小分子有机碳源对滴滴涕污染沉积物生物修复作用的基础研究

考察了辽河沉积物p,p'-DDT在无外加碳源和外加乳酸钠或丙酸钠情况下的缺氧生的降解行为，降解过程中体系的pH变化，并测定了p,p'-DDT的主要缺氧降解产物及其浓度变化，结果表现，p,p'-DDT的缺氧脱氯行为符合准一级反应动力学，无外加碳源，DDT的缺氧脱氯降解有近一个月的滞后期，降解速率为k（无碳源）＝0.0082d^-1，而外加碳源物质，大大缩短了DDT缺氧脱氯降解的滞后，降解速率分别为k(乳酸钠）＝0.0917d^-1,k(丙酸钠）＝0.1023d^-1，而且，p,p'-DDT的缺氧还原脱氯行为主要发生在体系中pH上升的阶段，p-p'-DDT缺氧生物降解的主要产物是p,p'-DDD，并有少量的p,p'-DDE产生；p,p'-DDD主要发生在体系中pH上升的阶段，p,p'-DDT缺氧生物降解的主要产物是p,p'-DDD，并有少量的p,p'-DDE产生，p,p'-DDD在后期有降解。     

基于针铁矿强化乙酸产甲烷过程的ADM1模型修正与模拟研究

为探究针铁矿对乙酸产甲烷途径的调控作用,利用ADM1模型（厌氧消化1号模型）对添加针铁矿的产甲烷过程进行模拟研究.首先引入氧化还原介质作为新变量,模拟SAO（syntrophic acetate oxidation,互营乙酸氧化）过程中的种间电子转移,进而建立包含DIET（direct interspecies electron transfer,直接种间电子传递）产甲烷过程的ADM1修正模型,最后利用该模型对各产甲烷途径的贡献进行评价.结果表明:①c（乙酸）分别为12和20 mmol/L时,添加40~2 000 mg/L针铁矿明显提高了乙酸体系的产甲烷速率.②修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿强化乙酸产甲烷过程.③12、20 mmol/L乙酸体系的敏感性参数km_Xst（最大比乙酸氧化速率）校准值分别从1.02、1.46升至1.76、2.03,km_DIET（最大比电子消耗速率）校准值分别从0.78、1.48升至2.44、3.99,表明添加针铁矿提高了互营体系的种间电子传递速率.修正的ADM1模型对各产甲烷途径贡献的计算结果显示,针铁矿对DIET过程的强化作用与其添加量呈正相关,添加2 000 mg/L针铁矿试验组[c（乙酸）为12 mmol/L]中DIET和SAO产甲烷的贡献率相比对照组分别提升了117.99%和130.73%.研究显示,修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿对乙酸产甲烷过程的强化作用,并且能用于评价各产甲烷途径的贡献.      

海藻酸钠改性纳米零价铁还原土壤中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法合成纳米零价铁（NZVI）及海藻酸钠改性纳米零价铁（SA-NZVI）去除土壤中的水溶性Cr（VI）.X射线衍射图谱（XRD）、傅里叶红外变换图谱（FTIR）表征结果显示,利用海藻酸钠（SA）对NZVI改性能有效抑制NZVI的氧化;扫描电镜（SEM）表征结果显示,SA对NZVI有较好的分散性.实验结果表明,当海藻酸钠的添加量≤0.2%时,制备得到的SA-NZVI对Cr（VI）的去除率随着SA负载量的增加而递增;SA添加量>0.2%时,去除率随着SA负载量的增加而下降;SA添加量为0.2%时制备得到的SA_0.2-NZVI对Cr（VI）的去除效果最优.随着材料投加量的增加和反应时间的延长,SA_0.2-NZVI对土壤中水溶性Cr（VI）的去除率也随之提高.酸性条件更有利于SA_0.2-NZVI去除土壤中水溶性Cr（VI）.NZVI、SA_0.2-NZVI、SA均对土壤中水溶性Cr（VI）有去除效果,去除率依次为SA_0.2-NZVI > NZVI > SA.当土壤中初始Cr（VI）含量为288.11 mg·kg^-1,pH=8,投加量为0.4 g·L^-1时,反应2 h后SA_0.2-NZVI对Cr（VI）的去除率可达到98.78%.     

NO对Cd2+胁迫下绿豆幼苗DNA及光合作用的影响

以绿豆幼苗为材料,研究了外源一氧化氮(NO)处理对Cd~(2+)胁迫3天和8天时幼苗叶片和根系DNA含量、DNA链间交联程度以及叶片光合参数的影响。结果表明:单独Cd~(2+)胁迫导致叶片和根系DNA含量降低,DNA链间交联程度增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间隙CO2浓度降低,气孔限制值升高;与单独Cd~(2+)胁迫相比,NO和Cd~(2+)复合处理提高了叶片和根系DNA含量,降低了DNA链间交联程度,同时使叶片净光合速率和气孔导度升高,而使胞间隙CO2浓度和气孔限制值降低。结果说明,NO能缓解Cd~(2+)胁迫对绿豆幼苗DNA结构及其代谢的影响;Cd~(2+)胁迫抑制绿豆幼苗光合作用的主要原因是气孔因素,而NO主要通过提高幼苗叶片非气孔因素缓解了Cd~(2+)胁迫对幼苗光合作用的抑制。     

Cr（Ⅵ）、Ni耐性植物筛选及其吸收富集特性研究

采用营养液培养法和二因素完全实验设计,在5 mg.L-1Cr（Ⅵ）、Ni复合污染条件下对22种植物进行筛选实验,选取富集量较高且生长较快的旱伞草Cyperus alternifolius,分析其对Cr（Ⅵ）、Ni的累积规律及生理生化效应。结果表明：（1）在Cr（Ⅵ）、Ni复合污染胁迫下,旱伞草生长状况良好,对铬、镍具有较高的富集能力;（2）在Cr（Ⅵ）、Ni复合污染下,Cr（Ⅵ）抑制旱伞草对Ni的吸收,Ni促进旱伞草对Cr的吸收;（3）分别在单因素Cr（Ⅵ）、Ni的胁迫下,SOD和CAT活性随着Cr（Ⅵ）、Ni质量浓度（0-50 mg.L-1）的增加都是先上升后下降,MDA总体都呈增加的趋势;（4）在Cr（Ⅵ）胁迫下,旱伞草地上部富集总铬的含量较高,但六价铬含量较低,对Cr（Ⅵ）的转化率最大可达到97.00%。研究表明,旱伞草是一种修复Cr（Ⅵ）、Ni污染很有潜力的物种。     

叶面喷施铈硅复合溶胶抑制生菜砷积累效应研究

采用水热合成法,利用正硅酸乙酯和硝酸铈分别制备了二氧化硅和二氧化铈溶胶。通过土培盆栽试验,在广东省汕头市莲花山钨矿区砷污染土壤上种植意大利生菜,研究了叶面喷施不同浓度二氧化硅、二氧化铈以及不同掺杂比的铈硅复合溶胶对生菜地上部生物量、叶绿素含量、砷含量以及生菜地上部砷积累量的影响。结果表明：叶面喷施不同浓度铈、硅溶胶及不同掺杂比的铈硅复合溶胶均可以缓解生菜砷毒害,表现为生菜的地上部鲜重升高了9%～58.8%,砷含量降低了23%～48%。叶面喷施低浓度的二氧化铈掺杂5mmol·L-1二氧化硅复合溶胶可以增加生菜叶片叶绿素含量,进一步提高二氧化硅缓解生菜砷毒害效果。其中以叶面喷施5mmol·L-12%铈掺杂二氧化硅复合溶胶生菜地上部鲜重最高为对照的1.6倍;砷含量最低为对照的51.4%。叶面喷施铈、硅复合溶胶不仅可以降低生菜可食用部位砷浓度,而且可以减少生菜地上部吸收积累砷总量,从而降低了砷通过食物链对人体健康的危害。与传统土壤施用硅肥相比,叶面施用硅溶胶具有经济高效的优点,为土壤砷污染控制提供了一种新的选择。     

三氯生和三氯卡班对人体肝细胞DNA损伤的研究

三氯生（TCS）和三氯卡班（TCC）作为优良的抗菌和消毒剂,在药物和个人护理用品中广泛使用。近几年来,TCS和TCC在各种环境介质和生物体中被频繁检出,并引起国内外环境科学工作者的重点关注。目前,有关TCS和TCC对水生生物的毒性研究已有大量的报道,其对人体健康危害的报道仍较少。为了评估TCS和TCC对人体的遗传毒性,利用彗星实验研究两种污染物对正常人肝细胞（L02）DNA的损伤效应。结果发现：三氯生和三氯卡班皆能引起人体肝细胞的DNA损伤,并呈现显著的剂量-效应关系和时间效应关系。相比于TCS而言,L02细胞对TCC更为敏感,在低暴露剂量（2.38μmol.L-1）下就可以引起DNA断裂损伤。该结果有助于进一步揭示TCS和TCC对人体毒害的机制,更全面的评估两种污染物对人体健康的风险。     

3D类器官模型的研究进展及其在化学品毒理学评价中的应用展望

化学品毒理学评价主要采用2D细胞培养体系和动物实验模型,但2种模型均存在一定的局限性.2D细胞培养常用特定细胞系,与体内多细胞组织及其生理功能差异较大.动物实验耗时、昂贵,并受伦理学限制,且存在种属差异问题.3D类器官模型可模拟组织器官的复杂结构和功能,产生细胞间和细胞-基质相互作用,与体内生理反应更为相似,因此能更准确地反映毒性效应和机理.类器官模型在化学品毒理学评价领域具有良好的应用前景,将显著提升毒理学基础研究能力以及对化学品风险评价和管理的支撑作用,但相关研究尚处于起步阶段.本文从类器官的生理学特性、构建方法及组织类型等方面,重点讨论了类器官模型在化学品毒理学研究中的适用性,并提出了存在的挑战和对策.     

离子选择性微电极用于外界胁迫下细胞液中钙分布检测的新模式

离子选择性微电极(ISME)是一种电化学传感器。在单细胞检测中可用来测定细胞内各种离子的浓度和胞外空间的离子流。本文提出了一种离子选择性微电极用于单细胞检测的新方法,即用离子选择性微电极测量植物细胞原生质体破裂时形成的离子浓度脉冲信号,进而分析细胞液中离子浓度的分布。并用此方法研究了在低温、纳米氧化铜(CuO NPs)、重金属(铽、镉)和乙醇等不同因素作用下,芦荟(Aloe vera)细胞原生质体的细胞液中Ca~(2+)的浓度分布。实验结果表明,在冷冻、CuO NPs、硝酸铽和氯化镉处理后细胞液中的Ca~(2+)浓度分布发生分层现象,而乙醇处理则不会出现这种现象。这种方法具有抗干扰能力强和操作简便的优点,为更全面地揭示细胞对外界刺激的响应特征提供了新的视角,也可为各种环境和生态毒理学评价提供新的途径。     

水合欢对重金属Cd、Pb的耐受性及吸收富集特性

土壤重金属污染一直以来备受关注,作物能够吸收重金属从而对人体健康产生威胁,利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点。本研究以一种水生豆科作物水合欢(Neptunia olerace)为研究对象,采用盆栽实验,研究水合欢对不同浓度Cd (0、50、100、180 mg·kg~(-1))、Pb (0、500、1 000、1 800 mg·kg~(-1))的耐受能力及吸收与富集情况。结果表明,(1)在Cd胁迫下,水合欢表现出一定的耐受性,生物量和植株长度与对照相比均显著降低(P0.05),可溶性蛋白、叶绿素以及根和茎中的MDA含量与对照均无显著差异,叶片中CAT活性显著提高(P0.05),但根中CAT、茎中SOD和叶片中POD活性及叶中MDA含量均先降低后升高;(2)在Pb胁迫下,水合欢表现出很强的耐受性,水合欢生物量、植株长度、可溶性蛋白、叶绿素和MDA含量与对照均无显著差异,但叶片中CAT活性显著提高(P0.05),根和茎中SOD、茎中CAT和叶片中POD活性均先降低后升高(P0.05);(3) Cd浓度为50、100、180 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.28、0.32和0.29,转运系数分别为0.05、0.06和0.08; Pb浓度为500、1 000、1 800 mg·kg~(-1)时,水合欢的富集系数分别为0.02、0.04和0.02,转运系数分别为0.04、0.08和0.05。水合欢对土壤中Cd、Pb的吸收均未达到超富集植物的标准,但本研究发现水合欢地下部重金属含量远高于地上部重金属含量,且水合欢为直根系植物,根系较浅,容易回收,基于此,可考虑将其与水稻等水生作物进行间套作,这种生产方式既可固氮,又可利用其根系来原位缓解土壤重金属污染对粮食等农产品生产所造成的安全风险。