抗氧化酶基因作为多环麝香污染分子标志物研究

为研究土壤中低剂量合成麝香暴露的分子毒理效应,以蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因为供试基因,建立mRNA表达水平的Sybr GreenⅠ荧光定量PCR检测方法;并且采用自然土壤染毒实验,检测了吐纳麝香(AHTN)或佳乐麝香(HHCB)胁迫诱导SOD、CAT mRNA的表达水平变化.序列同源性比较与熔解曲线分析表明设计的引物适合供试基因mRNA的检测.SOD与CAT基因构建的荧光定量标准曲线的线性关系分别为0.997和0.994,且PCR扩增效率均接近于100%,故可实现两基因mRNA表达的相对定量分析.土壤染毒暴露28 d后,丙二醛(MDA)含量水平显著升高,表明自由基诱导的细胞氧化损伤是AHTN或HHCB毒性效应的主要途径方式.SOD、CAT mRNA总体表现为上调表达趋势,且表达量与MDA含量呈显著正相关,表明抗氧化酶基因的诱导表达与氧化应激水平有关联.而且,SOD、CAT mRNA表达水平与AHTN或HHCB浓度存在正相关剂量-效应关系.综上表明,SOD与CAT基因可成为潜在的分子生物标志物,用于表征合成麝香污染暴露水平及其毒理效应.     

化学与工程措施强化重金属污染土壤植物修复

作为植物修复的辅助措施,化学方法强化与工程技术强化能有效提高土壤重金属污染的修复效率.综述了化学方法与工程技术强化重金属污染土壤植物修复的研究进展,重点讨论了络合强化技术和基因工程技术用于强化植物修复的基本原理、相关化学物质或基因、主要技术步骤、存在问题以及解决方法,并在此基础上提出了今后研究的展望.     

铅低积累大豆的筛选及铅对其豆中矿物营养元素的影响

筛选和培育铅低积累作物品种已被用来降低铅流入到人们的食物链中.本实验采用盆栽方法,研究了16个选定的大豆品种在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下的生长反应,并评估其对铅的耐性.结果表明,在两个铅处理(500和1500 mg·kg-1)下,大豆中Pb含量有显著差异(p0.05),其平均值分别为0.19和0.27 mg·kg-1.在两种Pb梯度处理下富集系数的范围分别为0.003~0.014和0.002~0.012.16种大豆品种的富集系数在两种Pb梯度处理下均小于0.02,且存在显著差异(p0.05),表明大豆吸收的Pb主要积累在根部.大豆品种:垦丰16号、绥农28号、中黄35号和黑河35号被发现符合低铅积累大豆品种的标准.这4个品种的大豆被进一步用于评估Pb和其他矿质营养元素之间的相互作用,如Ca、Cu、Fe、Mg、Mn和Zn.土壤中Pb含量会影响大豆对微量矿物营养元素的吸收,表现为土壤中高剂量Pb能抑制大豆对Ca、Cu、Fe、Mg和Zn的吸收,同时增加其对Mn的吸收和积累.     

Cd、豆磺隆胁迫下黑土-小麦系统中酶活性的动态变化

利用盆栽试验研究了Cd单一污染和Cd-豆磺隆复合污染作用下黑土-小麦系统中脲酶(Urease)和过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化,尤其是考察了小麦整个生育期内(主要分为拔节期、开花期和成熟期)这2种酶活性的动态变化规律.结果表明,无论是在有或无豆磺隆胁迫时,随着Cd污染浓度的增加,脲酶活性呈现出明显的下降趋势,过氧化氢酶活性变化相对于脲酶比较稳定.通过拟合方程可知,脲酶和过氧化氢酶活性变化在一定程度上可以反映Cd或Cd-豆磺隆的污染状况,如果用酶活性指示Cd和豆磺隆污染程度时需适当考虑作物的不同生育期以及Cd和豆磺隆污染的关系.在小麦的整个生长期内,当Cd含量为2～30 mg·kg-1时,无论是Cd单一污染还是Cd-豆磺隆复合污染,脲酶活性均呈现出由拔节期到开花期升高、由开花期到成熟期下降的趋势;而在高含量(＞30 mg·kg-1)Cd作用下,酶活性的这种变化趋势表现的较弱.     

一株苯并[a]芘降解菌-紫茉莉联合修复污染土壤的研究

从长期受多环芳烃(PAHs)污染的土壤中获得1株高效降解菌BB-1,经鉴定为巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium.为了考察菌株的降解特性,将10和20 mg·L~(-1)的苯并[a]芘(B[a]P)加入到培养液中并在30℃下振荡培养8 d.结果表明,BB-1对不同浓度的B[a]P的降解率分别为52.1%和23.5%,B[a]P浓度为10 mg·L~(-1)时降解效果更优.将不同重金属外加到培养液中,Cu2+(50 mg·L~(-1))和Cd2+(100 mg·L~(-1))能在一定程度上影响BB-1对B[a]P的生物降解作用,但菌株仍有很强的耐受性;Zn2+(200 mg·L~(-1))和Pb2+(300 mg·L~(-1))会显著影响降解效果.为了研究菌BB-1与植物的联合降解修复作用,通过对比研究将该菌株加入到种植紫茉莉的B[a]P污染土壤中,在未加入BB-1的污染土壤中,紫茉莉在开花期和成熟期对B[a]P的降解率分别为27.42%±1.99%和51.31%±3.06%,在加入BB-1的污染土壤中降解率分别为68.22%±1.21%和77.16%±0.62%,可见加入菌株BB-1后能显著提高紫茉莉对土壤中B[a]P的降解效率.为确定降解作用的菌株来源,分别对比了非根际和根际土壤中的B[a]P含量,发现在开花期和成熟期任何一种处理的根际土中B[a]P残留浓度都小于非根际土,说明土壤中B[a]P的去除主要是源于根际的作用.在植物修复的基础上,添加能耐受一定重金属浓度的高效B[a]P降解菌,能提高B[a]P降解率,有望为日后大规模田间应用提供可靠的技术参数.     

土壤中佳乐麝香和镉污染对苗期小麦生长及其污染物积累的影响

选用潮土和褐土2种理化性质不同的土壤,采用室外盆栽实验,以小麦(Triticum aestivum)为供试植物,研究了佳乐麝香(HHCB)和镉(Cd)复合污染对小麦植株生物量及污染物在小麦植株各部分累积量的影响.结果表明,在2种土壤中小麦植株地上和地下部分的干重变化顺序均为,单一HHCB污染土壤＞HHCB-Cd复合污染土壤＞单一Cd污染土壤.潮土中HHCB在小麦植株各部分的累积量高于褐土,且潮土中Cd对HHCB在小麦植株各部分累积量的影响与褐土中不同.潮土中的单一HHCB在小麦植株根、茎、叶中的累积量顺序为：根＞茎＞叶;Cd能够显著促进HHCB在小麦根部的累积,而对HHCB在小麦茎和叶中的累积则起抑制作用,抑制率最高可达44.07%.褐土中单一HHCB在小麦植株根、茎和叶中的累积顺序为：根>叶>茎;Cd对HHCB在小麦根部累积的影响不显著,但是中高浓度Cd却可显著促进HHCB在小麦茎和叶中的累积,促进率最高可达35.95%.潮土中Cd在小麦植株各部分的累积量低于褐土,但2种土壤中HHCB均能够明显促进Cd在小麦植株根、茎、叶中的累积.潮土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为30.84%、61.82% 和61.82%,褐土中Cd在根、茎、叶中的累积量增加率分别为 41.53%、184.16% 和206.18%,可见褐土中HHCB对Cd在小麦植株中累积的促进作用强于潮土.     

不同畜禽粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化

利用室内模拟堆肥试验,对不同畜禽粪便在堆肥过程中酸水解态氮及其组分的变化规律进行了研究.研究结果表明,随着堆肥的进行,酸水解态氮呈现先降后增的变化趋势,且与堆肥前相比,堆肥处理后酸水解态氮占全氮比例增加,尤其是在猪粪、鸡粪等家禽粪便更为明显,表明畜禽粪便经过堆肥处理后有利于氮素的保蓄;非酸解性氮占全氮比例的变化趋势与酸水解态氮的变化趋势相反;酸解铵态氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮占全氮的比值在堆肥过程中均呈现先增加后降低的趋势;未鉴别态氮占全氮比例在整个堆肥过程中的变化趋势与上述3种可鉴别态的酸水解态氮的变化趋势相反.温度、pH值与氨基糖态氮变化趋势相同,这可能是影响氨基糖态氮变化的主要因素;而温度与酸解铵态氮、未鉴别态氮变化的趋势相同,可能是影响酸解变化的主要因素,pH 值与酸水解态氮、非酸解性氮变化趋势相同,可能是影响它们变化的主要因素.     

Cd-Zn对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的联合毒性及对肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为实验材料,研究并比较了重金属镉(Cd)与锌(Zn)对草鱼的单一与联合毒性.在此基础上,根据水生毒理联合效应指数相加法原理,利用生物测定计数型机值分析得到毒性单位浓度LC50值进行判断.结果表明,Cd对草鱼的毒性大于Zn.Cd、Zn对草鱼96h的半致死浓度分别为26.87和33.14mg·L-1;Cd与Zn对草鱼的联合毒性在48h为拮抗作用,在96h表现为协同作用.以草鱼肝脏组织超氧化物歧化酶(SOD)活性影响为指标,Cd与Zn的联合作用与Cd、Zn的暴露剂量和暴露时间都有密切关系:草鱼肝脏SOD活性应激反应对低浓度Zn(0.4TU)暴露较敏感,对高浓度Cd(0.8TU)的暴露较敏感,SOD活性能迅速产生应激性升高;48h时Cd与Zn的联合毒性显示为拮抗作用,96h时Cd与Zn的联合毒性显示为协同作用.     

三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯诱发肝脏损害及病理改变研究

本研究观测有机磷酯阻燃剂(OPFRs)污染是否可以诱发肝脏损害,考察其发生及发展程度,并探讨其发生机理,为有机磷阻燃剂污染的防治和相关疾病的有效治疗提供基础数据和科学依据。实验以大鼠为动物模型,将60只SPF级SD雄性大鼠分为5组,每组12只,选取典型的氯代有机磷阻燃剂三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(TDCPP)对大鼠进行染毒,空白对照组不做任何处理,溶剂对照组以相同体积的橄榄油灌胃,染毒组以不同剂量的TDCPP进行灌胃(125 mg·kg~(-1)·d~(-1)、250 mg·kg~(-1)·d~(-1)和500 mg·kg~(-1)·d~(-1)),每周测量体重,于第4周和第8周取血检测肝功及其他生化指标,在第8周每组抽取3只大鼠取肝脏组织做HE染色,并用透射电镜观察分析肝组织病理学改变。TDCPP对大鼠染毒8周后,结果表明:(1)体重指标在灌胃1周后开始发生差异,TDCPP处理组大鼠的体重有下降的趋势,染毒组与空白对照组和溶剂对照组相比较,差异显著(*P0.05,**P0.01),其中高剂量灌胃组的体重下降最为明显(**P0.01);(2)血清肝功指标表现出显著变化,血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、胆固醇和甘油三脂水平在第8周呈现明显下降趋势,染毒组与空白对照组和溶剂对照组比较,差异明显(*P0.05,**P0.01);(3) TDCPP暴露组生理生化指标变化明显,血清乙酰胆碱酯酶活性显著降低,MDA含量显著升高,SOD活力显著性降低,造成氧化损伤,与空白对照组和溶剂对照组比较,差异显著(*P0.05,**P0.01);(4)病理切片结果显示染毒组与对照组比较,细胞坏死现象明显,且高剂量组坏死更为严重。研究结果显示:TDCPP可引起大鼠体重明显下降,大鼠肝脏细胞损伤、合成功能下降,造成肝脏代谢功能紊乱,造成较为严重的肝损伤。     

污染土地就地修复技术研究进展及展望

欧美等发达国家在污染土地的就地修复方面有很大的发展,修复技术包括就地土壤淋洗,就地化学修复,就地生物修复,就地玻璃化,电修复,土壤蒸汽浸提,就地生物促进土壤蒸汽提,就地喷气修复,就地土壤冰冻,就地热力学修复和就地稳定／固化修复等,其中的许多方法已进入应用阶段。