Cr6+生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.     

锌冶炼-氯碱复合污染区昆虫中的重金属

采集葫芦岛草地中14种昆虫（植食性、杂食性、肉食性）及蚯蚓,测定生物体内汞、镉、铅含量,研究生物体内重金属污染情况.植食性昆虫汞、镉、铅平均含量分别为0.168、 9.19、 12.58 mg·kg^-1;杂食性昆虫汞、镉、铅平均含量分别为0.375、 24.43、 17.71 mg·kg^-1;肉食性昆虫汞、镉、铅平均含量0.928、 29.78、 18.39 mg·kg^-1;蚯蚓平均汞含量为1.923 mg·kg^-1,葫芦岛生物体内重金属污染严重.不同种类昆虫对重金属的富集能力差异较大,蜗牛、蜻蜓对汞的富集能力较高;蜘蛛对镉、铅的富集能力较高.昆虫体内重金属含量顺序为汞<铅<镉.汞、镉、铅含量由低到高的顺序均为植食性昆虫<杂食性昆虫<肉食性肉昆虫,杂食性昆虫与肉食性昆虫平均镉、铅含量之间较为接近.昆虫体内镉、铅含量之间极显著相关,而汞与镉、汞与铅含量之间的相关性较差.表明昆虫体内镉铅具有同一来源,而汞的来源较为复杂.     

基因重组细胞监测重金属污染物的实验研究

研究用基因重组细胞快速评价重金属污染物对健康的危害,采用分子生物学方法,将亲电性化学反应元件(EPRE)与TK基本启动子和编码虫荧光素酶(LUC)基因相融合,构建成EPRE调控的LUC报告载体,将其转染于HeLa细胞.并将该细胞作用于不同浓度的NaAsO₂、CdCl₂和HgCl₂,用荧光素酶试剂盒物测量LUC的表达量.结果表明,EPRE调控的LUC报告载体框架正确;LUC的表达量与3种受试物具有明显的剂量效应关系,细胞对3种受试物敏感性为As³⁺>Cd²⁺>Hg²⁺.     

检测重金属离子的酶膜生物传感器的构建

基于重金属对脲酶的特异性抑制作用,研制了可测定重金属离子的电位型酶膜生物传感器。论文考察了脲酶浓度、戊二醛浓度、温度和固定化时间等因素对电位响应的影响,获得了最佳的酶固定化条件,即酶浓度为0.8mg/mL,戊二醛为2.5%,温度为28℃,固定化时间为2h时酶固定化效果最好。同时还初步研究了该生物传感器的响应性能和再生能力。     

汞污染粮食诱导大鼠海马c-FOS蛋白表达

为了探讨我国典型汞污染地区汞污染生物效应 ,并尝试应用即刻早期基因c-fos表达变化早期预报典型汞污染地区汞神经毒性的可行性 ,本文应用免疫组织化学方法研究了实验粮食饲喂后 ,大鼠海马c-FOS蛋白表达变化 .结果表明污染粮食显著诱导大鼠海马c-FOS蛋白表达 ;在饲喂过程中硒与汞有拮抗效应 .初步推断 ,即刻早期基因c-fos表达变化可以作为汞污染地区汞神经毒性检测和评价效应指标 .     

防治规划的目标及任务

2011年2月,《重金属污染综合防治十二五规划》获得国务院正式批复,成为首个获批的十二五规划.总量控制5种重金属:汞、铬、镉、铅和类金属砷.     

漂浮阴极SMFC传感器产电信号对不同重金属污染的响应特征及机制研究

我国十分重视对突发性水污染事件的监测和处置.本研究设计了一种实时在线监测重金属污染事件的漂浮阴极沉积物-微生物燃料电池传感器(漂浮阴极SMFC传感器).该传感器阳极埋设在淹水土壤中,阴极漂浮在水面作为污染响应元件,并向阴极分别加入Zn²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Cr⁶⁺溶液以模拟水体重金属污染事件,以探究该传感器电信号对不同重金属污染的响应特征及机制.结果显示,Cu²⁺和Cr⁶⁺污染引起传感器出现明显的电压峰,而其他5种重金属污染则未引起明显的电信号响应.该传感器电压信号对Cu²⁺污染的最低检测限为5 mg·L^-1,灵敏度为1.06 mV·L·mg^-1,线性范围为5～40 mg·L^-1;Cr⁶⁺污染的最低检测限为40 mg·L^-1,灵...     

微生物全细胞传感器在重金属生物可利用度监测中的研究进展

传统的物理化学方法主要用于测定环境重金属的总量,微生物全细胞传感器可以对土壤及水体环境的重金属生物可利用度进行监测.此外,微生物全细胞传感器还具有操作简单、快速、经济的特点,适用于污染事件的应急监测.微生物全细胞传感器的生物学元件主要由MerR、ArsR、RS等家族的金属调控蛋白和gfp、lux、luc等报告基因组成.调控蛋白、报告基因与微生物全细胞传感器的灵敏度、特异性和监测特点有关.受pH、金属螯合物及检测条件等因素的影响,不同的环境条件下的重金属生物可利用度是不同的.增加重金属在微生物细胞内的累积,进行调控蛋白的分子生物学改造,优化检测条件是提高传感器灵敏度、特异性和准确性的可行方案.实现污染物的原位和在线监测是微生物全细胞传感器的主要发展方向.     

转枣树金属硫蛋白基因拟南芥对镉的耐受性研究

对转枣树金属硫蛋白(MT)基因拟南芥植株与非转基因对照组拟南芥对重金属镉的耐受性进行了研究,为实现用转基因生物法治理环境中重金属污染提供依据。采用水培实验,比较了转基因拟南芥与对照组拟南芥对镉的吸收情况。实验表明:经0.1 mol/L镉处理24 h和48 h时,转枣树MT基因拟南芥根部对镉的吸收量分别为22,323 mg/L,地上部分为513,667 mg/L,明显超过对照组(根部93,107 mg/L;地上部分323,437 mg/L);0.001 mol/L镉浓度处理下,转MT基因拟南芥对镉的富集系数为92.0%,而对照组仅为47.3%;转枣树MT基因拟南芥对镉的转移系数为1.053~3.473,因此转MT基因拟南芥属于镉超富集植物,转枣树MT基因显著地提高了拟南芥对重金属镉的耐受性。     

达州市稻米重金属污染状况及健康风险评价

重金属通过食物进入人体,经过长期累积对人体健康产生潜在威胁。为了调查达州市稻米重金属污染情况及对人体健康的影响,采用单因子污染指数法、综合污染指数法对达州市稻米中铅、镉、砷和汞的污染状况分析,并采用暴露评价法和个人最大超额危险评价模型分别对居民食用该区域稻米致癌重金属和非致癌重金属进行健康风险评价。结果显示铅和汞的健康风险指数小于1,对人体健康的影响不明显;镉和砷的平均个人致癌年风险值低于美国环保署推荐的最大可接受水平。     

典型入海河口海域水环境健康风险评价-以辽河口为例

通过现场海水采样、室内样品处理和数据分析,对辽河河口水体中的Cd、Cr、As、NH₃-、Hg、Cu和Pb等七种金属45个监测站位进行了调查研究,并采取美国环保局推荐的健康风险评价模型对辽河河口的水环境进行了初步的健康风险评价。结果表明,金属的浓度范围分别为Cd:0.23~0.93μg/L,Cr:0.8~8.3μg/L,As:0.29~0.51μg/L,NH₃-:7.59~322μg/L,Hg:0.007~0.135μg/L,Cu:2.4~6.2μg/L,Pb:0.11~0.69μg/L;基因毒物质（Cd、Cr、As）对人体健康危害的个人年均风险要远远大于躯体毒物质（NH₃-、Hg、Cu、Pb）,其中Cr对人体健康危害的个人年均风险最大。并把水环境的综合影响情况划分成了5个等级,影响最为严重的区域是研究区域的西北部,主要原因是该区域是大凌河口区域。     

崇贤镇土壤重金属污染状况分析与治理对策

针对崇贤镇土壤频繁遭受工业企业污染的实际情况,对其辖区内土壤重金属含量开展检测,进行污染综合评价分析。结果表明:在崇贤镇土壤中,存在着不同程度的镉、汞、镍和锌等重金属含量超标,土样超标率分别为19.7%、14.2%、12.2%和2.9%;土壤污染综合指数≦0.7(清洁)的土样占54.0%,在0.7~1.0之间(尚清洁)的土样占35.8%,在1~2之间(轻度污染)的土样占10.2%。并提出了整顿供应污染企业、实行污染土壤修复、调整优化种植结构、加强农产品质量安全监管等对策措施。     

近20年来鄱阳湖流域泛滥平原沉积物微量元素含量与污染变化

查明鄱阳湖流域微量元素的污染状况、识别其潜在来源并评估生态风险,对制定保护流域生态系统的有效策略至关重要.为了全面了解鄱阳湖流域5条主要支流泛滥平原沉积物中Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn、Cr、Ni、Mn、Sb、W和Sn等12种微量元素间隔近20 a的含量、污染水平和生态风险的时空变化状况,采用富集因子（EF）和修正综合污染指数（MPI）评价了微量元素的污染水平,应用潜在生态风险因子（E_r）和修正生态风险指数（MRI）量化了微量元素引发的生态风险,并对污染水平显著变化区域的污染源进行了分析和探讨.研究结果显示,近20年来,鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中Cd、Zn、Mn、W和Pb含量分别升高了134%、26%、41%、25%和8%,Hg、As、Cr、Ni、Sb和Sn含量分别降低了35%、15%、22%、10%、14%和13%,Cu含量无明显变化;饶河、赣江和信江流域的Cd含量分别升高了331%、151%和107%,抚河、赣江和修水流域的Hg含量分别降低了87%、41%和40%;其污染变化主要表现为Cd污染加剧和Hg污染降级,整个赣江流域Cd污染升级至中度和中度-重度,饶河乐安江Cd污染升级至重度,抚河流域Hg污染降至无或轻微;Cd污染加剧导致综合污染升级,极度和重度污染点位比例由17%升至33%;极高生态风险点位的比例由11%升至22%,其高MRI贡献率元素由Hg变为Cd,源于Hg污染的极高生态风险点降至中等生态风险.鄱阳湖流域泛滥平原沉积物中微量元素的显著污染变化主要源于矿产开发与冶炼、工业和农业生产等人为活动.研究成果可为河流污染防治和流域生态系统的优化管理提供科学依据.     

洋葱假单胞菌抗汞质粒的研究

用一种改良的方法提取洋葱假单胞菌的抗汞质粒,经过电泳分析,该质粒分子量约1.21×107D,23kb,把纯化的质粒直接转化至大肠杆菌E.coliDH5中,在含100μg/mL的氨苄青霉素和30μg/mL HgCl2的肉汤平板上筛选转化子的抗汞菌株,从生长测定表明,含有抗汞质粒的E.coliDH5α转化株可在含60μg/mL HgCl2的培养基中生长良好,且有较强的去汞功能。质粒经限制性内切酶BamHI、EcoRI、PastI分别酶切,均无酶切位点,且大肠杆菌E.coliDH5α能稳定保存上述质粒。     

用秀丽小杆线虫监测厦门岛海水水质

首次采用野生型秀丽小杆线虫( Caenorhabditis elegans )与带有HSP16启动子的转基因虫株分别对厦门岛附近5个站位的表层水样污染程度进行了监测,二者研究结果具有相关性,但采用转基因秀丽小杆线虫大大缩短了监测时间,提高了灵敏度.这是国内应用模式生物秀丽小杆线虫对环境及污染物的监测研究的首次报道.     

城市道路及隧道空气中元素汞分布特征的研究

近年来随着城市交通基础建设的发展,汽车保有量的大幅增加,化石燃料的燃烧也随之增加,城市空气质量面临新的挑战。其中,大气汞污染受到越来越多的关注。文章利用Lumex RA-915和多功能汞分析仪,应用原位检测方法在隧道行车中和道路旁2 m远处,测定了城市隧道及道路周边空气中的元素汞的分布,初步研究了地面交通汞排放对周边环境中元素汞分布的特征的影响。结果表明:隧道内各点的大气汞浓度变化较小,并与通风情况有关;当隧道外自然风风速较大时,隧道内外大气中元素汞浓度均明显降低,从10~17ng/m3降低到4~8 ng/m3。地面道路旁大气元素汞的分布随汽车行驶状况、温度和昼夜变化而变化。中午大气中汞浓度较低,而傍晚较高;从白天至晚上呈上升趋势,从10.8 ng/m3和16.4 ng/m3升高到15.7 ng/m3和19.4 ng/m3;气温越高,大气中的汞浓度也越高;路口汽车怠速时汞浓度较高。因此,应加大交通排放对城市大气汞污染贡献的关注。     

A GFP-based bacterial biosensor with chromosomally integrated sensing cassette for quantitative detection of Hg(II) in environment

A mercury biosensor was constructed by integrating biosensor genetic elements into E. coli JM109 chromosome in a single copy number, using the attP/attB recombination mechanism of λphage. The genetic elements used include a regulatory protein gene (merR) along with operator/promoter (O/P) derived from the mercury resistance operon from pDU1358 plasmid of Serratia marcescens. The expression of reporter gene gfp is also controlled by merR/O/P. Integration of the construct into the chromosome was done to increase the stability and precision of the biosensor. This biosensor could detect Hg(II) ions in the concentration range of 100-1700 nmol/L, and manifest the result as the expression of GFP. The GFP expression was significantly different (P ≤ 0.05) for each concentration of inducing Hg(II) ions in the detection range, which reduces the chances of misinterpretation of results. A model using regression method was also derived for the quantification of the concentration of Hg(II) in water samples.     

铊的水地球化学及环境影响

铊(Tl)是一个典型的毒害金属元素,其对哺乳动物的毒性高于Hg、Cd、Cu、Pb、Zn等元素。Tl在自然水体中存在两种氧化状态:Tl+和Tl3+,通常主要以Tl+形式存在。Tl+易随地下水或地表水的流动而迁移到更远的距离,但在较强的氧化环境中,Tl+能够氧化成Tl3+形成Tl(OH)3的沉淀,可以制约水环境中Tl的总含量。Tl可以通过饮用水进入人体,其中Tl+在人体的酶化反应过程中可以置换K+,并与酶产生很强的亲和力,从而诱发Tl的毒害效应。活性铝净化法、离子交换法和NaCl溶液可以用来去除饮用水中的Tl。基于Tl的毒害性,Tl所产生的水环境问题应该引起重视。     

离子浮选-分光光度法测定水中痕量镉

依据离子浮选分离法的摹本原理,提出了用分光光度法测定水中痕量镉的方法。用聚氧化乙烯(23)月桂醚作镉离子的捕收剂,快速而选择性地富集于气液界面,在最佳的体系条件下,取水样1L,检测限可低至0.03μg,相对标准偏差为10.2%,标准加入回收率达90%~110%,分析一次样品仅需40min。