铅锌尾矿污染区3种菊科植物体内重金属的亚细胞分布和化学形态特征

通过实地调查分析广西阳朔某铅锌尾矿污染农田自然生长的3种常见菊科植物野艾蒿、胜红蓟和野茼蒿体内的重金属含量,并采用差速离心与化学试剂提取法分析重金属在植物中的亚细胞分布及其存在的化学形态,探究菊科植物对重金属的积累、耐性特征和机制.结果表明,污染区土壤受Cd、Pb、Zn这3种重金属污染严重,其含量分别比国家土壤环境二级标准(GB 15618-1995)超标37.7、5.7和8.9倍,植物体内Cd、Pb和Zn含量都超过正常范围.野茼蒿和胜红蓟对Cd具有较强的迁移能力和富集能力,适用于Cd污染土壤的生态修复.此外,野茼蒿的茎和叶中Cd的含量分别为159.6 mg·kg~(-1)和219.5mg·kg~(-1),超过Cd超富集植物的临界标准,可见野茼蒿完全具有Cd超富集植物的基本特征,是Cd超富集植物.3种菊科植物地下部和地上部的Cd、Pb和Zn主要分布在液泡可溶组分和细胞壁中,而在细胞器中的分布较少.植株中大部分的重金属以迁移性较低的氯化钠提取态、醋酸提取态和盐酸提取态存在.因此,液泡区隔化、细胞壁固持和重金属以低活性的化学形态为主可能是3种菊科植物应对重金属胁迫的重要耐性机制.与野艾蒿相比,胜红蓟和野茼蒿茎叶中的Cd更多地贮存在液泡中,且地上部"活性态"Cd的积累比例低于根系,这些很可能是胜红蓟和野茼蒿忍耐和富集镉的重要途径.     

浒苔生长-衰亡过程中氮形态的迁移转化过程

针对浒苔氮吸收代谢机制，通过连续培养实验研究浒苔生长-衰亡过程中不同形态氮在藻体和培养液中的分布和迁移.结果表明，浒苔在生长期吸收NO₃^--N（17.37μmol/（g·d））而衰亡期向胞外释放NH₄⁺-N（0.84μmol/（g·d））；在生长期胞内NO₃^--N占无机氮（DIN）73.75%~92.15%，在衰亡期NH₄⁺-N占无机氮60.87%~92.13%；培养液中溶解有机氮（DON）浓度持续增加，其中<1kDa组分占64%~98%，> 1kDa组分占2%~36%.在培养期藻体细胞吸收DIN速率平均为8.96μmol/（g·d），释放DON的平均迁移速率约为59.57μmol/（g·d）.通过收支模型计算，浒苔将近60% DIN转化为以<1kDa组分占优的DON并分泌到胞外.由此可以推测，近海浒苔爆发可以在月际尺度上对水体生源要素结构产生显著影响.     

有机肥与植物种类对铁肥形态转化及其有效性的影响

通过盆栽试验的方法,研究了牛粪和植物种类对石灰性土壤中铁肥形态转化及其有效性的影响。结果表明,牛粪施用改变了土壤中铁(含外源铁)的有效性及其在各形态铁间的分配。从长期的观点来看,牛粪施用能提高土壤铁的有效性,有利于土壤铁有效供给的维持。与花生相比,油莱对土壤铁具有更高的利用和活化能力,种植油菜后,土壤交换态铁被耗竭,而有效铁、氧化锰结合态铁和无定形氧化铁结合态铁的含量明显提高。有机肥的合理施用和铁效率差异性植物间的轮作或间作是增加、维系土壤铁有效性的重要农艺措施。     

水稻籽实中蛋白质-Cd、Pb结合体及其稳定性

通过凝脱层析方法，对水稻籽实中的蛋白质－Cd,Pb结合形态特征及其稳定性进行了研究。结果表明；水稻籽实TrisHCl提取液经SephadexG-75分 离，洗脱液得到3个紫外吸收峰，在第1、3峰处出现了Cd、Pb浓度峰，其蛋白质－Cd、Pb结合体的表观分子量为54.5KD和5.5KD。在蒸煮加热处理后，水稻籽实中蛋白质－Cd、Pb结合体发生变性，使分子量为54.5KD的蛋白质－Cd,Pb结合体完全破坏，分子量为5.5KD的结合体也部分地被破坏，与蛋白质结合的Cd ,Pb被释放出来。胃蛋白酶和胰蛋白酶消化处理后，也能够破坏蛋白质－Cd,Pb结合体的形态，洗脱液中Cd,Pb的浓度分布也发生了变化，在第1、3紫外吸收峰处的Cd、Pb浓度也明显降低。另外，在第3峰以后的洗脱液中也检测到Cd、Pb的浓度。     

Barley lipid-transfer protein as heavy metal scavenger

A lipid-transfer protein was isolated from a domestic cultivar of brewers barley grain, Hordeum vulgare. The presence of Cu (II), Pb (II), Cd (II) and Zn (II) ions in its structure and its ability to bind Hg (II) and Ni (II) ions is known. We investigated its ability to bind other metal ions by differential pulse polarography. Here we demonstrate that the lipid-transfer protein has an affinity to bind Co (II) and Pb (II) and has no affinity towards Cd (II), Cu (II), Zn (II) and Cr (III). These results suggest a new possible role of barley lipid-transfer protein for phytoextraction.Selected article from the Regional Symposium on Chemistry and Environment, Krusevac, Serbia, June 2003, organised by Dr. Branimir Jovancicevic     

Enhanced adsorption of arsenate on titanium dioxide using Ca and Mg ions

In this study, we report the effects of pH and divalent cations on the adsorption of arsenate (As(V)) by titanium dioxide (TiO₂) nanoparticles. The extent of As(V) adsorption on TiO₂ decreased with increasing pH due to the decrease of positively charged binding sites on the TiO₂ surface. The Langmuir maximum uptake capacity at pH 4 is about three times higher than that at pH 7. Here we show that the relatively low As(V) uptake at circumneutral pH could be substantially enhanced by the addition of common divalent cations such as magnesium and calcium. At a concentration of approximately 7 mM, magnesium and calcium increased the extent of As(V) adsorption from 2.1 to 6.5 and 7.7 mg As(V)/g TiO₂, respectively.     

海州湾表层沉积物中氮的赋存形态及其生态意义

于2014年10月在海州湾采集表层沉积物,利用分级浸取分离的方法,对其中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)4种可转化态氮(TTN)的含量进行了分析测定,结合沉积物的有机质含量(TOC)、粒度分布,讨论了各形态氮的生态意义.结果表明:IEF-N、WAEF-N、SAEF-N、SOEF-N、非转化态氮(NTN)、总氮(TN)的平均含量分别为12.63、5.78、8.93、85.32、568.93和681.59 mg·kg-1;各形态氮在TTN中所占的比例大小顺序为SOEF-N(75.73%)IEF-N(11.21%)SAEF-N(7.93%)WAEF-N(5.13%).研究还表明,沉积物中TN与TOC和粒径具有显著的相关性(p0.01);WAEF-N与TOC具有显著的相关性(p0.01),与粒径也具有显著相关性(p0.05),其他形态氮与TOC、粒度分布均有一定程度的相关关系;各形态氮与水体中的溶解态无机氮(DIN)、叶绿素a具有相关性,说明沉积物中的氮对海洋生态环境有着重要意义.     

大孔树脂共价固定化漆酶及其对孔雀石绿的脱色研究

以大孔树脂为固定化载体,戊二醛为表面活化剂,采用共价结合法固定漆酶。以ABTS为漆酶底物,通过对固定化漆酶活性的测定,确定大孔树脂固定漆酶的最佳固定条件为：戊二醛浓度=2%、pH=6、活化时间=2 h、固定时间=10 h。在此条件下制备的固定化漆酶能够保持79%的初始活性,获得的固定化漆酶活力能够达到1．94 U·g-1。在酸性条件(pH=3)下,游离漆酶的活性在3 h内丧失71%,而固定化漆酶仅丧失37%,显示出固定化漆酶良好的环境稳定性。固定化漆酶对孔雀石绿染料的脱色率在5h内可达到96%。     

单宁酸与柠檬酸复合淋洗去除土壤中重金属Cd的研究

采用土柱淋洗技术对模拟Cd污染土进行修复研究,探讨了单宁酸、柠檬酸在不同浓度、淋洗时间、复配体积比下对重金属进行单一、复合淋洗的去除效果,并比较复合淋洗前后重金属的形态变化特征。实验结果表明,单宁酸和柠檬酸对重金属具有较好的去除效果。单一作用时,随着时间的增加,两种淋洗剂对重金属的去除率逐步提高,均在12 h时达到最好效果,重金属去除率分别为59.08%、71.25%。实验同时证明,两种淋洗剂进行复合淋洗对重金属Cd的去除率明显高于单一淋洗,当单宁酸浓度为10.0 mmol/L,柠檬酸浓度为0.6 mol/L,淋洗剂体积配比为1∶3,淋洗时间为12 h时,复合淋洗效果最好,重金属去除率达到97.47%。土柱淋洗前后重金属形态分级结果表明:单宁酸、柠檬酸复合淋洗能有效去除酸可提取态、氧化物结合态的重金属Cd。     

城镇污水处理厂尾水强化除磷的效果研究

以城镇污水处理厂尾水为研究对象,考察不同混凝剂投加量及pH值对除磷效果的影响,分析水样混凝前后不同形态P的变化情况。试验结果表明：当铁盐混凝剂(氯化铁)和铝盐混凝剂(高效聚铝)的最佳投加质量浓度分别为7 mg/L和8 mg/L,经混凝处理后,水样中TP残留浓度均低于GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准((TP)≤0.5 mg/L)。通过对尾水中P的不同形态的分析,尾水中溶解性总磷(TSP,主要为溶解性正磷酸盐(SRP))通过沉析作用得到有效去除,铝盐混凝剂对颗粒态磷(PP)及其他P的絮凝作用较为明显,除磷效果较铁盐混凝剂稳定、易控。