柠檬酸与磷共存对土壤吸附镉的影响

以武汉市棕红壤为研究材料,采用室内培养和等温平衡吸附实验,研究了磷和柠檬酸共存下对土壤吸附镉的影响;并模拟干湿交替实验,通过BCR连续提取,研究了不同剂量磷和柠檬酸处理后,经多次干湿交替后镉的形态变化.结果表明,经10 mg·L^-1 CdCl₂溶液处理后的土壤胶体,添加较低质量浓度（40 mg·L^-1）的磷对其吸附镉的影响不明显,而添加磷质量浓度较高（80 mg·L^-1）时可显著提高其对镉的吸附,吸附量较CK处理增加78 g·kg^-1,吸附率提高7.89%;向经40 mg·L^-1磷溶液处理过的土壤胶体中加入柠檬酸,可减弱其对镉吸附,且随柠檬酸浓度增高,抑制效果增加,而且对低剂量磷（40 mg·L^-1）处理的土壤胶体抑制作用更明显,加入1 mmol·L^-1与5 mmol·L^-1柠檬酸后,土壤胶体对镉的吸附率分别降低了30.89%与40.97%;而当磷处理质量浓度较高时,柠檬酸的影响则不显著.周期性的干湿交替显著促进土壤中镉由弱酸提取态及可还原态向可氧化态及残渣态的转变,即磷钝化的镉在柠檬酸的影响下,随干湿交替次数的增加,镉的有效性降低.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

镉胁迫对苎麻(Boehmeria nivea)根系及叶片抗氧化系统的影响

镉(Cd)是非必需和毒性最强的重金属元素之一,不合理的开发利用可导致土壤受到Cd的严重污染,严重危及土壤环境或水环境。以苎麻为材料,采用模拟镉(Cd)污染盆栽培养法,选择21 d和49 d等2个不同胁迫期,测定不同浓度Cd2+胁迫下苎麻根系与叶片中渗透调节物质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及根系活力的变化。结果表明,高浓度胁迫49 d后,苎麻根系中的渗透调节物质含量明显高于叶片含量,且极显著高于对照,并在240 mg·L~(-1)Cd处理下出现最高值;胁迫49 d时,根系与叶片的渗透调节物质含量与Cd2+浓度极显著正相关。在2个不同胁迫周期,苎麻根系的SOD与POD活性均明显高于叶片;在胁迫21 d时,根系的CAT活性低于叶片,而胁迫49 d后,则明显高于叶片;胁迫21 d时,苎麻根系与叶片的抗氧化酶活性均较胁迫49 d要高;胁迫49 d时,根系POD活性与Cd2+浓度呈极显著正相关,表明根系POD酶在抗氧化酶中占主导地位。不同胁迫时长下苎麻根系或叶片的MDA含量变化趋势不明显,但根系或叶片受胁迫21 d后的MDA含量随Cd2+浓度增加的波动相对受胁迫49 d后的更明显,表明植物早期生理功能出现暂时性的修复。2个不同胁迫周期内,不同浓度镉胁迫下苎麻的根系活力均比对照组下降。研究显示,苎麻根系与叶片对镉胁迫的应答机制不同,且在不同胁迫时间下的响应机理差异较大,根系表现出更强的耐受能力。     

机体细胞镉摄入离子转运通道研究进展

镉是人体非必需金属离子,长期镉暴露易引发镉中毒。机体内没有负责镉转运的特定载体,镉可通过必需金属离子转运载体进入机体细胞。机体内能够转运镉的载体有多种,主要包括铁的转运载体二价金属离子转运蛋白1(DMT1)、钙离子通道(电压门控钙通道(VGCC)、瞬时感受器电位(TRP)和钙库调控的钙通道(SOC))以及锌铁调控蛋白ZIP家族中的ZIP8和ZIP14等,且不同的机体细胞镉吸收所需转运载体不同。转运载体对镉离子的转运符合米氏方程,不同载体调节镉吸收的米氏常数Km值不同。机体细胞镉的吸收是个复杂的过程,通常存在着多种转运载体的交互作用,机体细胞可根据环境变化而选择镉的转运载体。对镉的生理毒性,以及细胞镉吸收常用的转运载体类型加以阐述,并分析了不同机体细胞镉吸收的可能转运载体,以期为后续探究机体细胞镉吸收具体分子机制提供理论指导。     

纳米硫化镉对A549细胞的损伤研究

研究纳米硫化镉(Nano-Cd S)材料对肺癌细胞系A549的毒性及氧化损伤作用。培养A549细胞,经传代后接种于6孔板中,每孔2 m L完全培养基,接种次日进行染毒。用直径20~30 nm、长度80~100 nm的Nano-Cd S进行染毒,染毒浓度分别为0、5、10、20、40和80 mg·L~(-1)。染毒24 h后用MTT检测细胞存活率,以存活率在80%左右的浓度为后续实验染毒浓度。应用流式细胞技术,用荧光探针法检测A549细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,PI-Annexin-V法检测细胞凋亡情况;用试剂盒检测细胞中超氧化物岐化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,判断细胞氧化损伤情况。不同浓度Nano-Cd S处理细胞24 h之后,细胞存活率随剂量的增加而下降,浓度为10、20、40和80μg·L~(-1)时,存活率分别为(88.71%±0.80%)、(81.93%±3.06%)、(75.23%±1.13%)和(70.66%±5.63%),且各组间差异均具有统计学意义(P0.05)。以浓度为10和20 mg·L~(-1)的Nano-Cd S染毒24 h后,胞内ROS含量和细胞凋亡率随染毒剂量的增加而增加(P0.05);浓度为10 mg·L~(-1)时,细胞凋亡率为(6.26%±0.44%)。与对照相比,各染毒组SOD和CAT活性和MDA含量升高,20 mg·L~(-1)染毒组SOD和CAT活性和MDA含量高于10 mg·L~(-1)染毒组(P0.05)。研究表明,纳米硫化镉能引起A549细胞的氧化损伤和细胞凋亡,具有明显的细胞毒性。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

镉对3株不同地点生长的大麻生长及矿质元素吸收的影响

为了研究镉胁迫对不同大麻生长的影响,以来自山西的大麻M1和来自甘肃的大麻M2、M3为材料,通过土培盆栽试验,研究了镉胁迫对大麻SPAD值、光合参数、不同组织碳水化合物含量和矿质元素含量的影响及不同地点株间差异。结果表明:镉胁迫显著降低大麻SPAD值,及其光合能力,且不同植株间存在显著差异,M1受抑制严重;镉胁迫使大麻地上部蔗糖和总可溶性糖含量显著升高,根系、叶片和籽粒淀粉含量显著降低。镉含量分析结果显示,镉主要滞留在根系中,其中M1镉积累量最高;镉胁迫显著抑制了大麻M1根系对锰和铜元素的吸收,同时也影响了其在地上部各器官的分配和积累,降低了M3对锌元素的吸收。镉对大麻的影响因大麻不同植株间及组织部位而异。     

龙江河突发环境事件河流镉污染化学形态模拟

重金属污染突发水环境事件的应急处置和造成的环境损害与污染物的化学形态及其环境行为密切相关.以2012年初发生在我国广西的龙江河镉污染事件为例,采用Minteq软件尝试计算3种情景下河流水环境溶解态Cd的化学形态.结果表明,在天然背景条件下龙江河Cd浓度约为5mg/L时,水环境中Cd以Cd2+为主,并主要受DOC含量的影响.镉污染事件发生后若无应急处置措施,天然水体对Cd的络合缓冲能力极其有限,以Cd2+形式存在的Cd占75%以上,呈现严重的急性生态毒性.投加聚合氯化铝和碱性物质可以有效控制河流溶解态Cd含量,当pH值超过9.0时,以Cd2+存在的Cd迅速降低.Cd2+含量对河流pH值的参数敏感性最高,DOC其次,水温影响最小.事件处置结束后应密切关注絮凝体中Cd的再释放规律以及水体pH值及DOC对Cd形态的影响.     

Dissolution behavior of metals from particulate matter emissions

Exposure to air particulate matter (PM) is linked to numerous health effects. In order to improve the understanding of the role of its metallic components, their solubility was examined by using serial short-contact dissolutions totalling 1?h and additional sequential contact periods of 1, 4, and 8 days. The dissolution experiments were performed in solutions containing the main biological electrolytes. ICPMS determinations were used to quantify the dissolved metals. The total compositions were determined after closed vessel microwave digestion. Large variations in the rate and completeness of the dissolutions were observed. Fast and extensive dissolutions within the short-contact time (e.g., Zn, Cd) as well as slow dissolutions persisting during the last contact period (e.g., Ni, Cu, Sb, Pb) were found for smelting emissions. The multi-element determinations also made it possible to identify relationships between dissolution of different metals and define gradual composition changes of residual PM. When comparing with dissolutions performed in de-ionized water, similar major fractions were observed at short-contact time for minor components of smelting or combustion emissions (e.g., V, Ni, Cd), suggesting a preponderance of easily available forms at the surface of the relatively inert particle cores. The use of these time sequential methods may help in (1) modeling metal partitioning in biological media and (2) investigating the causes of adverse effects attributed to air PM.     

Absence of metallothionein 3 expression in breast cancer is a rare but favorable marker that is under epigenetic control

Cadmium (Cd²⁺), a known carcinogen, mimics the effects of estrogen in the uterus and mammary gland suggesting its possible involvement in the development and progression of breast cancer. This lab showed through analysis of a small set of archival human diagnostic specimens that the third isoform of the classic Cd²⁺ binding protein metallothionein (MT-3) is not expressed in normal breast tissue, but is expressed in some breast cancers and that expression tends to correlate with a poor disease outcome. The goals of this study were to verify that overexpression of MT-3 in a large set of archival human diagnostic specimens tends to correlate with poor disease outcome and define the mechanism of MT-3 gene regulation in the normal breast epithelial cell. The results showed that MT-3 was expressed in approximately 90% of all breast cancers and was absent in normal breast epithelium. The lack of MT-3 staining in some cancers correlated with a favorable patient outcome. High frequency of MT-3 staining was also found for in situ breast cancer suggesting that MT-3 might be an early biomarker for breast cancer. The study also demonstrated that the MCF-10A cell line, an immortalized, non-tumorigenic model of human breast epithelial cells, displayed no basal expression of MT-3, nor was it induced by Cd²⁺. Treatment of the MCF-10A cells with the demethylation agent, 5-aza-2′-deoxycytidine, or the histone deacetylase inhibitor, MS-275, restored MT-3 mRNA expression. It was also shown that the MT-3 metal regulatory elements are potentially active binders of protein factors following treatment with these inhibitors suggesting that MT-3 expression may be subject to epigenetic regulation.