最好,均能抵抗高质量浓度的Cd(650mg·L~(-1))和Pb(2 700 mg·L~(-1)),分泌吲哚乙酸(IAA)(56. 6 mg·L~(-1)和69. 1 mg·L~(-1))、铁载体和1-氨基环丙烷羧酸(ACC)脱氨酶.静置培养实验表明,菌株N3和H12显著提高溶液中NH4+的质量浓度和p H值,降低溶液中Cd(63. 1%～73. 8%)和Pb(69. 1%～81. 8%)的质量浓度.砂培条件下,与不接菌相比,菌株N3和H12不仅能够显著增加小麦根(47. 2%～97. 4%)和地上部(65. 3%～153%)的干重,还能够显著降低小麦根和地上部中Cd(49. 2%～68. 3%)和Pb(27. 4%～84. 5%)的含量.本研究结果为Cd、Pb污染农田的修复和农作物的安全生产提供菌种资源和理论依据.     

亚硝酸盐对乳酸发酵缺氧-好氧SBR脱氮系统除磷的影响

在以可溶性淀粉为唯一碳源、进水含有硝态氮的缺氧-好氧SBR脱氮除磷系统中,研究了投配亚硝态氮对该乳酸发酵系统除磷的影响.试验结果显示,初始投加亚硝酸盐的浓度分别为2、5、10 mg·L~(-1)时对系统的缺氧吸磷及好氧吸磷都产生了抑制作用,缺氧阶段的释磷量和释磷速率随进水亚硝酸盐浓度的增大而升高.亚硝酸盐对缺氧期液相中乳酸和污泥中糖原的积累都有明显的影响,当亚硝酸盐浓度由0 mg·L~(-1)升至10 mg·L~(-1)时,乳酸浓度由14.06 mg·L~(-1)下降至1.56 mg·L~(-1),相反污泥中糖原的含量从235.69 mg·g~(-1)上升至272.97 mg·g~(-1)(以VSS计,下同),并且在好氧阶段糖原的消耗量增加,污泥的吸磷量也随之增加.研究表明,亚硝酸盐对淀粉直接发酵成乳酸的过程及糖原转化为乳酸的过程均有抑制作用.     

厌氧铁氨氧化处理模拟垃圾渗滤液的影响因素研究

厌氧条件下,微生物将NH~+_4-N氧化和Fe~(3+)还原的反应称为厌氧铁氨氧化(Feammox).试验以处理垃圾渗滤液的厌氧氨氧化污泥(ANAMMOX)为接种污泥驯化Feammox污泥,研究了不同NH~+_4-N及Fe~(3+)浓度对Feammox系统的影响,并采用扫描电镜(SEM)分析了Feammox系统不同运行阶段的污泥形态特征.结果表明:在厌氧序批式反应器中,在常温条件下控制进水NH~+_4-N浓度为50 mg·L~(-1)、pH在7.4～7.6之间,经过88 d厌氧富集培养后NH~+_4-N最大转化率达到52.73%,最大转化量为28.37 mg·L~(-1),出水Fe~(2+)浓度随着运行时间的增加逐渐增加,最高浓度为2.87 mg·L~(-1).高浓度NH~+_4-N(400 mg·L~(-1))和Fe~(3+)(500 mg·L~(-1))条件下,氨氮转化量分别达到了40.69 mg·L~(-1)和29.23 mg·L~(-1),说明高进水基质条件下仍然有Feammox反应发生.低浓度NH~+_4-N(100 mg·L~(-1))和Fe~(3+)(50 mg·L~(-1))条件下,NH~+_4-N转化量与Fe~(2+)生成量的线性关系较强,R~2分别为0.86544和0.86034.通过SEM分析可得,Feammox污泥表面附着有不规则矿物,这些矿物沉积在微生物细胞表面阻碍传质,从而降低微生物代谢效率.     

重金属Ni(Ⅱ)对厌氧氨氧化脱氮性能的影响及其动力学特征变化

厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因其经济环保等优点而广泛用于处理高氨氮污废水,但该工艺对环境条件十分敏感,尤其对重金属.利用批次实验和连续流实验分别研究了Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的短期和长期影响.短期作用下,Ni(Ⅱ)对ANAMMOX存在"低促高抑"作用.与不投加Ni(Ⅱ)对比,投加1 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时ANAMMOX的比厌氧氨氧化活性(SAA)提高了11.14%;投加100 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时SAA降低了49.55%,Ni(Ⅱ)的半抑制浓度IC_(50)为83.86 mg·L~(-1).而Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的长期抑制阈值为15 mg·L~(-1).不投加Ni(Ⅱ)时,用Monod方程模拟ANAMMOX动力学,得到q_(max0)(以TN/VSS计)和K_(S0)分别为12.25 mg·(g·h)~(-1)和405.36 mg·L~(-1);投加50 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时,用修正后的Haldane模型模拟ANAMMOX动力学,得到q_(max)(以TN/VSS计)、K_S和K_i分别为6.78 mg·(g·h)~(-1)、 313.28 mg·L~(-1)和1.32.Ni(Ⅱ)对ANAMMOX动力学的抑制是反竞争性抑制.另外,Ni(Ⅱ)对ANAMMOX脱氮性能的抑制主要与摄入胞内的Ni(Ⅱ)有关,胞内Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的IC_(50(胞内))(以VSS计)为0.072mg·g~(-1).     

La对Cd伤害大豆幼苗的生态生理作用

以盆载法研究了Cd对大豆幼苗的伤害及La对Cd伤害的缓解效应。结果表明,500mg/L CdCl₂严重抑制大豆幼苗的代谢与生长,叶面喷布30mg/LLaCl³一次,能缓解Cd毒造成的伤害。实验证明,这与La能增加大豆幼苗光合速率,提高叶绿素含量与硝酸还原酶活性、降低细胞质膜透性与植株体内Cd含量、维持TTC还原力等多重作用相关。     

作物幼苗Cd含量标征土壤Cd污染的研究

用盆栽试验,以小麦、大豆和油菜为对象,研究了利用作物幼苗Ｃｄ含量标征土壤Ｃｄ污染的可行性。结果表明,在３种作物生长过程中,幼苗Ｃｄ含量均高于生长后期或可食部分Ｃｄ含量。小麦、大豆籽粒Ｃｄ含量与苗期Ｃｄ含量及土壤Ｃｄ投加量成正相关关系,采收期油菜Ｃｄ含量与苗期Ｃｄ含量成正相关关系。这３种作物的可食部分Ｃｄ含量达到我国食品卫生标准时,小麦三叶期、大豆幼苗地上部分及油菜幼苗的Ｃｄ含量临界值分别为０．７２     

镉处理对大豆幼苗生长及激素含量的影响

采用室内培养试验,通过测定植株生理生化指标,研究了不同浓度Cd²⁺处理对大豆幼苗生长及激素含量的影响.结果表明:①不同浓度Cd²⁺处理对大豆幼苗地下部生长素(IAA)和赤霉素(GA₃)的合成有抑制效应,对地上部生长素(IAA)和赤霉素(GA₃)的合成具有低浓度下的刺激效应和高浓度下的抑制效应;对地下部、地上部玉米素(Z)和脱落酸(ABA)的合成均有刺激效应.②Cd²⁺处理84h对大豆幼苗根系活力、叶绿素a和叶绿素b的合成有刺激效应,对类胡萝卜素的合成无影响.③Cd²⁺处理对过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量具有低浓度下的抑制效应和高浓度下的激活效应,且随着Cd²⁺浓度的增加激活效应逐渐加强.④短时间、低浓度Cd²⁺胁迫可刺激大豆幼苗的生理活性,以Cd²⁺处理浓度为0.50 mg/L时,大豆幼苗根系活力最大,IAA和GA₃含量最高,POD活性最低,植物生理活性最强.     

Cd胁迫对大豆各发育阶段生长及生理指标的影响

采用土壤盆栽试验方法,研究了不同浓度Cd胁迫下,大豆幼苗期、花荚期和成熟期植株的生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明,大豆植株的生长在3个生长期均表现为低浓度Cd(￡0.50mg/kg)下的刺激效应和高浓度Cd(31.00mg/kg)下的抑制效应;随着Cd胁迫浓度的累积,大豆生长整体上受到抑制.在幼苗期,大豆植株的叶绿素含量下降、SOD活性受到抑制、POD活性迅速激活,共同缓解Cd毒性;在花荚期,大豆植株的防御系统得到有效激发,保护性酶POD、SOD的活性急剧升高,叶绿素含量呈上升趋势;在成熟期,因为长时间的Cd毒害,尤其是Cd浓度较高的情况下,大豆植株的SOD、POD活性和叶绿素含量急剧下降.在Cd胁迫下,大豆植株的生长发育以及生理生化指标在大豆的3个生长期的变化模式差异显著,且大豆植株的生物量和株高与SOD活性在整个生长期均表现出显著的相关性.     

喜旱莲子草对Pb、Cd胁迫响应的研究

采用营养液培养法,以喜旱莲子草为对象,选择重金属Pb在浓度梯度0,0.1,10,50,100和200 mg/L条件下,Cd在浓度梯度0,0.01,1,10,20和40 mg/L条件下,研究了不同浓度Pb、Cd单一及复合胁迫对喜旱莲子草生长的影响。结果表明,在试验条件下,对单一Pb及Cd对喜旱莲子草生长及生理影响而言,与对照相比,当Pb处理浓度为0.1 mg/L时,植物最高株高和最长根长分别增加了3.8%和15%。随着Pb处理浓度增加到200 mg/L时,植物生长受到明显抑制,茎叶株高呈显著下降。当Cd处理浓度为1 mg/L时,与对照相比,植物最高株高和最长根长分别增加了9.0%和10.0%,随着Cd处理浓度增加(20~40 mg/L),植物生长受到明显抑制,茎叶株高呈显著下降。随Pb和Cd处理浓度增加,喜旱莲子草叶绿素含量呈下降趋势,POD活性先升后降,MDA含量呈上升趋势,植株体内Pb、Cd积累量呈上升趋势。在研究Pb、Cd对喜旱莲子草生长及生理胁迫的基础上,选择Pb、Cd不同配比浓度,探讨其对喜旱莲子草的复合胁迫作用,研究植物对重金属Pb、Cd富集特性,结果表明,低浓度Pb、Cd处理表现出相互促进吸收富集,高浓度处理表现出相互抑制吸收富集的特性。     

Single and joint stress of acetochlor and Pb on three agricultural crops in northeast China

In order to evaluate ecological risk of agrochemicals in agricultural environment, single and joint toxic effects of an important herbicide and a typical heavy metal on root elongation of crops were investigated. Seeds of the three crops including wheat （Triticum aestivum）, Chinese cabbage （Brassica pekimensis） and soybean （Glycine max） as the main crops in northeast China were exposed to acetochior as a herbicide and lead （Pb） as a heavy metal using the pot-culture method, and meadow brown soil as one of the main soils distributed in northeast China was applied in the investigation. The results indicated that the interactive effects of the two pollutants on root elongation of the three crops were very complicated although they had markedly significant （P〈0.01） linear interrelationships based on the regression analyses. When the concentration of added Pb^2＋ reached 200 mg/kg, acetochlor and Pb had an antagonistic effect on the inhibition of root elongation of the three crops. However, acetochlor and Pb had significantly （P〈0.05） synergic effects on the inhibition of root elongation when concentration of added Pb^2＋ was up to 1000 mg/kg. At the low concentration of added Pb, joint toxicity of acetochlor and Pb was more dependent on the concentration of Pb. Among the three crops, wheat was the most sensitive to the toxicity of Pb and Chinese cabbage was the most sensitive to the toxicity of acetochlor.     

竞争干扰对轮叶黑藻吸附Pb(Ⅱ)的影响

沉水植物处理低浓度重金属废水是一项清洁和廉价的技术.主要研究了不同初始浓度和pH条件下,轮叶黑藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对铅离子的生物吸附特征.在单一金属离子体系中,不同pH值条件下的实验结果表明,pH值在2.0～6.0间变化时,轮叶黑藻对铅的吸附能力随pH值升高而增强,当初始铅浓度为250 mg/L和pH...     

土壤-植物系统中模拟酸雨与Cd复合污染的短期环境效应--黄豆盆栽试验

通过盆栽实验,研究了在黄豆(Glycne max)的一个生长周期内,模拟酸雨与Cd复合污染对土壤基本性质的影响,模拟酸雨作用下土壤-植物系统中Cd的迁移转化规律以及模拟酸雨与Cd复合污染对黄豆生长与生理特性的影响,探讨了土壤-植物系统中这种复合污染的短期环境效应.结果表明,短期内模拟酸雨和Cd污染对土壤-植物系统都有致害作用,但Cd污染的效应大于模拟酸雨的效应,模拟酸雨与Cd复合污染环境效应大于这2种污染物的单因素效应,且表现出明显的协同作用.在本试验条件下,pH值为3.5的模拟酸雨和20 mg·kg-1Cd的处理组合对土壤-植物系统的危害最严重.尽管在短期内,协同作用仅在土壤交换态Cd含量、黄豆茎和根中的Cd含量这3项指标上得到一定程度的体现,但这种复合污染的化学机制和环境效应值得关注,这2种污染物长时期共同作用对土壤-植物系统的影响也值得深入研究.     

土壤镉暴露对玉米和大豆的生态毒性评估

以中国东北黑土为培养基,通过室内急性毒性实验,采用Trimmed Spearman-Karber方法计算EC50值(半抑制浓度),并分析作物的生物累积系数(BAF),定量化评估了土壤中镉对玉米和大豆的生态毒性及生物有效性.测量终点为种子发芽率、根长和幼茎长.结果表明,土壤镉暴露给农作物带来一定的负生长效应.种子发芽率不是评估土壤镉生态毒性的敏感因子,根生长是敏感的毒性测量终点.镉在植株体内的累积及迁移与作物种类和土壤镉浓度有关.玉米植株体内累积了较大量的镉,而大豆植株体内镉由根向幼茎的迁移较为显著.     

Phytoremediation potential of charophytes: Bioaccumulation and toxicity studies of cadmium, lead and zinc

The ability for usage of common freshwater charophytes,Chara aculeolata and Nitella opaca in removal of cadmium (Cd),lead (Pb) and zinc (Zn) from wastewater was examined.C.aculeolata and N.opaca were exposed to various concentrations of Cd (0.25 and 0.5 mg/L),Pb (5 and 10 mg/L) and Zn (5 and 10 mg/L) solutions under hydroponic conditions for 6 days.C.aculeolata was more tolerant of Cd and Pb than N.opaca.The relative growth rate of N.opaca was drastically reduced at high concentrations of Cd and Pb although both were tolerant of Zn.Both macroalgae showed a reduction in chloroplast,chlorophyll and carotenoid content after Cd and Pb exposure,while Zn exposure had little effects.The bioaccumulation of both Cd and Pb was higher in N.opaca (1544.3 μg/g at 0.5 mg/L Cd,21657.0 μg/g at 10 mg/L Pb) whereas higher Zn accumulation was observed in C.aculeolata (6703.5 μg/g at 10 mg/L Zn).In addition,high bioconcentration factor values (> 1000) for Cd and Pb were observed in both species.C.aculeolata showed higher percentage of Cd and Pb removal (> 95%) than N.opaca and seemed to be a better choice for Cd and Pb removal from wastewater due to its tolerance to these metals.