大气对流层的臭氧对农作物的危害与损失

在加拿大多伦多市最近召开的第三次北美化学品会议上,两位科学家宣称,采用测定正常的植物与受到臭氧影响的植物之间硬度、韧度和破碎强度的差异,可以在明显地观察到植物结构或产量变化之前,通过试验即能说明臭氧对植物的危害程度,从而估算其所带来的经济损失。例如,牧草在臭氧含量为15ppm     

臭氧对植物的影响及防护

臭氧是一种强氧化剂,即使在很稀浓度下,对植物也都有毒害作用。五十年代,北美农林业中出现一些莫明其妙的病害。例如烟草的“气候斑病”、葡萄叶的“点彩病”、洋葱的“枯顶病”、松叶的“烧尖病”和“X病”等,追查其原因,是由光化学烟雾特别是臭氧引起的。这就引起了人们研究臭氧对植物影响的兴趣,研究的范围几乎涉及到植物学科的各个领域。     

三种植物对UV-B辐射和臭氧污染的电生理响应

研究了仙人掌、芦荟和假明镜对紫外线UV-B辐射和臭氧胁迫的电生理响应。不同植物在不同胁迫下电生理响应不同,反映了植物对UV-B辐射和臭氧胁迫的敏感程度和耐受性存在差异。对UV-B辐射胁迫的耐受性从弱到强依次为假明镜、芦荟和仙人掌。对臭氧胁迫的耐受性从弱到强依次为仙人掌、假明镜和芦荟。植物电生理的测量能在一定程度上反映植物对胁迫的敏感性和耐受性。我们的研究结果表明,可望通过研究植物的电信号响应来筛选监测环境变化的指示生物,还有望用来预测全球污染日益严重的形势下植物群落结构的演替趋势。     

国外动态

·臭氧对植物的危害·当汽车排出的废气及含氮氧化物、烃等工业排出物与阳光发生光化反应时,就会产生臭氧。这种臭氧对植物的危害比酸雨还大。植物叶子一旦受到臭氧的污染,就会早衰、变色、甚至死亡。据美国植物病理学家的统计,自1980年以来,美国由臭氧造成的植物损失,每年可达10亿美元左右。经研究发现,当臭氧浓度为0.05ppm时,谷物和蜀黍类植物可损失1.5％,大豆和花生将损失12％;当臭氧浓     

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

模拟酸雨和臭氧对室内苜蓿产量和质量的影响

在温室条件下将苜蓿(Medicago sativa L.cv“Saranac”)暴露在pH值为5.6和3.0的模拟酸雨中,每周1—2次。加或不加臭氧(范围为98—294ug/m~37小时/每日)每周一次。据报导对斑豆具有抗氧化作用的杀虫剂—二嗪农(0.0—二乙基—0—(2—异丙基—6—甲基—4—嘧啶基)硫逐磷酸酯)首次在这些试验中使用,但是没有观察到它对臭氧危害的保护作用。每周一次模拟雨和臭氧连续两个月以上,单就苜蓿的收获量上看,未发现产量减少的现象。每周经两次模拟酸雨处理,且连续进行两个收获期以上,其收获量并未因酸度增加而明显减少。在全部试验中暴露在酸雨和臭氧下的植物干重百分比或是增加或是无影响。与对照植物相比较,经pH 值为3.0的酸雨处理的植物,其饲料质量指标:N 百分比减少了18—37%,这一数据揭示了模拟酸雨和臭氧对苜蓿的产量和质量没有联合影响。     

大气中的臭氧浓度

大气中的臭氧(O_3)的90％都分布在同温层中,其最大浓度在离地面15～25公里上空。由于近年来大气中可以破坏臭氧的化学品诸如氟氯烃类(CFCs)等的浓度不断增加,它们进入同温后在紫外线作用下分解出氯原子(Cl)对臭氧起催化破坏作用的结果使同温层中的臭氧不断受到     

臭氧和二氧化硫对冬小麦产量的影响

美国柯奈尔(Cornell)大学植物资源研究所,在最近两年连续的研究中,将冬小麦曝露在只有氧气或臭气或二氧化硫单独存在,以及在后二者共同存在的大气环境中,分别评定了冬小麦的产量在这些不同条件下所受到的影响。试验的结果证明:曝露在有臭氧的条件下会带来严重的后果,冬小麦产     

基于大气污染影响的室内臭氧污染特征研究

当前臭氧已成为仅次于PM_2.5的影响中国空气质量的重要因素,特别是在夏季已经成为影响空气质量的首要污染物。臭氧污染不仅能对人体呼吸道、肺、心血管以及免疫系统造成严重的影响,还能与人体表面皮脂、建材表面、室内化合物反应引发室内空气二次污染。由于现代人平均90%以上的时间在室内活动,室内臭氧污染暴露的危害要远远大于室外臭氧污染暴露,但同时室外臭氧又会对室内臭氧污染产生影响,因此掌握室外大气污染影响下的室内臭氧污染特征是控制室内臭氧污染的重要前提。为此,该文研究了五大气候区共20个典型城市的室内臭氧浓度特点,并进一步基于室外大气污染影响和I/O比预测分析了在开窗时间、换气次数和臭氧沉积速度影响下的室内臭氧污染水平特征。研究结果表明,开窗时间和换气次数与室内臭氧浓度呈正相关,臭氧沉积速度与室内臭氧浓度呈负相关。此外,寒冷地区室内臭氧污染最严重,温和地区室内臭氧污染水平最低。     

植物对空气污染的反应

许多人都担心空气污染给人体健康带来危险,然而空气污染问题的另一方面是损害了许多植物种类,但这一方面却没有受到足够的重视。严重的空气污染影响植物的生长、产量和质量。这种影响往往造成巨大的损失。空气污染物以多种多样的物理状态和化学构成出现(见表1)。有些气态污染物如二氧化硫(SO_2)、氟化氢(HF)作为毒害植物的化合物都出自同一来源(表2)。其它化合物如臭氧(O_3)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)是一代污染物如二氧化氮(NO_2)、烃类在阳光紫外线的作用下产生化学反应在大气中生成的二代污染物。 1982年以来科学家已仔细测定了空气污染物对植物的各种影响。空气污物直接     

Interactive effects of ozone and powdery mildew (Sphaerotheca fuliginea) on bottle gourd (Lagenaria siceraria)

Interacting effects of ozone at 0.05, 0.1 and 0.2 ppm and powdery mildew infection were studied with respect to the growth, flowering and fruit-setting of bottle gourd, and ozone injury, fungal colonization, conidia size and germination. Intermittent exposure in closed-top chambers to ozone at 0.1 or 0.2 ppm, and infection by Sphaerotheca fulginea, each caused significant suppressions of plant growth, flowering and fruit-setting. Fungal colonization was increased by exposures to 0.05 ppm ozone, but decreased by 0.2 ppm ozone. Less browning and necrosis (symptoms of ozone phytotoxicity) appeared on the leaves of mildew-inoculated plants exposed to ozone at 0.1 and 0.2 ppm. Conidia collected from plants exposed to 0.1 and 0.2 ppm were smaller, contained fewer fibrosin bodies and showed poor germination in-vitro. Fumigations with ozone at 0.05 ppm increased the germination of conidia collected from the exposed plants or of the conidia directly exposed to ozone on glass slides in microgas exposure cabinets. Distortion and wall rupturing of the conidia were induced by exposure to ozone at 0.2 ppm for 12 h. Ozone at 0.05 ppm and S. fuliginea jointly suppressed the root and shoot growth of bottle gourd significantly more than the sum of individual effects (synergistic interaction). The fungus infection partially protected the plants from injury by ozone at 0.2 ppm, and exposure to ozone at 0.2 ppm inhibited fungal development. Antagonistic reductions of damage to bottle gourd growth by simultaneous mildew infection and ozone at 0.2 ppm were observed. The study revealed that powdery mildew infection may become severe on bottle gourd grown in areas polluted with mild level of ozone (0.05 ppm) whereas, at 0.1 ppm O₃ or more, the disease will be suppressed.     

氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响

在水-土环境中,单一物质引起的污染很少,绝大多数污染是多种污染物质共存所造成的.利用碘量法测定溶解氧,研究了氨氮与镉单一和复合作用对沉水植物穗花狐尾藻和轮叶黑藻光合能力的影响.结果显示,氨氮浓度在4.0 mg·L^-1时,对轮叶黑藻有较强的胁迫作用,表现为光合作用的产氧量与呼吸作用的耗氧量均下降,而此浓度对穗花狐尾藻没有表现出胁迫作用;当镉处理浓度为0.2 mg·L^-1时,镉对2种沉水植物都表现出明显的胁迫效应,且对轮叶黑藻的胁迫作用更强;当镉与氨氮复合作用时,对轮叶黑藻产生联合毒害作用,但对穗花狐尾藻毒害作用较轻,可能原因是穗花狐尾藻所含的粗纤维比轮叶黑藻少,细胞壁上能结合重金属的位点较少,所以吸附的镉相应减少,毒性较小.实验结果表明在进行湖泊水生植物修复时,相对于轮叶黑藻,穗花狐尾藻更适合作为生态恢复的先锋物种.     

库布齐沙漠油蒿灌丛土壤呼吸速率时空变异特征研究

利用Li-840红外气体分析仪和Li-6400-09土壤呼吸气室组装而成的动态密闭土壤呼吸测定系统,于2006年生长季对内蒙古库布齐沙漠油蒿(Artemisia ordosica)生态系统2种不同类型土壤的土壤呼吸速率进行了野外测定,分析了日动态、季节动态及其对环境因子的响应,并阐述了油蒿灌丛空间异质性的特征.结果表明,油蒿灌丛的土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线,在12:00左右有最大值.在适宜的水分和温度条件下,生长季里土壤呼吸速率在7～8月份出现最大值.土壤呼吸速率的季节动态与土壤含水量有显著的相关关系,表明水分是限制生长季干旱区灌丛土壤呼吸的最重要因子,分别可以解释油蒿冠幅下土壤和裸地的土壤呼吸速率2006年主要生长季节(5～9月)变化的75%和77%.油蒿灌丛土壤呼吸速率在空间尺度上存在着显著的异质性.油蒿冠幅覆盖下的土壤呼吸速率季节平均值为(155.58±15.20) mg·(m²·h)^-1,要显著地大于灌丛间裸地的数值(110.50±6.77) mg·(m²·h)^-1.2种不同类型土壤的土壤呼吸速率是由于根生物量的差异引起的,根生物量可以解释2006年生长季库布齐油蒿灌丛土壤呼吸速率空间异质性的43%.结果表明,在植被覆盖度异质性较大的灌丛生态系统中,要准确定量生态系统碳的释放时,必须充分考虑小尺度上土壤呼吸的空间异质性.     

Effects of Oxalis pes-caprae L. invasion in olive groves

The present work aimed at studying the effect of Oxalis pes-caprae invasion in the herbaceous understory of olive groves in the island of Lesvos, Greece. The number of species, their biomass and dead plant material production was followed throughout the vegetative period in invaded and non-invaded plots. Species richness in the area invaded by O. pes-caprae gradually declined and was significantly smaller in comparison with the natural vegetation. Although biomass was equal in the invaded and non-invaded areas 1 month after germination, annual net primary production (NPP) was three times smaller in the invaded than the non-invaded area. Moreover, aboveground dead plant material of O. pes-caprae decomposed faster than a mixture of litter species of the natural vegetation. Lower biomass production in combination with increased decomposition rates of O. pes-caprae is expected to lead to reduced soil C sequestration in invaded areas. It was concluded that although O. pes-caprae does not add a new life form or functional type to the invaded herbaceous system it has considerable impacts on the diversity and ecosystem functions in olive groves.     

模拟海平面上升和氮负荷增加对河口感潮沼泽湿地CO2垂直交换的影响

海平面上升和氮负荷增加是入海河流河口面临的两个主要全球性环境问题.揭示河口潮滩沼泽湿地CO₂垂直通量对二者及交互作用的响应,对于科学评估全球变化背景下的河口潮滩沼泽湿地生态系统蓝碳功能具有重要的科学意义.本研究以闽江河口鳝鱼滩中潮滩短叶茳芏湿地为研究对象,在野外原位实施模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用的实验处理近1年后,在2019年冬季各月的大潮日白天涨潮前、平潮期及落潮后3个阶段,运用透明静态箱（或遮光布遮光）+Li-6800光合作用仪对短叶茳芏湿地生态系统净CO₂交换（NEE）和生态系统呼吸（ER）进行测定.结果发现,与对照处理相比,冬季尺度3种处理下短叶茳芏湿地生态系统NEE均显著增加;模拟海平面上升影响下短叶茳芏湿地生态系统ER无显著变化;氮负荷增加及二者交互作用下,短叶茳芏湿地ER均显著增加.模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用情景下,短叶茳芏湿地生态系统总初级生产力（GPP）均明显增加.研究表明,在未考虑甲烷排放的情景下,即使在冬季,海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用将可能增加亚热带河口潮滩半咸水沼泽湿地的碳汇功能.     

产色链霉菌(Streptomyces chromogenes)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)转化NO3-的研究

筛选出２株真菌,产色链霉菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｃｈｒｏｍｏｇｅｎｅｓ）和立枯丝核菌（Ｒｈｉｚｏｃｔｏｎｉａ ｓｏｌａｎｉ）具有转化ＮＯ３＾－的活性。它们的生比枯草芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）还强。产色链霉菌和立枯丝核菌将ＮＨ４＾＋转化为ＮＯ３＾＿的机理也不同于真菌尖孢镰刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ）必需有ＮＯ３＾－或ＮＯ２＾－的诱导才具有活性,它们可直接将硫     

叶用油菜和孔雀草间作对植物生长和镉累积的影响

为揭示镉（Cd）低积累作物与超富集植物间作对Cd污染土壤安全利用和提取修复的作用,通过盆栽试验,将两种Cd累积能力不同的叶用油菜（Brassica chinenesis L.,低积累油菜华骏和普通油菜寒绿）与4种孔雀草（Tagetes patula L.,矮杆红花、矮杆黄花、高杆红花和高杆黄花）间作,研究间作措施对两类植物生长、光合作用参数、Cd累积以及土壤有效态Cd和可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,与单作相比,间作后油菜生物量显著降低,孔雀草生物量显著升高.间作处理中油菜叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较单作均显著降低.华骏与矮杆红花间作时,华骏地上部Cd含量较单作显著降低14.5%,矮秆红花地上部Cd含量显著增加36.5%;其余间作处理下油菜地上部Cd含量均显著升高或无显著变化,而孔雀草地上部Cd含量无显著变化.间作处理下,油菜地上部Cd累积量较单作处理显著降低,孔雀草地上部Cd累积量显著升高.间作处理下土壤Cd提取率与孔雀草单作处理无显著差异.油菜地上部Cd含量与土壤有效态Cd以及DOC含量分别呈极显著和显著的正相关关系.总之,Cd低积累油菜华骏与孔雀草矮杆红花间作组合表现最佳,在Cd污染菜地土壤的修复和安全利用中有较好的应用价值.     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

一个沿海城市大气臭氧的本地生成过程及其对前体物的敏感性

在威海市两个采样点用苏码罐采集了全空气样品,利用三级冷阱预浓缩-GC/MS方法离线测定了空气样品中109种大气挥发性有机物(VOCs).使用基于观测的MCM机理大气化学模式(OBM-MCM)分析了大气臭氧生成对VOCs组分的敏感性及本地生成过程.结果表明:观测期间两个采样点的总挥发性有机物(TVOCs)平均浓度分别为27.84×10~(-9)和17.85×10~(-9),对TVOCs贡献最大的均是烷烃.模拟分析表明,大气臭氧生成与前体物的控制关系存在空间差异性,在一个观测点受VOCs控制,而在另一个观测点受NO_x和VOCs共同控制;模拟结果还表明,臭氧生成对活性烃类最为敏感,但是,含氧有机物、卤代烃和高碳烷烃对臭氧生成的影响和贡献也不可忽视;此外,计算了日平均臭氧净生成速率P(O_3)_(net),分别为6.41×10~(-9) h~(-1)和3.22×10~(-9) h~(-1),臭氧的本地生成过程扮演重要角色.     

共培养体系中石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响

研究共培养体系中2种大型海藻石莼(Ulva pertusa)和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)的鲜组织和培养液滤液对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响.结果发现:①石莼和江蓠均能明显影响赤潮异弯藻生长,鲜组织的作用更明显,能在短时间内完全灭杀共培养的赤潮异弯藻;石莼对微藻的影响强于江蓠的作用.②除菌作用和补充充足的碳酸盐不能消除或缓解石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响,说明细菌和碳限制不是导致大藻对微藻作用的原因.③对共培养体系中硝酸盐和磷酸盐的跟踪测定结果显示,营养盐限制不是造成石莼对赤潮异弯藻影响的原因,但却在江蓠的作用中起重要作用.当向江蓠体系中补充f/2营养盐后发现,充足的营养盐能够减轻但不能完全消除江蓠对赤潮异弯藻生长的影响.另一方面,石莼的起始浓度与其对赤潮异弯藻的生长影响之间存在明显的相关性,石莼的起始浓度越高,对赤潮异弯藻的影响越明显.④实验初步说明,石莼可能通过相生相克作用影响共培养体系中赤潮异弯藻的生长,而相生相克和营养竞争的共同作用是导致江蓠作用的根本原因.