γ-Fe2O3抗As2O3中毒能力的分子模拟

采用密度泛函理论研究了γ-Fe₂O₃表面As₂O₃的吸附以及掺杂改性提高抗As₂O₃中毒性能的作用机理.计算了As₂O₃在完整以及O缺陷γ-Fe₂O₃（001）表面的吸附性能,包括吸附位点、吸附结构、吸附能、PDOS等.同时建立了Mo、Ti、Mg掺杂的γ-Fe₂O₃模型,探讨了助剂掺杂对抗砷中毒能力的作用机制,并考虑了掺杂量的影响.结果表明：As₂O₃倾向于以O端化学吸附在γ-Fe₂O₃（001）表面Fe_oct位,吸附过程发生强烈的相互作用和电荷转移.当表面存在O缺陷时,As₂O₃的吸附能得到提高.Mo、Ti、Mg倾向于掺杂在Fe_oct位,增强了对As₂O₃的吸附能力,并且增大Mo的掺杂量可以强化As₂O₃的吸附.As₂O₃倾向于与活性较强的Mo、Ti、Mg发生反应,从而保护活性Fe位不受砷中毒,Ti和Mg的掺杂还抑制了相邻Fe位对As₂O₃的吸附.Mo、Ti、Mg的掺杂还促进了催化剂表面对NH₃的吸附,增强了表面酸性强度,有利于SCR反应.Mo、Ti、Mg原子的掺杂有利于提高γ-Fe₂O₃催化剂的抗砷中毒性能.     

贵州晴隆锑矿尾砂中锑和砷的生物有效性及生态风险评价

为探明锑矿尾砂中锑(Sb)和砷(As)的形态分布特征及生态风险,选取贵州省晴隆锑尾矿库为研究对象,在尾砂剖面上(0~330 cm)采集样品33件,基于物相表征分析、冗余分析(RDA)及生态风险评价等方法,阐明了锑和砷在尾砂剖面上的形态分布及变化特征,并对其生态风险进行评价。结果表明:尾砂中主要以石英(SiO₂)、辉锑矿(Sb₂S₃)及方解石(CaCO₃)3种矿物存在;尾砂浸出液重金属浓度远低于毒性浸出标准;尾砂中Sb含量明显随深度增加而增加,而As含量在剖面上分布相对均匀。Sb各形态含量顺序为残渣态(1196.17 mg/kg)>可还原态(131.46 mg/kg)>弱酸提取态(54.07 mg/kg)>可氧化态(41.59 mg/kg),而As各形态含量顺序为残渣态(282.27 mg/kg)>可还原态(71.1 mg/kg)>可氧化态(42.06 mg/kg)>弱酸提取态(5.12 mg/kg);Sb和As的有效态含量分别占总量的16.94%和30.34%,其主要形态是可还原态。基于重金属总量的内梅罗综合污染指数评价法和潜在生态危害指数法的评价结果为存在重度污染和严重环境生态风险;基于重金属形态含量的风险评估编码法(RAC)和次生相原生相分布比值法(RSP)评价结果为低污染和低生态风险。基于重金属形态含量的评价方法可更客观准确地评价其可能对环境产生的潜在生态风险。     

脱落酸调控植物重金属耐受性及其机制研究进展

重金属污染是21世纪面临的最紧迫的环境问题。土壤中过量的重金属会抑制植物的生长,造成生产力的下降,同时还会经食物链传递给人类和动物,威胁生态安全和生命健康。脱落酸（ABA）是一种重要的植物非生物胁迫诱导激素,在植物生长发育和应对各种逆境胁迫中起调节作用。近年来大量的研究发现,外源ABA能缓解重金属对植物的胁迫,改善植物重金属耐受性。其机制包括,调控植物对重金属的吸收和积累,改善重金属对植物光合系统的损伤,参与胁迫下植物细胞抗氧化系统的平衡,影响植物组织中其他激素的水平,以及胁迫下植物的营养元素吸收和平衡。在分子层面上,ABA通过调控ABA响应基因,特别是调控相关转录因子和载体蛋白基因的表达,实现对植物各种生理生化过程的再平衡,提高对重金属胁迫的耐受性。     

改性生物炭修复砷镉复合污染土壤研究进展

砷镉复合污染(As/Cd污染)已成为我国主要的土壤环境问题,改性生物炭作为一种吸附固定剂在修复土壤As/Cd污染中正发挥日益重要的作用.在明确原始生物炭作为钝化剂修复As/Cd污染土壤局限性的基础上,综述了针对As/Cd污染土壤修复的生物炭改性方法研究进展,分析了相关作用机制,并对未来利用改性生物炭修复As/Cd污染土壤的前景和存在问题进行展望.结果表明,金属改性生物炭具有较好的协同修复As/Cd污染土壤的效应,从而具有良好的应用前景.通过不同改性方法制备的生物炭材料修复As/Cd污染的固定机制各异,其中,金属改性和无机非金属改性生物炭对As/Cd的固定作用主要涉及官能团配位、共沉淀和As氧化还原;微生物改性生物炭涉及沉淀作用和As氧化还原;物理和酸改性方法则局限于物理吸附和弱静电引力.针对当前研究现状,建议未来应加强生物质原料类型、热解温度、制备工艺、经济成本和土壤老化等因素对改性生物炭修复As/Cd污染土壤的影响研究,实施不同因素影响下材料对重金属固定的稳定性和长效性评估,揭示材料修复As/Cd污染土壤的关键作用机制.     

AMD污泥复合材料吸附As (Ⅴ)的机制及其影响因素

污泥基吸附剂被广泛用于水和土壤中各种污染物的治理,是资源化利用的有效途径.以酸性矿山废水（AMD）污泥为骨料,玉米秸秆为还原剂,膨润土为载体,采用固相还原法制备污泥复合材料,并比较了不同原料配比和不同煅烧温度制备的复合材料吸附As （Ⅴ）的性能,探究了溶液pH、吸附剂投加量和竞争离子等对材料吸附As （Ⅴ）的影响,使用SEM-EDS、XRD、FT-IR、BET和XPS等分析技术对材料性能进行表征,探讨其吸附机制.结果表明,在900℃时AMD污泥：玉米秸秆：膨润土=2 ：1 ：1制备出的材料吸附As （Ⅴ）效果最好,材料表面生成大量Fe₃O₄、Fe₂ O₃和Fe⁰颗粒.该材料对As （Ⅴ）的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,最大吸附容量为164.5mg ·g^-1,比原始AMD污泥提高了4.4倍.静电吸附、含氧官能团络合作用、铁氧化层的吸附和Fe⁰释放出Fe²⁺/Fe³⁺形成Fe （OH）₂/Fe （OH）₃,与砷酸盐的共沉淀等是复合材料吸附As （Ⅴ）的主要作用机制.     

基于MODIS的雅鲁藏布江流域干旱动态监测及对植被胁迫作用的研究

基于MODIS数据利用垂直干旱指数模型和重心模型分析了2011年4月~2012年4月的雅鲁藏布江流域干旱动态变化,并就干旱对植被的胁迫作用做了进一步探讨。研究发现：（1）干旱强度减弱区主要分布于雅鲁藏布江流域的中部,而干旱强度增强区则主要集中于该流域的上游及下游地区;（2）2012年4月份雅鲁藏布江流域的总体干旱强度相比2011年4月有所加重,轻度干旱、重度干旱区均有所增长,而湿润区则有一定减小。干旱强度加重较大的区域主要分布于拉萨河流域及＞3 000～4 000 m、＞4 000～5 000 m高度带;（3）雅鲁藏布江流域的NDVI与PDI的重心迁移具有很好的负相关性,说明其干旱动态变化对植被具有较明显的胁迫作用     

巨菌草(Pennisetum sinese)在镉胁迫下的耐性和富集特征研究

通过盆栽试验和池栽试验研究了镉胁迫下巨菌草的生长、生理响应及耐性、吸收和累积特征。结果表明,随镉胁迫质量比增加,巨菌草的株高、根长和生物量总体上均呈指数减少,POD、CAT活性及MDA、SP、As A和GSH含量呈线性、指数、幂函数或二次项变化,地上部和根部的镉质量比和累积量呈线性增加。镉质量比为120 mg/kg时,巨菌草地上部镉质量比和累积量达到最大,分别为46.24 mg/kg和4.06 mg/pot;迁移系数和地上部富集系数分别为0.80~3.00和0.37~3.85。与盆栽试验相比,池栽试验中巨菌草株高、地上部分的生物量显著提高;地上部镉质量比和累积量分别为22.53 mg/kg和7.67 mg/plant,地上部富集系数为0.80,迁移系数为1.14。研究表明,巨菌草在镉胁迫下表现出较强的耐性和富集能力,可以作为一种镉污染土壤的修复植物。     

微生物胞外聚合物对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

以菌株Bacillus lincheniformis W6产生的胞外聚合物EPS-W6作为吸附剂,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征,系统地研究了胞外聚合物EPS-W6对水中As(V)的吸附行为。研究结果表明:当水中As(V)的质量浓度为50 mg/L,p H值为2,吸附剂投加量为0.5 g/L,吸附反应温度为30℃的条件下,吸附反应7 h后达到平衡,吸附容量为56.3 mg/g。吸附等温线能较好地用Langmuir模型来描述,吸附动力学符合准二级动力学模型。胞外聚合物EPS-W6的FTIR分析结果表明,胞外聚合物EPS-W6中的C—H、C—N、C—O—C和C—S等的基团与As(V)发生络合作用。     

海洋经济可持续发展系统交互胁迫关系验证及协调度测算——以辽宁省沿海六市为例

基于交互胁迫理论,对辽宁省沿海六市2007~2012年海洋生态、社会、经济三个子系统间的交互胁迫关系进行验证,并运用耦合模型进行时空协调度测算。结果表明:三个子系统之间存在着明显的交互胁迫关系,这种动态耦合关系在演化周期内呈现出双指数函数的变化规律,且演化轨迹是一条双指数曲线;通过测算耦合协调度,得出大连市海洋经济可持续发展系统总体耦合协调度高于其他五市,基本处于中级协调发展阶段,其他五市耦合协调度不高,基本呈现波动上升态势,且海洋生态-经济系统的耦合协调度处于波动下降态势,生态压力指数较大,可持续发展水平亟待提高。     

Evolution characteristics and transcriptional responses to multiple stresses of NAC genes in Chenopodium quinoa and its ancestral diploid species北大核心CSCD

NAC是一类广泛参与调控植物在生物和非生物胁迫下防御应答的转录因子.基于系统的比较基因组学研究方法,对藜麦Chenopodium quinoa的NAC基因进行进化与多个生物和非生物逆境下的应答研究.在藜麦C.quinoa、祖先二倍体Chenopodium pallidicaule和Chenopodium suecicum基因组中分别共鉴定得到106、54和54个NAC基因.染色体定位数据表明藜麦基因组中18个NAC基因涉及串联倍增事件.3个物种NAC基因的系统进化树证明藜麦基因组中存在NAC基因的倍增与丢失.藜麦分别和C.pallidicaule和C.suecicum之间同源基因组模块的对应数目关系进一步证明藜麦保留了相当数量的祖先二倍体NAC基因,是其NAC基因倍增的主要动力.此外,藜麦NAC基因在干旱、高温、盐、低磷胁迫和GCFSV侵染下的表达模式被阐明;大量NAC基因被显著地诱导表达,推测其参与了藜麦在生物和非生物胁迫下的防御应答反应.本研究结果为藜麦的遗传育种提供了优良的候选NAC基因.(图7参26)