KOH活化小麦秸秆生物炭对废水中四环素的高效去除

活化是提高生物炭吸附性能的重要手段.以小麦秸秆为研究对象,KOH为活化剂,制备KOH活化生物炭（K-BC）,同时制备原状生物炭（BC）作为对照.对生物炭进行比表面积和孔径、元素分析、XPS、FTIR、Raman、XRD和pH_pzc等表征,考察KOH活化对生物炭理化性质的影响,并探究生物炭对水体中四环素的吸附性能和机制.结果表明,KOH活化之后生物炭的比表面积和孔体积可达996.4 m²·g^-1和0.45 cm³·g^-1.KOH活化会制造更多的碳结构缺陷,影响生物炭的官能团和表面电性.拟二级动力学和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭吸附四环素的过程.环境温度升高能提高生物炭对四环素的吸附量.K-BC吸附四环素是自发、吸热和无序度增加的过程.K-BC对四环素的最大吸附量理论可达到491.19 mg·g^-1（实验温度为45℃）.结合吸附后生物炭的Raman、FTIR和XPS表征,发现孔隙填充和π-π作用是K-BC吸附四环素的主要机制,氢键和络合作用也发挥重要作用.此外,K-BC还具有良好的循环使用性能.综上所述,KOH活化小麦秸秆生物炭是有效和可行的,可用于废水中四环素的去除.     

电气石和沸石对土壤-小麦幼苗系统中重金属行为的影响

为探明电气石对重金属污染土壤的修复能力,本文采用盆栽方法研究了电气石对小麦幼苗的生长及对重金属积累的影响,并与常用改良剂沸石进行修复效果的比较.结果表明,添加电气石和沸石均能有效提高小麦幼苗的株高、干重和叶绿素含量,其中干重最大能提高1.56倍;电气石和沸石处理均能有效降低小麦幼苗对Cd、Cu、Pb、Zn的积累,总体体现为电气石修复效果优于沸石,添加电气石组Cd、Cu、Pb、Zn最大分别降低37.93%、41.45%、16.35%和20.65%.因此,新型材料电气石可用于重金属污染土壤的修复.     

裂叶牵牛浸提液对几种种子萌发的化感作用

采用生物测定法研究了裂叶牵牛[Ipomoea hederacea(L.) Jacq]水浸提液对小麦(Triticum aestivun L.)、白菜(Brassica pekinenss Rupr.)、早熟禾(Poa angustifolia Linn.)、鸡冠花(Celosia cristata L.)种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:(1)质量浓度为0.04 g·mL-1,0.08 g·mL-1,0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对小麦、白菜、早熟禾、鸡冠花均有抑制作用,抑制作用随着裂叶牵牛水浸提液质量浓度的增加而增强;(2)质量浓度为0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对四种种子萌发和幼苗生长具有很强的化感作用,SE值均达100%.     

环草隆与重金属复合污染对黄瓜及小麦的毒性效应评估

为探究草坪除草剂与重金属复合污染对高等植物的生态毒性效应,以小麦与黄瓜为敏感受试植物,采用滤纸发芽试验法,研究了典型草坪除草剂环草隆与4种重金属(Cu/Zn/Pb/Cd)单一及复合污染条件下,对2种植物种子萌发与幼苗生长的毒性效应并进行评估。在此基础上采用评估因子法外推环草隆在土壤中的预测无效应浓度(PNECsoil)。结果表明,2种植物的根长及小麦的芽长对环草隆与重金属非常敏感(P<0.01),且存在明显的剂量-效应关系。黄瓜根长对环草隆最敏感,根长半抑制浓度(RI50)为0.281 mg·L-1。小麦根长对Cu、Pb、Cd比黄瓜根长更敏感。环草隆与重金属复合污染时,黄瓜根长表现得最为敏感,可作为敏感生物标记物。环草隆与重金属复合污染对小麦及黄瓜根长抑制具有协同作用,并且随着重金属浓度的增大,黄瓜和小麦根生长对环草隆的敏感性增加。环草隆与重金属复合污染对小麦芽长的联合效应主要与重金属种类及其暴露浓度有关。以黄瓜的根伸长抑制率为急性毒性终点,利用外推法计算得环草隆在土壤中的PNECsoil为1.90μg·kg~(-1),远远低于环草隆田间推荐使用量1.5~9 mg·kg~(-1)。与重金属复合污染时,环草隆的PNECsoil明显降低,导致其生态风险提高。上述研究结果能够为草坪除草剂环草隆与重金属复合污染的生态风险评价提供数据支持。     

禾谷孢囊线虫侵染对小麦根部防御酶的影响

以抗禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae Wollenweber,cereal cyst nematode,CCN)小麦品系‘E-10’和易感材料‘中国春’为材料,通过人工接种禾谷孢囊线虫二龄幼虫,并在接种线虫后测定根部防御酶苯丙氨酸转氨酶(PAL)和脂氧合酶(LOX)活力变化,研究抗感性材料对线虫侵染后防御酶的响应,以了解作物的抗虫机制.结果发现,‘E-10’和‘中国春’防御酶活力变化存在显著差异,‘E-10’在线虫侵染后6 h,LOX酶活增强,在24 h达到最大值,酶活变化比‘中国春’迅速,暗示‘E-10’启动线虫防御反应更为有效直接.此外,发现小麦在接种线虫后会引起邻近未接种植株根部防御酶活力变化.‘E-10’在接种线虫后12 h,其接触组未接种材料根部PAL酶活增加0.9倍,LOX酶活增加1.1倍,并且‘E-10’未接种植株的酶活变化比‘中国春’更迅速,幅度更剧烈.表明可能有某些气态或挥发性物质参与了小麦防御线虫侵染过程,并且这种现象在抗感材料间差异显著.使用茉莉酸甲酯处理‘E-10’和‘中国春’,小麦根部PAL和LOX酶活并未产生与接触接种线虫材料相一致的变化,表明该气态或挥发性物质并非茉莉酸甲酯.     

两种营养状态下pH对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长和抗氧化酶活性的影响

富营养化湖泊夏季藻类生长旺盛、光合作用强烈,湖水pH值普遍升高,因此相关生态因子变化对沉水植物生长影响的研究成为沉水植物组建和水生态恢复的基础。采用实验室模拟方法,研究了中营养(TN0.60mg·L-1;TP0.04mg·L-1)和富营养(TN4.20mg·L-1;TP0.28mg·L-1)两种状态下不同pH(7,8,9,10)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长、叶绿素含量、抗氧化酶和MDA含量的影响。研究发现,培养21d后,pH10时两种营养状态黑藻生长均受到明显抑制,富营养状态下抑制程度更加显著;pH7和pH8时富营养状态增加植物叶绿素含量,pH10时富营养状态叶绿素含量低于中营养状态。超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在富营养状态下pH8时活性大幅上升,pH9时出现下降,而中营养状态下在pH9时活性才有所升高;过氧化氢酶(CAT)在两种营养状态下,pH9时活性均显著上升,pH10时在富营养状态下受到明显抑制;富营养状态下在pH7～9时,植物丙二醛(MDA)含量随着pH升高显著上升,并且均显著高于中营养状态,在pH9时与中营养状态差异达到最大。研究表明,pH对轮叶黑藻的影响与营养状态相关,当pH大于9时,两种营养状态下轮叶黑藻均受到一定胁迫,富营养状态下作用更加显著。     

小麦根际土壤汞的分布和形态变化

采用根际箱试验和连续化学萃取法,结合氢化物原子吸收光谱法,研究了非根际和根际土壤汞形态分布特征及小麦(Triticum aestivum)生长期土壤汞形态变化.结果表明.非根际汞形态分布顺序为:残渣态>强有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>腐殖酸络合态>水溶态>交换态,根际汞形态分布为:残渣态>碳酸盐铁锰氧化态>强有机质结合态>交换态>腐殖酸络合态>水溶态.当外源汞进入土壤后,在小麦生长60 d内,植物吸收使残渣态汞和水溶态汞含量明显降低,交换态汞和碳酸盐铁锰氧化态汞含量增加.土壤汞污染程度越大,在小麦中积累的汞就越多.其生物毒性增强,环境危害加大.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

水杨酸对小麦高盐毒害的缓解作用

以盐敏感品种中国春、农大８５０２１和抗盐品种冬６８、茶淀红等４个品种小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）为材料,研究盐分胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响以及水杨酸对盐害的缓解作用．结果表明,水杨酸能够相对提高盐分胁迫条件下小麦种子萌发的数量、速度和质量;提高幼苗根和叶内游离脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质的含量,增强其渗透调节能力,同时提高幼苗体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶等细胞保护酶的活性,抑制膜脂过氧化作用产物丙二醛的积累,降低叶片质膜透性和盐分胁迫对细胞膜的伤害．所有这些变化都有利于缓解盐害,提高小麦抗盐性     

镉对小麦根尖细胞的遗传损伤效应

为了研究重金属镉对小麦是否产生细胞毒性和遗传毒性效应,采用不同浓度镉对小麦根尖处理24、48、72 h,统计有丝分裂指数、微核率及染色体畸变率.结果表明,1 μmol·L-1镉可提高小麦根尖细胞有丝分裂指数,但随镉处理浓度的提高和处理时间的延长,有丝分裂指数逐步下降;4个时期相比,镉对有丝分裂前期和中期的影响较小.微核率随着镉处理浓度的提高而增加,但浓度过高时,微核率随着镉处理时间的延长反而有所降低.此外,染色体畸变率也逐步上升,且随镉浓度的增加和处理时间的延长,其作用效果急剧加大,呈现明显的剂量-效应、时间-效应关系.说明镉可引起小麦根尖细胞有丝分裂抑制和染色体损伤,具有明显的遗传毒性.