Impact of cadmium and nickel on ion homeostasis in the yeast Schizosaccharomyces pombe

Abstract

Toxicity of heavy metals to living organisms is a worldwide research topic. Although, much has been discovered about cadmium and nickel impact on biological systems, a lot still remains unclear. We used inductively coupled plasma – optical emission spectroscopy to address the question of the effect of two different heavy metals nickel, and cadmium on intracellular ion balance. Increase or decrease of the content of several essential cations including Ca²⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ in the yeast Schizosaccharomyces pombe was determined. Our results revealed that the cell exposure to high nickel and cadmium concentrations led to significant elevation of Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ levels in the yeast cell, while the content of K⁺ decreased. Correlation analyses showing in the presence of nickel and cadmium strong positive correlation among each tested element (Ca²⁺, Na⁺, Cu²⁺, Mg²⁺ and Fe³⁺) except for K⁺, demonstrate the significant impact of heavy metal treatment to ion homeostasis of the cell. Our data indicate that acute nickel and cadmium contamination leads to substantial ionome misbalance in yeast.     

PM2.5 chemical source profiles for vehicle exhaust, vegetative burning, geological material, and coal burning in Northwestern Colorado during 1995

PM_2.5 (particles with aerodynamic diameters less than 2.5 μm) chemical source profiles applicable to speciated emissions inventories and receptor model source apportionment are reported for geological material, motor vehicle exhaust, residential coal (RCC) and wood combustion (RWC), forest fires, geothermal hot springs; and coal-fired power generation units from northwestern Colorado during 1995. Fuels and combustion conditions are similar to those of other communities of the inland western US. Coal-fired power station profiles differed substantially between different units using similar coals, with the major difference being lack of selenium in emissions from the only unit that was equipped with a dry limestone sulfur dioxide (SO₂) scrubber. SO₂ abundances relative to fine particle mass emissions in power plant emissions were seven to nine times higher than hydrogen sulfide (H₂S) abundances from geothermal springs, and one to two orders of magnitude higher than SO₂ abundances in RCC emissions, implying that the SO₂ abundance is an important marker for primary particle contributions of non-aged coal-fired power station contributions. The sum of organic and elemental carbon ranged from 1% to 10% of fine particle mass in coal-fired power plant emissions, from 5% to 10% in geological material, >50% in forest fire emissions, >60% in RWC emissions, and >95% in RCC and vehicle exhaust emissions. Water-soluble potassium (K⁺) was most abundant in vegetative burning profiles. K⁺/K ratios ranged from 0.1 in geological material profiles to 0.9 in vegetative burning emissions, confirming previous observations that soluble potassium is a good marker for vegetative burning.     

冰中和水中四环素光降解动力学及其影响因素的比较

冰雪是一类重要且普遍的环境介质,而冰雪环境光化学是一门新兴的学科.在相同光照条件下比较冰中和水中有机污染物的光化学行为,有助于揭示冰雪光化学与水环境光化学之间的异同.本文以四环素（TC）为模型化合物,比较了模拟日光（λ>290 nm）照射下不同水体冰相和水相中TC的光降解动力学,研究了不同相中溶解性物质（腐殖酸（HA）、Cl^-、NO₃^-和Fe（III））对光降解的影响及作用机制,以揭示冰雪环境光化学和水环境光化学的异同.结果表明,冰中和水中TC光解遵循准一级反应动力学,纯水冰中表观光解量子产率为4.76×10^-3,高于纯水中表观光解量子产率（3.85×10^-3）.在不同水体中,冰相TC的光解快慢顺序为海水冰中 > 淡水冰中 > 纯水冰中,而在水相中光解快慢顺序与冰相不同,为淡水中 > 海水中 > 纯水中.通过考察主要溶解性物质对冰/水中TC光降解动力学的影响发现,无论是在冰相还是水相,Cl^-、HA、NO₃^-和Fe（III）均加快了TC的光降解,且促进作用随浓度的升高而增强.但在水相与冰相中每个因素促进的程度却存在差异,相对于水环境,冰中HA、NO₃^-、Fe（III）敏化作用较大,对TC光降解的促进作用较强;而冰中Cl^-对TC光解的促进作用较水相中弱.这些溶解性物质对TC光解的促进作用能够解释海水冰、淡水冰与海水、淡水中TC相对于纯水冰相/水相具有较强的光降解能力.进一步地,将实验数据外推到实际环境,在35°~50°N地区的仲冬季,冰雪表面和水体表层TC光化学降解的半减期分别为15.4~38.9 min和19.0~48.0 min,其不仅依赖于光解发生的纬度与季节,还受到反应基质（冰/水）的影响.以上结果揭示了冰中和水中TC光化学转化行为的异同,这对于准确评价寒冷环境中此类新型污染物的归趋具有重要意义.     

基于原位试验场的融雪水补给地下水过程研究

基于原位试验场地,本研究通过对土壤含水率、温度和地下水位、温度、电导率的测量,分析了2017年2月～5月长春市融雪水补给地下水过程,并运用氢氧稳定同位素技术对补给过程进行证明。结果表明,当地大气降水线为δD=7. 53δ~(18)O-3. 41(R~2=0. 76)。在δD-δ~(18)O关系图中,地下水各水样点主要分布在当地大气降水线附近,说明地下水主要受融雪水补给。融雪水对地下水的主要补给时间为气温保持在0℃左右的20余天内,地下水位上升幅度能达到0. 6 m。在此阶段,地下水位与地下水温度和电导率具有显著相关性,相关系数均在0. 9以上。之后由于春季工农业用水增加,水位开始下降。在整个过程中,融雪水对地下水的贡献率为20. 1%。黄土地层的田间持水率约为39%。     

自然资源资产负债表编制设计及应用Ⅱ：应用

根据作者在《自然资源资产负债表编制设计及应用Ⅰ：设计》中提出的自然资源资产负债表设计方案,论文以湖北省十堰市竹溪县为例,采用统计、市场价格法、替代市场法、意愿评估法等分别编制实物量表和价值量表,在此基础上分析自然资源变化与区域经济发展之间的关系。主要结论如下：1）竹溪县林木和特色资源总量呈逐年上升趋势;水资源中工业用水量逐年减少,工业用水效率不断提高,居民生活用水基本保持不变,城镇公共环境和生态环境用水逐年增加,农业发展受降水等自然条件影响较大,今后应进一步发展现代农业,提高农业用水效率。另外,土地资源有不断向建筑用地转变的趋势,未来竹溪县政府应控制建筑用地面积在合理范围内。2）竹溪县自然资源价值处于一个相对稳定的状态。4种资源中,土地资源价值量最高。人为因素对林木资源价值的影响值均为正值,且绝对值不断增加,人为因素对水资源价值的影响值为负值。3）随着竹溪县GDP增加,自然资源总量保持相对稳定,且每年人为原因对自然资源总价值的影响都是正效应。     

浑河流域沈抚段氮素污染综合溯源研究

通过对浑河流域沈抚段水体样品和主要污染源样品采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,统计分析研究区域氮素污染现状及氮素污染来源,绘制典型污染源的δ15N、δ18O特征分布图并估算其贡献率,准确追踪和定量外来性氮,从而更好地控制进入浑河流域的氮负荷.结果表明,浑河流域沈抚段受排污口、支流输入、工业废水的影响较大,氮素污染严重.研究区域δ15N值在-5.23‰~33.8‰范围内波动,δ18O值变化范围较大,为-4.12‰~61.54‰.工业废水对氮素贡献率为20.6%~96.3%,贡献率最高,其次是生活污水与粪便、化学肥料、土壤,贡献率分布范围分别为0.3%~29.4%、1.2%~33.5%、1.7%~30.1%,大气沉降对氮素贡献率最低,为0~7.2%.考虑大气污染及污废水排放规律能更准确的确定氮素的污染来源.     

壬基酚对羊角月牙藻的毒性效应研究

为研究壬基酚（NP）对淡水微藻的毒性效应特点,选取模式生物羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）为受试对象,设置5个暴露处理浓度：0.1,0.3,0.6,0.9,1.2mg/L.观察并测定羊角月牙藻的生长情况、叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量等指标,并通过植物光合效率仪测定叶绿素荧光诱导动力学参数,分析NP对光系统Ⅱ（PSⅡ）的影响.结果表明,NP限制羊角月牙藻生长的96h EC50为0.979mg/L;NP处理浓度为0.3mg/L时,可以对羊角月牙藻生长产生抑制效应,与对照组相比,主要光合色素（叶绿素）含量下降,MDA含量显著增加,过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著上升,最大光能转化效率（Fv/Fm）显著下降,ABS/RC（单位反应中心吸收光能）显著上升,DI0/RC（单位反应中心耗散能量）、ET0/RC（单位反应中心捕获用于电子传递的能量）、TR0/RC（反应中心用于还原QA的能量）也随之升高;当处理浓度≥0.9mg/L后,CAT和SOD活性、TR0/RC显著下降,DI0/RC显著升高,表明PSⅡ受到损伤.由此可知,NP能够破坏膜系统完整性、诱发抗氧化系统响应并造成PSⅡ损伤,降低光能转化效率,对羊角月牙藻具有毒性效应,对水域生态系统具有潜在风险.     

城市居民小区双水源中水回用研究初探——以苏州为例

结合苏州本地的实际情况,提出在居民小区中将屋面雨水和优质杂排水作为小区中水回用的双水源,并采用物化法作为核心处理工艺。同时,以苏州城区范围内15个居民小区的水量调查为依据,论证了双水源中水回用工艺的可行性。     

A+OSA活性污泥工艺剩余污泥减量特性研究

采用自动热量计对Anoxic (A) + oxic-settling-anaerobic(OSA)系统解偶联池进出污泥进行热值分析,以考察污泥量变动与能值变动的相互关系;通过解偶联池参数调整,了解污泥减量趋势,结合能量和物质平衡与常规水质指标测试,推测减量途径和特性.结果表明,解偶联池水力停留时间为5.56、 7.14和9 h时,整个系统污泥减量分别为1.236、 0.771和0.599 g/d.进出解偶联池的污泥含能水平发生了变化,随停留时间增加出流污泥的单位热值有高于进流污泥单位热值的趋势：5.56 h时,进出水热值没有显著差异;7.14 h时,进出水热值差值在99～113 J/g之间;9 h时,差值在191～329 J/g之间.解偶联池发生了污泥的衰减,停留时间延长,衰减程度越高.A+OSA系统污泥减量是解偶联池污泥衰减与AO主体反应区污泥产生率变化共同作用的结果.