吐纳麝香与镉联合暴露对赤子爱胜蚓体内谷胱甘肽与金属硫蛋白的影响

广泛应用于个人护理产品和香味添加剂中的吐纳麝香(6-乙酰基-1,1,2,4,4,7-六甲基四氢萘,AHTN)是一种新型污染物,重金属镉(Cd2+)是土壤中常见的污染物,两者在土壤生态系统中存在联合暴露的可能。实验以赤子爱胜蚓为受试生物,通过24h暴露滤纸染毒实验测试了AHTN单一,Cd2+单一,以及AHTN与Cd2+联合暴露条件下蚯蚓体内谷胱甘肽(GSH)和金属硫蛋白(MT)的变化趋势。结果显示:Cd2+单一暴露时,GSH与MT随Cd剂量增加有明显上升趋势;AHTN单一暴露时,随着AHTN剂量增加,GSH与MT同步呈现先增多后减少的趋势;联合暴露情况下,AHTN在高剂量下对MT与GSH同样产生了抑制作用,使Cd2+对MT的诱导未达到Cd2+单一染毒时的水平。     

巯基化蒙脱石用于镉污染农田安全生产的效果及其持久性

为探讨巯基化蒙脱石（TM）实现镉（Cd）污染农田安全生产的效果及其持久性,开展了连续两年共四季田间水稻试验,研究了在Cd高污染（2.46~3.81 mg ·kg^-1）土壤中,仅第一季施用不等量TM后,不再补施对每季水稻各部位Cd含量和土壤有效态Cd含量的影响.结果发现,TM可显著降低水稻各位Cd含量和土壤中有效态Cd含量,且钝化效果持久性明显.按0.5%和1%施用TM后,第一季水稻各部位Cd含量比对照显著降低,糙米ω（Cd）相比对照的0.98 mg ·kg^-1分别降至0.16 mg ·kg^-1和0.08 mg ·kg^-1,降幅各达84.0%和91.9%,含量低于国家标准GB 2762-2017中Cd的限量值0.2 mg ·kg^-1.0.5%和1%处理下连续种植的后续三季水稻糙米基本都达标,Cd含量分别降低了50.2%~67.8%和56.0%~81.6%.0.5%和1%处理下,第一季土壤有效态Cd质量分数从对照的48.4%分别降至27.9%和18.4%,降低了20.5%和29.9%,后续三季分别降低了10.0%~17.1%和12.4%~20.8%,与对照差异显著.土壤中有效态Cd含量与水稻各部位Cd含量之间存在极显著的正相关关系,TM主要通过降低土壤中有效态Cd含量而减少水稻对土壤Cd的吸收累积,从而使水稻各部位Cd含量降低.综合两年效果试验来看,TM抑制水稻吸收土壤中Cd效果显著,且两年内效果持久性良好,可较好地应用于Cd高污染农田安全生产.     

给水厂残泥免烧陶粒对Pb与Cd的吸附特征

针对高效低廉的吸附材料——WTR（water treatment residuals,给水厂残泥）因颗粒细小在水处理工艺中难以应用的问题,利用免烧法制备出WTR陶粒,研究其对Pb和Cd的吸附特征.批量吸附试验结果表明,准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能较好地描述WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附动力学（R2>0.995 8）与等温吸附过程（R2>0.994 8）.在溶液pH为5、恒温25℃、振荡24 h下,Langmuir等温吸附模型计算得到的WTR免烧陶粒对Pb和Cd的最大吸附容量分别为13.97和18.60 mg/g.单因素条件试验结果表明,WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附量均随溶液初始pH的升高而增加,当pH由3升至9时,WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附量分别增加了1.44和0.95倍;离子强度的增加不利于WTR免烧陶粒对Pb和Cd的吸附.批量等温解吸试验结果表明,在pH为4~8的溶液中,Pb和Cd较难从WTR免烧陶粒中解吸出来,解吸率均在3.5%以内;当溶液pH为3时,Pb和Cd的解吸率分别高达65.88%和45.01%.BCR分级提取结果表明,Pb和Cd均主要以酸提取态形式（占比在68.18%以上）存在于WTR免烧陶粒中;同时,随着初始吸附量的增加,酸提取态比例显著减少,而还原态和残渣态比例显著增加.研究显示,WTR免烧陶粒对Pb和Cd具有较强的吸附能力,可作为一种高效的重金属吸附材料应用于水处理工艺中.      

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.     

三峡水库典型消落带土壤DOM组分特征及其对有效态镉释放影响

重金属镉（Cd）是三峡水库蓄水后消落带土壤中主要的重金属污染物之一.为研究三峡水库反季节调蓄条件下溶解性有机质（DOM）对有效态Cd在土壤固-液相间释放行为及其再补给过程的影响,以三峡水库香溪河消落带为研究对象,分别于2019年10月和2020年10月采集土壤样品,利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱技术和荧光区域积分法分析土壤DOM光谱特性,同时结合梯度扩散薄膜技术（DGT）和土壤扩散通量模型（DIFS）综合探究土壤有效态Cd及其释放动力学过程.此外,测定了消落带土壤基本理化特性以及土壤中Cd含量和赋存形态.结果表明,研究区土壤DOM以富里酸为主,腐殖质特征较弱,具有陆源为主和内源较弱的混合特征,与2019年相比,2020年土壤DOM中富里酸类物质占比更高;2019年和2020年土壤ω（Cd）平均值分别为（0.474±0.301） mg·kg^-1和（0.249±0.058） mg·kg^-1,土壤中Cd的赋存形态均以非残渣态为主;DGT测定结果显示2020年土壤中有效态Cd含量较2019年呈下降趋势,进一步通过DIFS模型拟合结果表明,土壤中Cd的吸附速率大于解吸速率,土壤对有效态Cd的再补给能力较弱,表明三峡消落带土壤中有效态Cd的潜在释放风险较低,低分子量DOM和DOM中富里酸类物质是抑制土壤中有效态Cd释放的重要因素.研究结果揭示了三峡水库水文情势变化下DOM对重金属Cd环境地球化学行为的影响,为三峡库区重金属污染防治提供科学理论依据.     

纳米氧化铜对镉胁迫下小油菜生理生化和重金属累积的影响

为探究纳米氧化铜（CuO NPs）在镉（Cd）胁迫下对作物生长、生理特性和重金属吸收的影响,采用水培实验,以夏绿2号小油菜为供试植物,研究了CuO NPs （0、10、20和50 mg ·L^-1）和Cd （0、1和5 μmol ·L^-1）单一和复配处理下小油菜鲜重、光合色素、丙二醛含量（MDA）、抗氧化酶活性［过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽还原酶（GR）］以及Cu和Cd含量.结果表明,在单一CuO NPs处理下,小油菜鲜重以及CAT、POD、GR酶活性总体上受到抑制,叶绿素含量和SOD活性随浓度增加呈现出先增加后降低趋势,而小油菜叶部、根部MDA含量以及亚细胞中Cu含量随投加量增加而增加.1 μmol ·L^-1Cd处理下,添加CuO NPs促进了小油菜生长,鲜重较对照增加了8.70%~44.87%,当Cd浓度达到5 μmol ·L^-1时,低浓度CuO NPs （10 mg ·L^-1）处理表现为促进植物生长,高浓度（50 mg ·L^-1）处理则呈抑制效应.不同Cd处理下添加CuO NPs均提高了小油菜的光合色素和MDA含量,其中小油菜叶部MDA含量较对照增加了4.34%~36.27%,根部MDA含量增加了13.43%~131.04%.Cd浓度为1 μmol ·L^-1处理下施加CuO NPs后,小油菜叶部CAT和GR活性均下降,POD活性上升;当Cd浓度达到5 μmol ·L^-1时,CuO NPs提高了小油菜叶部POD活性,抑制了SOD和GR活性,CAT活性随浓度升高呈现先上升后下降的趋势.CuO NPs与Cd表现出拮抗作用,添加CuO NPs后,1 μmol ·L^-1 Cd处理下小油菜叶部和根部Cd含量最大降幅分别为45.64%和33.39%,5 μmol ·L^-1 Cd处理下叶部和根部Cd含量最大降幅分别为18.25%和25.35%,小油菜亚细胞器中Cu和Cd质量分数下降,可溶性组分质量分数上升.综上所述,低浓度下CuO NPs可以促进Cd胁迫下植物生长,抑制植物对Cd吸收,但会增加植物氧化损伤.     

核桃青皮生物炭对重金属的吸附效应分析

以核桃青皮为原料,分别在300、500和700℃的条件下经过限氧热解制备了核桃青皮生物炭WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的吸附去除.结果表明,中等热解温度下的WP500具有最高的重金属吸附性能,且在溶液初始pH为8时吸附效果最佳,对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除率分别为97.87%、99.78%和71.15%.不同吸附体系下所需的生物炭投加量不一致,在单一金属体系中,WP500对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的最佳投加量为1.3、2.1和1.9 g ·L^-1,而在复合污染体系下,生物炭最佳投加量为5.1 g ·L^-1.此外,在单一和复合重金属反应体系中,WP500对3种重金属的吸附量均呈现出Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺的规律,且在竞争吸附条件下,3种吸附质之间不存在协同或拮抗作用.等温吸附模型拟合结果显示,WP500对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的固定方式较为多元,而动力学拟合结果则证明了WP500与Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺之间主要是化学吸附.分析表明核桃青皮生物炭对3种重金属的吸附机制涉及孔隙填充、静电吸附、离子交换、矿物沉淀、官能团络合和π-π电子供体-受体相互作用.本研究为核桃青皮的资源化利用提供了一种新的视角.     

不同程度镉污染农田中粉葛镉富集转运特征

探究不同程度镉（Cd）污染土壤对粉葛植株Cd积累分配特征的影响,为Cd污染农田的植物修复提供参考依据.在不同Cd污染［ω（Cd）为0.32~38.08 mg ·kg^-1］农田开展多点试验,分析了粉葛主要生育期不同部位生物量、Cd含量、Cd积累量及其富集和转运系数.结果表明,研究区粉葛块根干重为5.04~11.98 t ·hm^-2,生物量为13.21~29.07 t ·hm^-2,Cd积累量为15.74~106.03 g ·hm^-2;粉葛对Cd的吸收规律表现为：主藤>叶片>侧枝>葛头>块根;随着土壤Cd含量的增加,粉葛各部位Cd含量均显著增加（P<0.05）,而生物量均显著降低（P<0.05）;粉葛地上部Cd富集和转运系数呈先增大后减小的变化趋势,而根部Cd富集和转运系数均逐渐减小.相关分析表明,土壤Cd含量是影响粉葛Cd积累的关键因素.在轻中度Cd污染下,粉葛经济部分（葛粉）ω（Cd）为0.03~0.22 mg ·kg^-1,均低于药用植物的标准限值（≤0.30 mg ·kg^-1）;在中度污染粉葛地上部Cd富集和转运系数分别为2.43~7.97和3.02~9.81.粉葛具有很强的Cd富集和运输能力,是适合用作Cd污染土壤修复的潜力植物.     

外源亚精胺调控黑麦草根系响应镉胁迫及其转录组学分析

应用外源生长调节物质是增强植物抗逆能力的有效手段之一.以黑麦草为受试植物,进行水培试验,探究外源基施0.1 mmol ·L^-1亚精胺（Spd）对不同水平（0、5和10 mg ·L^-1）镉（Cd）胁迫下黑麦草根系生理学和分子生物学两方面的影响.生理学研究结果表明,Cd胁迫显著降低黑麦草根系的生理机能,而添加Spd可有效缓解Cd引起的负面作用.其中对根系可溶性蛋白含量的影响最为显著,较5 mg ·L^-1和10 mg ·L^-1 Cd单独处理,分别提高了90.91%和158.35%.Spd还通过提高抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量、过氧化物酶（POD）活性来抑制氧化胁迫产物丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）的积累,对根系活力和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响则不显著.分子生物学研究结果表明,10 mg ·L^-1Cd胁迫致使黑麦草根部大量基因发生了差异表达,应用外源Spd后差异表达基因的数目、差异显著性和差异倍数均显著降低,GO富集分析最显著的部分由响应有机环状化合物、醛基/酮基转移酶活性变为响应三价铁离子和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶活性.单基因表达热图分析发现,外源Spd上调了锌铁转运蛋白和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶相关基因的表达,提高了根系对铁的吸收利用能力.综上所述,施用一定浓度的Spd可有效调控黑麦草根系对Cd胁迫的响应,增强其耐性生理,减轻Cd的毒害效应.     

柳州地源性镉异常区稻米重金属积累效应与健康风险

为探讨地源性镉异常区土壤重金属在稻米中迁移转化特征,并评估水稻安全种植性,以广西柳州市典型地区水田为研究对象,共采集土壤与稻米成对样品91组,测试Cd等重金属、土壤pH和有机质含量.结果表明：①与背景值相比,水田土壤Cd、Cu、Ni和Zn分别超背景值92.31%、34.07%、36.26%和90.11%;与相关标准中的筛选值相比,Cd和Zn含量的点位超标率为30.53%和25.26%,超标点位主要分布于浮石镇;②稻米Cd和Ni含量的点位超标率分别为35.16%和3.30%,其中大良镇稻米Cd富集系数最高且稻米Cd超标率最高;③相关性分析显示,土壤pH是稻米重金属的主要影响因子,且稻米Cd和Ni具有相似来源;④稻米健康风险评价结果显示,大良镇稻米Cd的THQ值大于1.0,说明该地区稻米Cd存在潜在健康风险.所有乡镇TTHQ值均大于1.0,且显示出儿童高于成年女性,成年女性高于成年男性,表明合理的膳食结构对于预防不同年龄和性别的重金属摄入至关重要.因此,柳州地源性镉异常区水稻种植存在一定的风险,需要针对性采用不同的安全利用措施加以管控.