冬小麦条锈病害与常规胁迫的定量化识别研究——高光谱应用

通过对人工田间诱发条锈病与常规的水胁迫及肥水协同胁迫的处理,分析获取的地物光谱数据及提取的归一化植被指数(NDVI)和光化学植被指数(PRI),定性地研究了条锈病害胁迫与常规胁迫条件下冬小麦冠层光谱特征的差异和规律,并进一步利用高光谱对冬小麦条锈病与常规胁迫进行了定量化的识别研究。选用NDVI和PRI建立二维空间坐标,形成病害胁迫、常规的水胁迫及肥水协同胁迫植被指数的空间分布散点图,结果表明NDVI值大于4.324×PRI 0.976的区域即为条锈病胁迫发生区域。经验证,上述定量化表达的分类识别精度达到了70%以上。     

Pb-N复合胁迫对齿肋赤藓生理生化的影响

在全球范围内,氮沉降水平和重金属污染事件的发生频率都在不断上升。为更好地了解苔藓植物对Pb-N胁迫的生理响应,以荒漠典型苔藓植物齿肋赤藓为研究对象,用不同浓度的硝酸铅(Pb(NO₃)₂)或硝酸铵(NH4NO3)及混合溶液胁迫处理,测定植株体内叶绿素含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性等相关生理指标。结果表明：Pb、N单一处理均会显著降低齿肋赤藓Chl(a+b)含量,但可相应提高Chl(a+b)值。齿肋赤藓可通过提高渗透调节物质含量(Pro、SS)和抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)来耐受低浓度Pb胁迫,过量N处理显著降低了齿肋赤藓渗透调节物质含量(Pro、SS、SP),抑制了抗氧化酶活性(POD、CAT),形成了铵毒害。在Pb-N联合处理下,齿肋赤藓的叶绿素与渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性会随着混合溶液中Pb浓度的升高而增加,较同浓度单一N处理下会得到一定程度的恢复。综合分析说明过量Pb、N对齿肋赤藓植株产生明显毒性,Pb、N联合添加存在一定的拮抗作用。齿肋赤藓在Pb-N复合胁迫下表现出交叉适应性。Pb是Pb-N复合胁迫的主导因子,同时...     

镉胁迫对大豆生长及籽粒中营养元素含量的影响

为了探明Cd胁迫下大豆生长发育及籽粒中Cd的积累和污染状况,采用土壤盆栽实验方法,研究了在两种土壤(红壤和河潮土)中添加不同质量比的Cd对大豆籽粒中N、P、K和Zn含量的影响,并对籽粒中Cd的累积量进行了分析.结果表明,两种土壤中添加低质量比Cd(0.25 mg/kg)均可促进大豆的生长,高质量比Cd则表现为抑制作用.不同质量比Cd的处理均降低大豆籽粒中N的质量分数.其下降幅度随Cd质量比的升高而增加;低质量比(0.25～0.50 mg/kg)Cd胁迫下,大豆籽粒中Cd-P表现为协同作用,高质量比Cd时则表现为拮抗作用;Cd-K在低质量比Cd胁迫下表现为拮抗作用;Cd-Zn在籽粒中表现为协同作用,叶片中则表现为拮抗作用.将土壤与大豆籽粒中Cd的质量比进行回归分析,表明在红壤中种植大豆,籽粒未受Cd污染(<0.20 mg/kg)的土壤的Cd临界质量比为0.157 mg/kg,河潮土则为0.769 mg/kg.     

膨润土负载纳米铁的改性及对水中As(Ⅴ)的吸附

用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对膨润土负载纳米零价铁(Bent-n ZVI)进行表面改性,得到表面改性膨润土负载纳米铁(Bent-n ZVI)/CTMAB。通过SEM、Zeta电位和中位径d(50)分析,与膨润土(Bent)、改性膨润土(CTMAB-Bent)、Bent-n ZVI进行了对比,结果表明:相比Bent-n ZVI,(Bent-n ZVI)/CTMAB中的纳米铁颗粒更为分散且呈链状分布,d(50)仅为5.21μm,并且Zeta电位为+0.65 m V,更易静电吸引和吸附阴离子As O43-。4种材料的除砷结果亦表明其中(Bent-n ZVI)/CTMAB去除率最高,达到了93.9%。光电子能谱(XPS)分析表明(Bent-n ZVI)/CTMAB的除砷产物中只有As(Ⅴ),并不存在其还原态As(Ⅲ),说明(Bent-n ZVI)/CTMAB是通过吸附作用去除As(Ⅴ)。     

利用天然磁黄铁矿去除水中As (V)的研究

考察了时间、pH、温度、吸附剂投加量、无机阴离子等因素对磁黄铁矿去除As(V)过程的影响.同时,对去除过程的动力学和等温线进行分析,并探究了动态去除的效果.结果显示:磁黄铁矿对As(V)的去除在24 h达到平衡;在pH值3~9范围内去除率都达到80%以上;温度升高和吸附剂用量增加都对As(V)去除具有促进作用;PO_4~(3-)、SiO_3~(2-)、CO_3~(2-)对吸附有较强的抑制作用;在As(V)初始浓度为2 mg·L~(-1)时动态吸附出水浓度在150个吸附床体积(BV)内能达到国家饮用水标准;吸附去除过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温方程.能谱仪和X射线电子能谱分析表明,去除过程是一个自发吸热的配位离子交换反应.本实验表明,天然磁黄铁矿是一种有潜力的除砷吸附剂.     

玉米光谱小波奇异熵的铜污染监测研究

不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度下的玉米叶片光谱存在细微差异,但传统的光谱相似性测度方法难以区分健康的与受污染的玉米叶片光谱间的变异信息.为此,本文结合小波变换和奇异熵理论,构建小波奇异熵(Wavelet Singular Entropy,WSE)方法用于Cu2+胁迫下的玉米污染程度分析与污染监测.通过设置不同浓度Cu2+胁迫梯度下的玉米盆栽实验,依据玉米叶片的光谱测量数据和所测定的叶片中Cu2+含量,并与绿峰高度(Green-peak Height,GH)和红谷吸收深度(Red-valley Depth,RD)光谱特征参数法污染监测应用结果进行对比分析,研究WSE方法的Cu2+污染监测效果.结果表明,WSE值与Cu2+胁迫梯度、玉米叶片中Cu2+含量呈显著正相关,WSE值大小能够较好地表征叶片光谱的污染信息奇异性及其污染程度.     

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。     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.      

模拟环境条件下δ-MnO_2氧化As(Ⅲ)的搅拌流动动力学特征

采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(Ⅲ)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(Ⅲ)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1·m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1?m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(Ⅲ)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(Ⅲ)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.