水杨酸在植物缓解重金属镉胁迫中的作用

重金属污染是全球都面临的重大环境问题。重金属镉(Cd)是威胁有机体最大的重金属之一,它不仅影响植物正常的生长发育过程,还会通过植物的吸收与累积威胁人类及动物的生命健康。因此,缓解重金属Cd对植物的毒害是植物及环境污染研究领域的一项重要课题。水杨酸(SA)是植物体内普遍存在的一种小分子酚类物质。当植物受到生物或非生物胁迫时,SA可以作为一种信号分子参与植物特异性反应的表达过程,提高植物的抵抗能力。SA对植物Cd胁迫的缓解作用已得以广泛研究,文章就内源SA、外源SA对Cd毒性的缓解作用,内在缓解机理方面的研究进展进行综述,并提出了该领域研究出现的问题及未来的研究方向。     

镉砷污染土壤“三高”富集植物筛选与修复成本分析

文章通过湖南镉砷复合污染矿区筛选的具有高生物量、高富集量、高利用价值的10种"三高"富集植物进行大田对比试验,拟确定其修复效果,为湖南镉砷复合污染植物修复技术提供支撑。结果表明,不同富集植物的生物量,镉(Cd)、砷(As)含量及积累量皆差异显著。籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,其Cd含量分别为东南景天的11.0%(P<0.05)和15.4%(P<0.05),但积累量分别比景天高133.3%(P<0.05)、131.3%(P<0.05);地肤和水稻Cd含量略低于籽粒苋和秋葵,其Cd积累量与景天相当;但所有植物As含量远低于蜈蚣草,As积累总量也较低,皆不适合作为As污染土壤的修复植物。从修复成本上看,人力成本平均占植物修复成本的81.7%,不同植物修复成本差异主要发生在除草和秸秆离田的人力成本和种子种苗的生产资料成本上。可见,筛选"三高"富集植物是植物修复的关键环节,而采用种植技术成熟、种子繁殖且生长快的富集植物则是降低植物修复成本的关键;籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,地肤和水稻也可选择性的作为Cd污染土壤的修复植物。     

电场强化博落回修复铀镉复合污染土壤机理

采用盆栽试验,研究了在0.3V/cm的外加直流电场作用下,博落回的生物量、富集铀（U）的性能和抗氧化酶活性,以及其根际土壤中有机酸含量、U和镉（Cd）的结合形态、植物根部U的价态、微生物群落结构的变化等.结果表明,施加直流电场后,博落回总生物量升高了15.33%~29.88%,其中电场+铀污染（DC+U）和电场+镉污染（DC+Cd）处理组的博落回对U和Cd的富集系数提高了90.84%和93.33%;土壤中草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸和乳酸含量分别增加了18.36%~45.31%、58.62%~503.22%、15.71%~118.99%、12.34%~123.27%和25.97%~36.05%;过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性分别提高了13.63%~34.82%和9.70%~28.64%;根际土壤中植物可利用态U、Cd所占比例显著增大;博落回根部的大部分U由稳定的U（IV）变成了更容易从地下部分向地上部分转移的U（VI）;酸杆菌门（Acidobacteria）等细菌菌门和子囊菌门（Ascomycota）等真菌菌门比例升高,这些微生物通过提高酶活性增强了博落回对U、Cd的耐受性和富集作用.     

绿色雨水基础设施适应性植物的选择和设计

针对绿色雨水基础设施建设过程中植物选择不当、景观效果差、养护成本高等问题,提出定性与定量相结合的评价选择方法。以北京地区草本植物为例,根据GSI设施结构、功能特征拟定植物基本属性指标,建立植物综合评价指标体系,对30种常用草本植物进行评分分级,筛选出与设施功能相适应的植物种类;并探讨了草甸型植物景观在绿色雨水基础设施中的应用前景及设计方法,为高效益、低成本的绿色雨水基础设施建设提供新思路。     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

生态滤池中植物对生活污水净化能力的影响及其微生物群落组成

生态滤池处理效果受到许多因素影响,不同植物类型导致生态滤池净化效果有明显差异。为提高生态滤池在贵州省农村适用性,研究了生态滤池中3种本地湿地植物（风车草、美人蕉、菖蒲）在不同配置条件下对生活污水中主要污染物包括COD、NH₃-N、TN、TP的去除效果,通过比较不同植物配置下主要污染物的去除率,筛选出生态滤池技术在贵州省可以达到最佳污水净化效果的植物配置。结果表明:菖蒲冬季耐寒性好,其对COD、NH₃-N及TP的去除效果最佳,去除率分别可达88%、92%以及47%;风车草与菖蒲组合TN去除能力最佳,可达49%。滤池内存在的主要微生物群落组成类似,为Proteobacteria（变形菌门）、Chloroflexi（绿弯菌门）、Acidobacteria（酸杆菌门）为主,硝化细菌群落多样性较低,以氨氧化细菌为主;反硝化细菌种类较多,存在部分好氧反硝化细菌。     

湖泊水位变化对挺水植物影响分析:以洪泽湖为例

湖泊水位波动的幅度、频率、持续时长、规律性等是影响湖泊水生植被状况、水资源调配的关键因素。以往研究主要通过选取部分水位变化指标来识别主要的生态影响。而要维持湖泊生态健康进行合理水位调控,需要综合水位变化的多指标,从整体上分析湖泊植物对湖泊水位变化的响应特征。以洪泽湖为例,基于IHA/RVA法,重点分析了南水北调东线一期工程后洪泽湖水位变化对挺水植物的影响。结果表明:南水北调东线一期工程后洪泽湖3,5,7,9月月平均水位以及最小30 d平均水位等指标发生较大改变,对挺水植物面积的影响是最显著的,其他IHA指标改变度小,影响不明显。3月平均水位超过13.4 m,挺水植物萌发抑制明显;当5月平均水位在13.1 m,7月平均水位在12.7 m时,挺水植物面积显著增加;9月平均水位高于13.4 m,挺水植物面积大幅减少。当最小30 d平均水位<12.0 m时,挺水植物面积平均减少14.32 km2。为满足洪泽湖挺水植物生长和繁殖需求,确定3,5,7,9月适宜生态水位为13.20,13.10,12.70,12.85 m。     

红树林湿地植物中Pd的累积特征

铂族元素(PGEs)中的钯(Pd)作为汽车尾气催化转换器(VECs)的催化剂被广泛应用,Pd在世界各国环境中的含量水平迅速增长,并进入食物链,其潜在威胁日益增大。本文以海南省东寨港红树林湿地为研究区,采集红树植物和沉积物样品,利用微波消解、ICP-MS测定其中的Pd。研究表明,在水平维度上,红树植物叶Pd的含量沿河口到外海方向呈现出递减趋势,说明了Pd的陆源性输入;沿光滩到林内方向,呈现出林内光滩林缘的特点。在垂直维度上,红树植物叶Pd的含量呈底部向顶部递减。相对于茎,红树植物叶Pd的含量明显偏低,说明红树植物主要通过根部从沉积物中吸收Pd并累积。对于不同年龄阶段的红树植物,茎Pd的含量为成熟幼龄老龄,叶Pd的含量为老龄成熟幼龄。红树植物叶Pd的含量季节变化明显,干季高于湿季。相对于国内外植物,东寨港红树植物Pd的含量属较低水平。本研究有助于阐明红树林湿地植物Pd的累积特征,同时对于红树林湿地的环境保护具有重要的科学意义。     

抗大气复合污染的城市森林植物初步筛选

大气复合污染成为我国最主要的城市病之一.城市森林建设的植物选择除了达到景观要求和色彩效果外,根据各城市需求选择对污染物综合抗性阈值大的树种,成为当今环境污染背景下维持城市森林生态功能可持续发展的保障.综合分析我国常见城市森林537种植物对二氧化硫、二氧化氮、氟化氢、氯气、臭氧和颗粒物这6种大气污染物的吸附吸收能力,并对植物进行抗性赋值和综合因子分析,得出对大气复合污染综合抗性能力较强的树种主要为桑树、侧柏和臭椿等;对大气复合污染综合抗性中等的树种主要为毛白杨、五角枫、圆柏、山桃、垂柳、泡桐和油松等;对大气复合污染综合抗性相对较弱的树种主要为刺槐、加杨、银杏、核桃、悬铃木、栾树、紫薇和连翘等.根据中国南北方各城市气候背景、经济结构和空气污染特点,因地制宜选择对当地主要空气污染物吸收量较大的植物种类,充分发挥城市森林群落对复合空气污染物的最大净化效果.     

土壤中十溴二苯乙烷(DBDPE)的植物吸收传输特征及微观机制研究

采用温室土培实验,研究了土壤中新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）在不同种属植物中的吸收和传输特征,以及植物脂的影响作用;进一步应用计算模拟的手段解析了植物载脂蛋白与DBDPE的分子间相互作用,以阐明DBDPE的植物吸收传输的微观机制.结果表明,在玉米、小麦和黄瓜3种植物的根和地上部均检测到了DBDPE,根中DBDPE的含量高出地上部1~2个数量级.植物中累积的DBDPE量随时间的变化存在明显的生长稀释效应（p<0.05）.DBDPE的根吸收和茎向传输表现出植物种属间的显著差异（p<0.05）,根富集因子（RCF）顺序为黄瓜（0.30~0.57） > 小麦（0.10~0.39） > 玉米（0.03~0.26）,而传输系数（TF）为小麦（0.17~0.20） > 玉米（0.16~0.19） > 黄瓜（0.04~0.07）.DBDPE的根吸收量及RCF值与植物根脂含量成显著正相关关系（r=0.94,p<0.01;r=0.98,p<0.01）;其地上部累积量及TF值与植物地上部脂含量显著正相关（r=0.77,p<0.05;r=0.94,p<0.05）,但与植物根脂含量呈显著负相关关系（r=-0.74,p<0.05;r=-0.76,p<0.05）,说明脂是控制植物吸收和传输DBDPE的重要组分.分子对接的结果显示,DBDPE能键合进入3种植物载脂蛋白的活性区域并与载脂蛋白特异性的活性位点作用,且DBDPE与载脂蛋白的结合方式及结合能力存在植物种属的显著差异,两者的结合强弱与根吸收DBDPE能力的顺序一致,印证了实验结果.本研究有助于理解植物中DBDPE的吸收传输特征及机制,可为深入认识DBDPE的陆生生态环境行为提供重要依据.