纳米硫酸铅对小球藻的毒性

纳米铅颗粒是大气细颗粒物的重要组分之一,目前对其植物毒性机制所知甚少。本研究以纳米硫酸铅(nano-PbSO_4)为例,以普通小球藻作为受试生物,通过比较nano-PbSO_4和铅离子(Pb~(2+))对小球藻形貌及生长率的影响,阐明二者毒性效应差异;通过测定nano-PbSO_4在培养基中的Pb~(2+)溶出率,探讨其毒性效应机制。结果表明:nano-PbSO_4附着于小球藻表面,使其表面明显凹陷; nano-PbSO_4对普通小球藻生长的抑制率随浓度增大而升高,符合两参数非线性函数Logit模型。相同浓度nano-PbSO_4对小球藻生长的抑制明显低于Pb~(2+),半数效应浓度为后者的4.2倍。Nano-PbSO_4(0.01～1 mmol·L~(-1))在培养基中的Pb~(2+)溶出率仅为0.31%～0.81%,说明nano-PbSO_4对小球藻毒性效应主要由纳米颗粒的毒性效应导致,溶出的Pb~(2+)对毒性的贡献较小。本研究可为纳米Pb污染物的生态风险评价提供参考。     

六氯-1,3-丁二烯的微生物降解研究进展

六氯-1,3-丁二烯(hexachlorobutadiene,HCBD)是一种有毒有害的脂肪族氯代烃,曾经作为杀虫剂、除草剂、变压器油和传热流体等化学工业产品的重要成分被广泛应用于生产生活。HCBD因满足《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中风险筛选标准(如毒性、持久性、远距离环境迁移和生物累积性等),缔约方于2015年第七次会议中将其增列为持久性有机污染物,2017年又将其列入该公约的附件Ｃ以控制其环境排放量。目前关于HCBD的环境归趋仍是研究热点,但是对于HCBD的微生物降解转化机制尚缺乏深入研究。鉴于此,本文重点回顾并讨论了地下水、底泥等厌氧环境中已报道的HCBD微生物降解转化途径、速率及机制,并从热力学角度阐述HCBD及其降解产物作为电子受体通过还原性脱氯反应被厌氧脱卤微生物代谢转化的可行性。最后,本文根据现有研究结果,提出微生物厌氧降解HCBD的研究展望,包括多组学技术解析HCBD降解功能菌群结构和潜在互作机制、HCBD厌氧降解微生物的分离与纯化,以及HCBD厌氧降解菌剂的开发与污染场地原位生物修复应用等。     

大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析

非生命活动所需的重金属镉(Cd),在土壤中以低浓度存在时,便可以产生极强的毒性,影响植物的生长发育。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。为了解大豆根系中应答镉胁迫的MYB基因,本研究将发芽7天的大豆苗在镉浓度为75μmol·L~(-1)的培养基中处理0、4、8、12和48 h,采用Illumina HiSeq高通量测序平台对大豆根系进行转录组测序分析,获得16个与镉胁迫应答息息相关的R2R3-MYB基因。氨基酸序列分析表明,这16个MYB转录因子均含有4个保守元件,且均含有R2、R3保守结构域。参考拟南芥R2R3-MYB亚组分类进行系统发生学分析,发现它们分为S1、S2、S8、S15、S17、S20和S22 7个亚组。大豆根系中MYB基因差异表达分析结果显示,镉胁迫条件下,16个R2R3-MYB基因的表达量均发生变化,且表达量变化均在2倍以上,其中6个基因表达下调,最大下调倍数达17倍,10个基因表达上调,最大上调倍数为11倍。进一步分析发现,大豆根系中的MYB基因主要通过调控重金属镉的吸收、转运、解毒过程来缓解镉的毒害作用。本研究通过对大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析,为大豆抗重金属镉育种提供基因资源和理论基础。     

基于空间计量模型的中国环境污染评价及影响因素分析

基于熵权法测算了环境污染综合指数,依据Moran指数与散点图、LISA集聚图分析了我国环境污染的空间集群和集聚状况,运用空间面板数据模型实证分析了环境污染的影响因素。结果表明,我国各省域的环境污染水平和发展趋势呈现出一定的波动性,但工业污染排放已趋于较为稳定的状态,居民生活污染已成为区域污染的主要污染源;我国各省域的环境污染具有较强的区位差异性,在空间上存在着显著的集聚性和集群现象;不同因素对环境污染产生的冲击方向及强度均有所差异,但科技水平、对外开放程度、环保意识等因素对环境污染具有反向冲击:开放程度、科技水平的提升可促进生态环境质量的改善,环保意识的增强有利于环境污染水平的降低,但具有一定的滞后性。基于以上结论,提出了强化区域环境治理合作、人口空间适度集聚、扩大环境治理投资规模、深化对外开放程度和鼓励产业科技创新等政策建议。     

紫松果菊对多环芳烃重污染土壤修复效能

采用盆栽试验,以实际油田污染土与自然土和沙土按照一定比例配置两种污染浓度的土壤(PAHs总浓度分别为122.40和183.60 mg·kg-1),以株高、生物量变化以及芘(Pyr)、屈(CHR)、苯并b荧蒽(Bb F)、苯并k荧蒽(Bk F)4种多环芳烃去除率为指标,研究了紫松果菊对PAHs污染土壤的修复效能。结果表明:(1)4种多环芳烃污染土壤对紫松果菊株高和生物量有明显抑制作用,在PAHs总浓度为183.60 mg·kg-1时,紫松果菊仍能存活,说明紫松果菊对PAHs污染土壤具有较强的耐性。(2)在PAHs总浓度为183.60mg·kg-1时,紫松果菊对土壤中4种PAHs的去除率分别为66.2%、70.3%、40.6%和65.4%,4种PAHs的总量由183.60 mg·kg-1降到104.52 mg·kg-1,总去除率为56.93%,远大于对照组中PAHs总去除率。说明紫松果菊具有修复PAHs重污染土壤的潜能。相关性分析发现,PAHs的去除率与地下生物量的相关性更好,说明植物地下生物量对多环芳烃去除率影响较大。本研究拓展了利用植物修复PAHs污染土壤的应用范围,使重污染土壤的植物修复成为可能。     

稀土元素铈对斑马鱼肝脏的遗传毒性

以稀土元素中丰度最大的铈(Ce)为代表污染物,以斑马鱼(Danio rerio)为受试生物,采用RAPD-PCR和MSAP-PCR技术研究Ce对斑马鱼基因组DNA损伤及DNA甲基化的影响。结果表明,不同浓度Ce~(3+)(0、5、10和20μmol·L~(-1))胁迫斑马鱼28天后,Ce~(3+)主要在斑马鱼肝脏中富集(BCF:5.49~9.33),其次为腮(BCF:3.58~4.49)和肌肉(BCF:0.13~0.25);RAPD-PCR分析显示,Ce~(3+)(10μmol·L~(-1))胁迫能够诱导斑马鱼肝脏DNA的损伤;MSAP-PCR分析显示,Ce~(3+)胁迫引起的斑马鱼肝脏基因组DNA甲基化总变化率分别为8.93%(CK)、9.12%(5μmol·L~(-1))、15.56%(10μmol·L~(-1))和28.83%(20μmol·L~(-1)),其中低浓度胁迫下,斑马鱼肝脏基因组DNA去甲基化(D)型显著增加,高浓度下,甲基化(M)型显著增加,DNA甲基化多态性亦随胁迫浓度的增大而变大;测序分析结果显示,这些特异性甲基化条带与zinc finger protein STZ/ZAT10、ABC transporter 1、cell cycle control phosphatase superfamily protein等基因具有较高的同源性;与RAPD标记相比,DNA甲基化标记对Ce~(3+)的胁迫响应具有高敏感性。研究结果深化了对稀土元素生物学效应的认识。     

苯并(a)芘降解过程中细菌降解相关酶的蛋白应答

以苯并(a)芘(BaP)为目标污染物,探讨了3株细菌(BZSY-1、BZSY-2为芽孢杆菌; BZSY-3为动胶杆菌)在不同条件下对BaP细菌降解的酶蛋白应答以及降解率与酶活性的关系。结果表明:不同浓度BaP降解过程中,3株细菌的邻苯二酚2,3-双加氧酶(C23O)酶活性均较高,多酚氧化酶(PPO)酶活性均较低,而过氧化氢酶(CAT)酶活性与BaP的浓度无关;加入共代谢底物琥珀酸钠后,3株细菌的邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12O)、C23O酶活性明显提高,CAT酶活性无明显变化,而PPO酶活性通过诱导依然很低;与对照相比,3株菌的C12O、C23O和PPO在TW80≤1000μg·m L~(-1)时酶活性不受影响,而当TW802000μg·m L~(-1)时,3株细菌的这3种酶均受到不同程度的抑制;与细菌BZSY-1相比,BZSY-2和BZSY-3对BaP的降解率较高,对应的几种酶活性(尤其是C12O、C23O)也比较高,进一步支持BaP的微生物降解是酶促反应,这3株细菌对BaP降解的关键酶是C12O和C23O。     

三氯生的环境残留、降解代谢及其潜在生态风险

三氯生因具有良好的广谱抗菌性能而被广泛应用于各类洗护日化用品中.随着这些日用品被人类不断消耗,三氯生也会通过多种途径进入环境并引发一系列环境问题.环境中残留的三氯生及其代谢产物具有持久性、生物累积性和生态毒性,进而给生态系统带来一定的潜在风险,甚至会对人类健康产生不良影响.基于此,本文总结和分析了三氯生在环境介质中的残留特征及其可能发生的降解代谢过程和产物,并系统地介绍了三氯生及其代谢产物的生物有效性及其对生物体繁殖、遗传和基因等方面的毒性效应,综合分析了三氯生对生态系统和人类健康可能存在的风险,并对有关三氯生后续的研究工作提出了建议和展望.     

低分子量有机酸对土壤磷活化及其机制研究进展

近30年来,过量施用磷肥导致土壤磷素累积继而引起水体富营养化等问题备受关注。植物根系分泌的低分子量有机酸能活化土壤积累态磷,提高土壤磷素有效性,已成为研究热点问题之一。本文结合国内外已有研究,从低分子量有机酸的类型、添加浓度、土壤类型和土壤磷素水平等方面总结了低分子量有机酸活化土壤无机磷与有机磷的效果,并通过对比土壤磷活化试验前后各形态磷的变化探讨了低分子量有机酸对土壤磷的活化机制。低分子量有机酸对土壤无机磷的活化主要是促进了土壤中有效性低的无机磷形态向有效性较高的形态转化,而低分子量有机酸对土壤有机磷的活化结论尚不一致,活化机制也不明确,仍需进一步研究。未来研究应关注低分子量有机酸与磷肥之间的协同增效机制,并进一步探索低分子量有机酸对土壤磷素(特别是有机磷)的活化机制。     

汶川地震区灾后植被恢复时空过程及特征——以都江堰龙溪河流域为例

定量评估地震区灾后植被恢复,对于灾区生态系统恢复重建及区域社会经济可持续发展规划具有重要科学意义.以都江堰龙溪河流域为案例区,采用MODIS-NDVI的时间序列数据,确定植被恢复评估的Landsat影像时间,并以Landsat影像定量揭示龙溪河流域植被在“5.12”汶川地震前后的动态变化;进而根据区域水系和地形因子,定量解析并揭示植被覆盖度受损恢复率的时空变化特征.结果表明:研究区植被覆盖受损恢复情况整体较好,但植被覆盖度对地震损害的响应存在滞后现象;受损植被恢复率与河流水系距离、海拔、坡度和坡向存在显著的相关性.本研究结果可为地震灾后植被恢复的决策干预提供技术支撑.