不同方式秸秆还田条件下土壤对Cd2+的吸附性能及固定机制研究

秸秆还田作为广泛推行的农业废弃物资源化利用措施,不仅能培肥地力,增加作物产量,还能固碳减排,修复农田重金属污染。为进一步探明秸秆还田对土壤吸附固定重金属的影响,选择我国黑土(BS)、水稻土(PS)、砖红壤(LS)和红壤(RS)4种典型土壤,开展吸附等温试验,考察粉碎处理(S)、焚烧处理(D)和发酵处理(F)等秸秆还田方式下4种土壤对Cd~(2+)的吸附性能及固定作用。Langmuir拟合结果显示所用土壤对Cd~(2+)吸附量由大到小依次为黑土(4 703～10 598 mg·kg~(-1))、水稻土(2 804～4 100 mg·kg~(-1))和砖红壤(2 387～3 906 mg·kg~(-1));Freundlich拟合参数n值由小到大依次为砖红壤(0.13～0.19)、水稻土(0.28～0.43)、黑土(0.27～0.65)和红壤(0.91～2.74),这表明砖红壤、水稻土、黑土和红壤对Cd~(2+)的亲和力逐渐减弱。不同秸秆还田方式中,就黑土而言,不添加秸秆的对照组Cd~(2+)吸附量最高,为10 598 mg·kg~(-1);就水稻土和砖红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附量(3 109～4 100 mg·kg~(-1))高于其他秸秆处理(2 387～3 290 mg·kg~(-1))和对照组(2 444～2 872 mg·kg~(-1))。就黑土而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-6.40～-5.01 kJ·mol~(-1))最小;就水稻土、砖红壤和红壤而言,秸秆焚烧处理Cd~(2+)吸附能(-16.67～-3.13 kJ·mol~(-1))对照(-10.54～-2.35 kJ·mol~(-1))其他秸秆处理(-10.66～-2.17 kJ·mol~(-1))。由于灰分中含有无机矿物成分且能增加土壤pH,秸秆焚烧处理可以显著增加土壤对重金属的吸附量和亲和力。针对4种供试土壤,粉碎处理、焚烧处理和发酵处理秸秆还田方式均不适合黑土,比较适合有机质含量较低的土壤。添加焚烧处理秸秆可以有效增加土壤对Cd~(2+)的固定量和亲和力。     

壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

多壁碳纳米管与镉复合污染对水稻生长的影响

选取水稻(Oryza sativa)为研究对象,采用营养液水培法,以营养液(0 mg·L~(-1) MWCNTs、0 mg·L~(-1) Cd~(2+))为参照,分析不同浓度梯度下多壁碳纳米管(MWCNTs)单一处理、MWCNTs与Cd~(2+)复合处理对水稻生长的影响.结果表明,MWCNTs单一处理中,水稻幼苗的生长与MWCNTs添加浓度呈明显负相关.低浓度的MWCNTs(1.5 mg·L~(-1))对水稻幼苗的生长产生抑制作用,较高浓度的MWCNTs(≥6.0 mg·L~(-1))会显著(P0.05)抑制水稻幼苗的生长.添加5 mg·L~(-1) Cd~(2+)会增强MWCNTs对水稻幼苗的生长抑制,当MWCNTs浓度从1.5 mg·L~(-1)上升到12 mg·L~(-1),单一处理组与复合处理组相比,水稻幼苗的根系活力分别下降6.4%、10.4%、24.4%和13.9%;水稻幼苗的叶绿素含量显著降低;复合处理组的水稻叶片的POD活性略高于单一处理组,分别高出11.0%、46.1%、5.6%、11.6%;水稻幼苗叶片气孔导度变小、胞间CO_2浓度升高、光合速率减慢.MWCNTs与Cd~(2+)对水稻幼苗的生长具有明显的协同抑制效应.     

Cd~(2+)和Cr~(3+)对崇明东滩湿地土壤碱性磷酸酶的低剂量兴奋效应

为了明确Cd~(2+)、Cr~(3+)与碱性磷酸酶(ALP)活性之间的低剂量兴奋效应关系,以崇明东滩湿地土壤为对象,通过添加不同剂量的外源Cd~(2+)(Cd Cl2)和Cr~(3+)(Cr Cl3),使土壤中w(Cd~(2+))分别为0、0.001、0.01、0.1、1、5、10、20、100和500 mg·kg-1,w(Cr~(3+))为0、0.5、5、50、100、500和5 000 mg·kg-1,观测土壤ALP活性随时间(0、6、12、24、48、72和120 h)的变化特征。结果表明:(1)培养12 h后,Cd~(2+)添加量为1 mg·kg-1时,ALP活性比对照高8.6%(P0.05);当Cd~(2+)添加量大于10 mg·kg-1时,酶活性受到明显抑制。Cr~(3+)添加量为5 mg·kg-1时,ALP活性比对照显著升高22.8%(P0.05);当Cr~(3+)添加量大于100 mg·kg-1时,酶活性显著降低。这表明Cd~(2+)和Cr~(3+)与ALP之间存在典型的低剂量兴奋效应,但效应的表达与两者接触时间的长短密切相关。(2)以培养24 h的土壤样品为例,Cd~(2+)添加量为1和5 mg·kg-1时,ALP的催化效率(Vmax/Km),即最大反应速率(Vmax)与Michaelis常数(Km)的比值为1.7;当Cd~(2+)添加量增加到20 mg·kg-1时,Vmax/Km比降至0.8,而Vmax和Km的值均低于对照。Cr~(3+)添加量为0.5和5 mg·kg-1时,Vmax/Km比为1.7;当Cr~(3+)添加量增至100 mg·kg-1时,Vmax/Km比降为1.4,但Vmax和Km值均高于对照,这表明重金属与土壤酶之间的低剂量兴奋效应机理可能与其离子特性密切相关。     

不同土壤类型中外源汞对白符跳(Folsomia candida)的毒性

参考国际标准化组织(ISO)颁布的跳虫毒性测试方法 ISO11267,分析了汞(Hg)在我国9种典型土壤中对白符跳(Folsomia candida)的急性毒性及繁殖毒性。发现Hg在不同类型土壤中对白符跳的半数致死浓度(LC50)变化为(0.92~1.94)mg·kg-1,而对白符跳繁殖产生影响的半数效应浓度(EC50)变化范围为(0.98~2.43)mg·kg-1,产生10%影响的浓度(EC10)变化范围为(0.29~1.40)mg·kg-1。将土壤的主要理化性质(p H、OM、CEC)与Hg对白符跳的EC50进行相关性回归分析,发现土壤CEC与EC50呈显著正相关关系(r=0.8624,p0.01),随着土壤CEC的增大,Hg的EC50值也趋于升高。因此,土壤CEC可能是导致不同类型土壤中汞对白符跳毒性差异的主要因素。本研究结果可为制定基于我国土壤类型的生态筛选值提供基础参考数据。     

不同钾水平对延胡索幼苗的生理特征和铬吸收影响

为了探讨外源钾(K+)对重金属铬(Cr~(6+))胁迫下延胡索(Corydalis yanhusuo)幼苗的缓解作用,以延胡索块茎为实验材料,采用土培方法,从生理学角度研究不同添加水平外源K+(0~2.78g·kg~(-1))对不同水平Cr~(6+)(0~240mg·kg~(-1))胁迫下延胡索幼苗株高、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性以及延胡索幼苗地上和地下部分对重金属Cr~(6+)积累的影响。结果表明,(1)在0~60mg·kg~(-1)范围内,Cr~(6+)促进延胡索生长,Cr~(6+)处理水平为60mg·kg~(-1)时株高最大,比对照组(未加Cr~(6+))升高了48.65%;而高处理水平Cr~(6+)(60mg·kg~(-1))抑制延胡索生长。添加不同水平外源钾时,延胡索幼苗株高均比对照组(K0)显著增高,在添加0.67g·kg-1(K2)的外源钾时延胡索株高的增幅达到最大,为26.71%~138.21%。(2)随着Cr~(6+)处理水平的增加,延胡索幼苗中可溶性糖含量和CAT活性先增加后下降,MDA含量和POD活性不断增加,SOD活性不断减少。添加不同水平外源钾,与对照组(K0)相比,延胡索幼苗中可溶性糖含量和SOD、POD和CAT活性显著增加,MDA含量显著减少,特别是添加0.67g·kg~(-1)外源钾(K2)时这种显著性最为明显,分别为对照组(K0)的55.24%~180.77%、13.08%~47.39%、8.22%~115.49%、12.73%~89.00%和13.33%~50.44%。(3)延胡索幼苗体内Cr~(6+)积累随Cr~(6+)处理水平增加而增加,且地下部分Cr~(6+)累积大于地上部分,添加外源钾能抑制延胡索对Cr~(6+)的累积,当钾添加量为0.67g·kg~(-1)(K2)时,与对照组(K0)相比,延胡索体内Cr~(6+)的积累量降低了25.26%~50.71%。此外,外源钾对Cr~(6+)从延胡索地下部分向地上部分转移有一定的促进作用。     

Cd~(2+)暴露对斑马鱼肝脏和卵巢抗氧化和免疫系统的影响及蓝LED光预暴露的保护作用

本研究探讨了急性镉暴露(Cd~(2+))对斑马鱼抗氧化和免疫系统的影响及蓝LED光源(LDB)预暴露的缓解作用。斑马鱼均分为2组,分别用白炽灯和LDB处理4周(辐照度为0.9 W·m-2)。4周后每组再分为2个小组,分别在白炽灯下用0和0.97 mg·L~(-1)Cd~(2+)的水体处理4 d。结果表明:Cd~(2+)暴露导致肝脏和卵巢丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)含量的显著升高。在肝脏中,Cd~(2+)暴露下调了铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)和过氧化氢酶(CAT)的酶活和m RNA表达水平,上调了环氧化酶2(COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(i NOS)的表达和酶活。在卵巢中,Cd~(2+)导致Cu/Zn-SOD和CAT的表达,CAT、COX-2和i NOS的酶活显著升高。在卵巢中,LDB预暴露可显著缓解Cd~(2+)引起的MDA和NO含量、Cu/Zn-SOD的表达、CAT的表达和酶活、COX-2和i NOS的酶活的升高。在肝脏中,LDB预暴露不能影响Cd~(2+)引起的MDA和NO含量的升高,但是显著缓解了Cd~(2+)引起的Cu/Zn-SOD和CAT表达和酶活的下降和COX-2和i NOS表达的升高。在这些过程中,核转录相关因子2(Nrf2)和核转录因子-κB(NF-κB)与其目标基因的表达及其抑制因子Kelch样ECH联合蛋白1(Keap1a和Keap1b)和抑制蛋白激酶(IκBαa和IκBαb)显示了紧密的关联性。综上结果表明,斑马鱼急性Cd~(2+)暴露后,机体处于氧化应激状态,导致肝脏和卵巢氧化性损伤和炎症的产生,而LDB预暴露能够改善机体这种不利状态。这个过程可能分别涉及Nrf2和NF-κB诱导的抗氧化和免疫系统。     

重金属和聚苯乙烯微球对卤虫的复合毒性效应研究

微塑料是一类重要的海洋污染物,由于其性质稳定、难以降解,对海洋生态系统具有潜在的危害。微塑料粒径小,比表面积大,容易吸附海洋中的重金属等污染物产生二次危害,因此研究微塑料与重金属的复合毒性效应对于正确评价微塑料的生态风险具有重要意义。本文以卤虫(Artemia parthenogenetica)作为研究对象,考察了10μm聚苯乙烯微球与2种重金属(Cu~(2+)和Cd~(2+))对卤虫无节幼体的单一及复合急性毒性。同时使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了卤虫体内Cu~(2+)和Cd~(2+)浓度随时间的变化情况,比较分析了聚苯乙烯微球对重金属在卤虫体内富集的影响。研究发现,Cu~(2+)和Cd~(2+)单一暴露时对卤虫无节幼体的24 h半数致死浓度(24 h-LC_(50))分别为(1.26±0.15) mg·L~(-1)和(164.5±27.3) mg·L~(-1),与聚苯乙烯微球共同作用时24h-LC_(50)分别为(1.38±0.23) mg·L~(-1)和(178.3±36.4) mg·L~(-1),聚苯乙烯微球的存在显著促进了卤虫对Cu~(2+)和Cd~(2+)的摄入和排出,但并未影响二者急性毒性。研究结果可为海洋环境中微塑料和重金属的生态风险评价提供理论依据。     

镉和铅联合作用对黑腹果蝇发育及抗氧化的影响

作为主要的重金属污染物,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))对生物体具有不同影响和毒作用机制,然而当它们同时存在于机体内常会表现出不同的联合效应,因此研究以上两种重金属的联合作用极其重要。本研究以模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究对象,采用原子吸收、发育实验、酶学测定以及荧光定量PCR评估Cd~(2+)和Pb~(2+)以及二者联合对果蝇的影响。向果蝇分别饲喂不同剂量的Cd~(2+)(0.05、0.1、0.3、0.5 mmol?L~(-1))和Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))以及Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1)),测定果蝇成虫体内Cd~(2+)和Pb~(2+)积累量,以及化蛹率、羽化率、抗氧化能力、金属硫蛋白(metallothionein,MTNs)和谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因的表达水平。结果表明,果蝇中Cd~(2+)和Pb~(2+)浓度随着培养基中重金属浓度的上升而增加,当同时加入Cd~(2+)和Pb~(2+)后,二者积累量进一步增加。单独添加Pb~(2+)(0.2、0.5、1.5、2.9 mmol?L~(-1))或共同添加Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9 mmol?L~(-1))显著降低果蝇化蛹率和羽化率,而Cd~(2+)+Pb~(2+)联合处理较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理表现出更强的效果,且这种效果随着Cd~(2+)/Pb~(2+)浓度的增加而增强。Cd~(2+)+Pb~(2+)处理CAT活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提高。Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2、0.1+0.5、0.3+1.5 mmol?L~(-1))处理组SOD活性较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理,SOD活性无明显变化,但在Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.5+2.9 mmol?L~(-1))处理组中SOD活性显著上升;Cd~(2+)+Pb~(2+)(0.05+0.2 mmol?L~(-1))处理组MDA含量较单独Cd~(2+)/Pb~(2+)处理显著提升,但在处理组Cd~(2+)+Pb~(2+)(1+0.5、0.3+1.5、0.5+2.9mmol?L~(-1))中MDA含量反而较单独的Cd~(2+)/Pb~(2+)处理有所下降。荧光定量PCR结果表明,在Cd~(2+)/Pb~(2+)处理下MTNs和Gsts表达水平显著升高。本研究表明重金属联合作用会对生物体产生不同的毒性效应,而MTNs和Gsts两类基因在生物体重金属胁迫下的解毒机制中发挥着至关重要的作用。     

硼掺杂微介孔碳球对镉的吸附特性及机理

含镉(Cd~(2+))废水不仅来源广泛且毒性强,易对生态环境及人类健康造成极大危害,因此研究水中Cd~(2+)的去除具有重要意义。以蔗糖为碳源,硼酸为掺杂剂,利用水热和化学活化相结合的方法制备了硼掺杂微介孔碳球(boron-doped micro-mesoporous carbon spheres,B-MMPC),并首次研究了硼掺杂量、吸附时间、pH、吸附剂质量、初始质量浓度与温度对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,硼掺杂有利于提升碳材料对Cd~(2+)的吸附效果,B-MMPC-3吸附Cd~(2+)的最佳pH=5,12 h基本达到吸附平衡,温度升高对吸附有利。当碳投加量为40 mg,p H=5,Cd~(2+)初始质量浓度为110 mg·L~(-1),取50 mL Cd~(2+)溶液,在298 K下吸附12 h后,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量高达41.9 mg·g~(-1);且在相同实验条件下,温度升高到308 K和318K时,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量分别是42.9mg·g~(-1)和43.3mg·g~(-1)。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)表征吸附Cd~(2+)前后B-MMPC-3的形貌结构证实,B-MMPC-3为具有微介孔结构的碳球,直径为1-6μm,样品中硼、碳和氧的质量分数分别为6.46%、90.43%和3.11%,比表面积和孔体积分别为672.3m2·g~(-1)和0.36cm3·g~(-1),表面存在着丰富的含氧和含硼官能团。而且,提出了B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附机理主要有静电吸引、孔隙吸附以及O-B-O、C=O、-OH等官能团络合。B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附取得了较好的效果,有利于促进B-MMPC-3在其他重金属废水(铅、铜、铬、砷等)或印染废水(亚甲基蓝、橙黄G、甲基紫等)领域中的应用。     

土壤Cd污染对跳虫Folsomia candida的生态毒性

采矿及冶炼等行为造成了严重的土壤重金属污染,其中Cd污染及其带来的健康风险近年来引起人们的高度重视。利用弹尾目跳虫开展土壤Cd污染的生态毒理研究,对Cd污染土壤的生态风险评价具有重要意义。本研究将跳虫Folsomia candida(F.candida)暴露在不同Cd浓度污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量及回避行为实验来评价重金属Cd污染对跳虫的生态毒性。结果表明,Cd对F.candida的急性毒性LC50值为2 086.93 mg·kg~(-1),慢性毒性的繁殖抑制(28 d)EC50值为224.95 mg·kg~(-1)。此外,Cd对跳虫回避行为影响的EC50(48 h)为721.26 mg·kg~(-1)。可以看出,慢性毒性的EC50值与Cd对回避行为影响的EC50值近似,但远低于急性毒性LC50值。因此,跳虫F.candida的回避行为和繁殖率对Cd污染土壤有较高的灵敏度,可用来表征土壤中Cd的生态毒性。     

氮肥形态对李氏禾富集铜的影响及生理响应

土壤重金属污染是环境和生态领域研究的热点及难点。超富集植物受到土壤各种特性的影响,需要采取强化措施来提高植物修复效率。该文旨在加深对李氏禾(Leersia hexandra Swartz)累积铜的认知,为植物修复铜污染土壤提供理论数据。在土壤中铜污染水平分别为低(100 mg·kg~(-1))、中(300 mg·kg~(-1))、高(500 mg·kg~(-1))时,研究不同氮肥(NH_4)_2SO_4、CO(NH_2)_2、Ca(NO_3)_2、NH_4NO_3处理对超富集植物李氏禾累积铜、植物生长的影响以及生理响应,氮肥按肥土质量比0.3‰以水溶液的形式每周添加1次,李氏禾生长两个月后,收获,进行植株分析。结果表明:在土壤铜污染水平为500 mg·kg~(-1)时,施加Ca(NO_3)_2后李氏禾根、茎、叶中的铜富集量达到最大,分别为6 167.15、1 251.99和975.92 mg·kg~(-1),约为对照处理组的2.5~4.0倍,相对于其他各氮肥处理和对照组差异达显著。在低、中、高Cu污染水平下,施加(NH_4)_2SO_4处理组李氏禾株高均显著高于其他处理组,分别为68.5、65.2和65 cm;CO(NH_2)_2组李氏禾生物量分别为12.75、13.45和11.63 g·10 plants-1;叶绿素质量浓度分别为24.139、22.615、23.752 mg·L~(-1);可溶性蛋白质量分数分别为21.704、23.506和20.940 mg·g~(-1);金属硫蛋白质量分数分别为9 131.06、10 014.02和11 018.04 pg·g-1,均高于其他处理组;而NH_4NO_3处理组李氏禾叶片中丙二醛(MDA)物质的量浓度最少,分别为0.893、0.957和0.859mmol·L~(-1),有效地缓解了铜对李氏禾的损伤。因此,适量施加氮肥可以有效提高李氏禾的生物量以及根、茎、叶各部分铜累积量,增强了李氏禾对铜污染土壤的修复效果。     

不同硬度条件下Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的急性毒性

为研究水体硬度对稀有鮈鲫Cd~(2+)和Cu~(2+)毒性效应的影响,开展了96 h急性毒性试验。试验结果发现,当水体硬度(以CaCO_3计,下同)为50 mg·L~(-1)、250 mg·L~(-1)、450 mg·L~(-1)时,Cd~(2+)对稀有鮈鲫的96 h半数致死浓度(96 h-LC50)分别为4.30 mg·L-1、12.06 mg·L~(-1)、19.99 mg·L~(-1),对应的安全浓度(SC)依次为0.430 mg·L~(-1)、1.206 mg·L~(-1)、1.999 mg·L~(-1);Cu~(2+)对稀有鮈鲫的96h-LC50分别为0.046 mg·L-1、0.148 mg·L~(-1)、0.228 mg·L~(-1),对应的SC依次为0.0046 mg·L~(-1)、0.0148 mg·L~(-1)、0.0228 mg·L~(-1)。计算得到Cd~(2+)对稀有鮈鲫急性毒性与水体硬度的拟合方程为ln 96 h-LC50=0.687 ln H~(-1).243(r=0.998);Cu~(2+)对稀有鮈鲫急性毒性与水体硬度的拟合方程为ln 96 h-LC50=0.727 ln H-5.923(r=0.999),Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的硬度斜率分别为0.687和0.727。这些结果表明,水体硬度可有效降低Cd~(2+)和Cu~(2+)对稀有鮈鲫的急性毒性,且稀有鮈鲫的硬度斜率与其他物种差异较大。在评估不同硬度水体下Cd~(2+)和Cu~(2+)的生物毒性及其生态风险时,应根据测试物种特异的硬度斜率而定。     

锶暴露对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育的影响及其遗传毒性

为探究锶(Sr)对两栖动物的毒性效应,研究了不同浓度(0、0.2、2和20 mmol·L~(-1)) SrCl_2处理对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育及遗传毒性的影响。结果表明,0.2 mmol·L~(-1)Sr~(2+)对肝细胞谷胱甘肽S转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)活性及金属硫蛋白(MT)含量没有显著影响。MT含量在2 mmol·L~(-1)处理组最高,在20 mmol·L~(-1)处理组低于对照组。这表明,Sr~(2+)处理能诱导机体合成MT量的增加,但长时间高浓度处理会导致机体合成MT能力的损害。GST和CAT活性随着Sr~(2+)暴露浓度上升而提高,表明环境中高浓度Sr~(2+)可引起蝌蚪的氧化应激反应。低浓度的Sr~(2+)处理对中华大蟾蜍蝌蚪不产生明显的遗传毒性,并且对生长发育有一定的促进作用;高浓度的Sr~(2+)处理下,蝌蚪红细胞DNA的损伤程度显著增加,蝌蚪的生长发育受到显著抑制。     

不同浓度Cd~(2+)对鲤鱼基因组DNA的影响

鲤鱼(建鲤品种)幼鱼暴露于4个浓度组(0.005、0.05、0.5、5mg/L)的镉离子(Cd~(2+))2d,期间各组的个体均无死亡.用10个RAPD引物对处理后鲤鱼基因组进行扩增,亦未发现有明显的差异扩增条带.但在用甲基化敏感扩增多态性方法研究暴露后鲤鱼肌肉组织的基因组DNA甲基化的变化时发现,5mg/L的Cd~(2+)在d2会使鲤鱼基因组DNA中CCGG区域甲基化发生明显的变化.该组个体1mol后出现大量死亡.另外,0.05mg/L和0.5mg/L Cd~(2+)组个体基因组DNA中CCGG区域甲基化比例2d内略有下降,甲基化位点没有太大改变.说明鲤鱼幼鱼基因组CCGG区域的胞嘧啶甲基化比例在不同浓度Cd~(2+)处理中都比较稳定.低浓度Cd~(2+)条件下鲤鱼主要通过甲基化区域的微调减少Cd~(2+)的生理毒性.高浓度Cd~(2+)处理下,利于基因组DNA甲基化区域发生相当的变化,可能导致一些沉默基因的异常表达.图2表2参31     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

铈对酸雨和镉双重胁迫下小麦生理指标的影响

以小麦永良4号(Triticum aestivum)为材料,通过营养液水培实验,研究了在酸雨和镉的双重胁迫下,铈对小麦幼苗叶片内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性的影响.实验结果显示:pH2.0+10 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+50 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+200 mg·L~(-1) Cd~(2+)三种处理都可明显增加MDA含量,提高SOD活性,降低NR活性,双重胁迫的抑制作用明显,且随着Cd~(2+)的质量浓度增加,抑制程度加重;叶面喷施40 mg·L~(-1)的铈预处理后,MIDA含量下降,SOD活性降低,NR活性上升,显示叶面喷施适当质量浓度铈可以有效降低小麦体内氧自由基含量,减轻膜系统的损伤,提高小麦对氮肥的利用能力,缓解镉和酸雨双重胁迫对小麦幼苗生长与代谢的损伤.数据还显示:适当铈对三个测定指标的修复作用不同,表现为SOD>MDA>NR.     

镉污染环境下中华蚊母树的镉积累与生长及叶绿素荧光动力学响应

以三峡库区优势物种中华蚊母树(Distylium chinense)为试验对象,在其生长土壤中添加不同w(Cd~(2+))(0、2、5、15、30 mg·kg~(-1)),研究植物镉积累、生长高度及叶绿素荧光参数对不同含量镉胁迫的响应。结果表明,中、高含量镉胁迫对植物的生长高度及叶绿素总量具有显著抑制作用;叶绿素荧光参数对植物的耐受性可以进行生理学解释,镉胁迫下植物光反应中心PSⅡ受到可逆性损伤,叶绿素荧光参数Fv/Fm与RET值随胁迫时间先降低后逐渐恢复;添加w(Cd~(2+))为2 mg·kg~(-1)时,根、茎、叶的镉富集系数最大,分别为7.4、8.1和8.2;茎、叶的转移系数最大,分别为1.01和0.94;中华蚊母树具有很强的富集性和转移能力,可以作为镉污染土壤植物修复技术的潜能物种。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。