不同亚铁矿物对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究

为探明稻田土壤还原条件下不同亚铁矿物对砷的修复潜力,本研究对比研究了磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿三种亚铁矿物在不同 pH 条件下（pH 3.00、5.00、7.00）对 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附特征,并以电位滴定法探究了导致三种亚铁矿物吸持 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）能力差异的表面电荷性质。等温吸附平衡实验结果表明,Langmuir模型能较好描述三种亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附过程。弱酸条件（pH=5.00）下,亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附容量依次为：磁铁矿[As（Ⅲ）：23.38 mg·g^-1,As（Ⅴ）：71.33 mg·g^-1] >菱铁矿[As（Ⅲ）：11.63 mg·g^-1,As（Ⅴ）：21.69 mg·g^-1]>黄铁矿[As（Ⅲ）：10.72 mg·g^-1,As（Ⅴ）：7.75 mg·g^-1],在弱酸性（pH=5.00）条件下三种矿物中磁铁矿对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）吸附容量最高。在中性（pH=7.00）条件下黄铁矿对As（Ⅲ）、菱铁矿对As（Ⅴ）吸附容量相对较高。供试pH条件下磁铁矿、菱铁矿对As（Ⅲ）的吸附强度较高,黄铁矿则对As（Ⅴ）的吸附强度较高。电位滴定实验测得亚铁矿物的电荷零点和总可变电荷量依次为：磁铁矿（pH 9.76;1.025 mol·g^-1）>菱铁矿（pH 7.52;0.240 mol·g^-1）>黄铁矿（pH 4.03;0.084 mol·g^-1）,表面活性位点密度依次为：黄铁矿（90.59 site·nm^-2）>菱铁矿（42.77 site·nm^-2）>磁铁矿（7.94 site·nm^-2）,亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附容量受溶液pH、总可变电荷量及其电荷零点影响。非专性吸附和专性吸附是磁铁矿和菱铁矿吸附As的主要方式,而黄铁矿则以专性吸附为主。研究表明,不同pH条件下不同亚铁矿物对稻田土壤砷的修复潜力不同,酸性条件下磁铁矿对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）有较好修复潜力,中性条件下黄铁矿对As（Ⅲ）、菱铁矿对As（Ⅴ）有较好修复潜力。     

三个南方主栽香蕉品种对低钾胁迫的生理响应分析

【目的】筛选耐低钾高效型香蕉品种,为在缺钾严重的广东地区推广耐低钾高效的香蕉品种提供 依据。【方法】以广东主导香蕉品种粉杂 1 号、南天黄、巴西为材料,设计正常钾（NK）和低钾（LK）水培试 验,测定与钾营养有关的生理指标,从生物量、生理学特征和矿质营养方面进行比较。【结果】与正常钾相比, 低钾处理 30 d 南天黄的假茎粗、株高、鲜质量、干质量降低幅度最小,南天黄整株干质量降低幅度为 9.87%, 分别为粉杂 1 号和巴西的 49.87%、54.32%;虽然低钾处理后粉杂 1 号的根系活力和整株可溶性糖含量比巴西和 南天黄偏高,但南天黄的氮磷积累量均无显著差异,而其他两个品种有显著差异;南天黄每株平均降低钾积累 量为 47 g,分别为粉杂 1 号和巴西的 65.28%、75.81%,且只有南天黄的地上部钾的分配比率在低钾处理后升高; 两次结果显示南天黄的钾效率系数最高,粉杂 1 号次之,巴西最低。【结论】南天黄比粉杂 1 号更耐低钾,对 低钾胁迫不敏感,而粉杂 1 号与巴西对低钾胁迫敏感。南天黄是 3 个品种中最耐低钾胁迫品种。     

螯合剂与低分子有机酸复配淋洗修复Cr（Ⅵ）污染土壤

为探究可生物降解螯合剂氨三乙酸(NTA)替代乙二胺四乙酸二钠(EDTA)在复配淋洗剂中的作用,本文研究了NTA和EDTA与草酸和酒石酸所配制的复配淋洗剂在不同浓度、固液比、pH值和淋洗时间下对Cr(Ⅵ)污染土壤淋洗效果的影响及淋洗动力学,此外还使用顺序提取方案(BCR)分析了淋洗前后土壤中重金属的形态、迁移率和稳定性变化。结果表明：混合等体积的0.25 mol·L^-1NTA和0.3 mol·L^-1草酸在固液比为1∶9、pH为3、淋洗时长为240 min条件下达到最大Cr(Ⅵ)去除效率82.94%,这与使用EDTA淋洗时的效率相近;该复配淋洗剂淋洗Cr(Ⅵ)污染土壤时的动力学符合拟二级动力学方程;BCR实验结果表明,NTA和草酸复配淋洗后土壤中Cr的弱酸可提取态、可氧化态和残渣态组分含量分别从6 346.67、4 280.00、2 387.67 mg·kg^-1下降至1 161.67、433.35、741.00 mg·kg^-1,可还原态组分从2 746.67 mg·kg^-1上升至6...     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明：含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在“此消彼长”的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率...     

4种不同原料生物炭对镉污染土壤的钝化效果与稳定性比较

生物炭的性质与老化作用是影响生物炭钝化修复Cd污染土壤效果的重要因素。比较研究4种不同原料生物炭(污泥类、秸秆类、动禽粪便类和木本类)对Cd²⁺吸附作用和Cd污染土壤的钝化修复效果的差异。结果表明:施用生物炭显著提升土壤孔隙水pH(棕榈丝生物炭除外),降低孔隙水DOC和Cd浓度,从而减少水稻根系对孔隙水中Cd的吸收。同时,4种生物炭提高土壤pH,降低土壤有效态Cd、水稻根系和籽粒Cd含量。老化作用减弱稻秆生物炭的钝化效果,显著增强棕榈丝生物炭对土壤Cd的钝化作用,然而,老化作用对富含灰分的猪粪生物炭和污泥生物炭的影响较小。因此,选择生物炭钝化修复Cd污染稻田土壤时,必须考虑生物炭的原料及其老化作用。     

土壤重金属的醋酸淋洗效果及其对地下水的影响评估

为探究醋酸作为土壤化学淋洗剂去除重金属的效果和对环境的影响,采用土柱模拟耕层原位淋洗的方法,探究了0.8、1.0、1.5 mol·L^-13种浓度的醋酸对4种类型土壤中重金属的去除效果、迁移特性、形态变化,以及对土壤主要理化性质的影响。结果表明：醋酸淋洗对酸性和弱酸性污染土壤的重金属淋洗效果比较好,其中醋酸浓度在1.0 mol·L^-1以上时Cd的去除效果达到40%～60%,但对Pb、Cu、Zn的去除效果较差,各种醋酸浓度下去除率均低于20%。醋酸淋洗主要去除表层土壤中可交换态和可还原态的Cd,被淋洗的Cd在20～40 cm底土层部分截留。以1.0 mol·L^-1的醋酸淋洗土壤不会对土壤主要养分元素含量造成显著影响(P<0.05),但是淋出液Cd、Pb的浓度高于Ⅳ类地下水标准。因此,1.0 mol·L^-1为醋酸淋洗去除土壤Cd的较佳浓度,Cd含量低于0.6 mg·kg-1的轻微污染酸性土壤可望达标,但是淋出液中Cd、Pb存在污染地下水的风险,实践中应当与深层固定等配套技术联用。     

典型的草甸和冠层型沉水植物对内源污染物削减效果研究

【目的】探究不同生长模式的沉水植物对内源污染物的削减效果。【方法】选取典型的草甸型和冠层型沉水植物矮慈姑和轮叶黑藻,利用采自重污染水体的底泥和两种沉水植物分别构建实验模拟系统,研究分析矮慈姑和轮叶黑藻在污染底泥中的生长扩增、各系统底泥和上覆水中主要污染物的浓度变化及表层底泥微生物群落结构的特点。【结果】两种沉水植物均能耐受污染底泥并生长扩增,矮慈姑茎、叶和根系的生物量均扩增10倍,但主要集中在水底泥界面上下10 cm范围;轮叶黑藻茎、叶的生物量在整个上覆水空间扩增也达到10倍,但根系生物量不变。矮慈姑系统表层底泥（0～10 cm）的酸可挥发性硫化物（AVS）、亚铁和氨氮,去除率分别达到80.57%、67.43%和72.48%,轮叶黑藻系统亚铁和氨氮去除率只有24.75%和61.41%,AVS上升13.6%。矮慈姑和轮叶黑藻系统上覆水中叶绿素a的浓度分别为9.61、9.39μg/L。16S rRNA高通量测序结果显示,两类系统表层底泥微生物群落中属的组成差异显著,矮慈姑系统优势属为硫曲菌属（Sulfurifustis）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）,而轮叶黑藻系统中Cyanobi...     

菌肥及泥炭土浸提液对植物提取土壤Cd的影响

采用温室盆栽试验,研究菌肥和泥炭土浸提液对东南景天生物量、Cd富集特征、土壤Cd有效性和土壤理化性质及对后茬水稻在落干条件下水稻Cd的影响。结果表明,菌肥和泥炭土浸提液均能提高东南景天对土壤重金属的提取效率,其中施用两次液体菌肥的效果最好,东南景天对Cd提取量为0.34 mg·pot^-1,是对照的3.1倍,泥炭土浸提液处理的东南景天Cd提取量为0.32 mg·pot^-1,是对照的2.9倍,这两种处理对Cd的提取率较高,达到13%~15%,土壤全量Cd的降低幅度达到17.55%~20.41%。东南景天收获后种植水稻,落干条件下促进了水稻对Cd的吸收,稻米和茎叶的Cd提取量较对照增幅分别为30.31%~396.24%和12.36%~257.65%,其中在菌肥及泥炭土浸提液联合处理下水稻对Cd的吸收最大,稻米和茎叶的Cd含量分别为2.14 mg·kg^-1和2.88 mg·kg^-1,水稻地上部对Cd总提取率达到3.15%。因此,施用两次菌肥是提高东南景天提取土壤Cd的有效措施,菌肥与泥炭土浸提液联合施用在落干条件下显著强化了水稻对土壤Cd的提取。     

大豆磷铁养分胁迫响应的FER基因鉴定及FER1缓解铁毒作用

  【目的】  FERRITIN (FER)是一类保守铁蛋白,对于维持铁的稳态及铁代谢中起重要作用。通过鉴定大豆FERRITIN (GmFER)基因家族的组成及其对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,为今后研究FER功能奠定基础。  【方法】  对GmFER基因进行生物信息学分析,根据其编码的GmFER氨基酸序列,用ProtParam tool网站计算了GmFER家族的相对分子质量、氨基酸组成和等电点(PI);用PSORT网站预测GmFERs蛋白定位;从Phytozome网站下载GmFER家族的氨基酸序列与基因启动子序列,用 MEME 预测GmFER家族序列中的保守基序;用MEGA X对GmFERs进行进化分析,用最大似然法重建进化树;通过定量PCR分析GmFER对低磷、铁毒等养分胁迫的响应,构建GmFER1基因启动子融合GUS 报告基因的载体与GmFER1超表达载体,进一步分析GmFER1基因启动子活性和对铁毒的响应,以及异源超表达GmFER1对拟南芥耐受铁毒的影响。  【结果】  大豆基因组有12个GmFER基因,对GmFERs进行进化分析,发现GmFERs可以分为4个亚组(亚组Ⅰ～Ⅳ),其中GmFER3、GmFER7、GmFER8、GmFER10和GmFER11属于亚组Ⅰ,GmFER2和GmFER9同属亚组Ⅱ;GmFER5和禾本科植物水稻和玉米的FER同属亚组Ⅲ,GmFER1、GmFER4、GmFER6、GmFER12属于亚组Ⅳ;通过MEME预测,GmFER家族序列中的保守基序有3个;蛋白亚细胞定位预测显示,大豆FER蛋白可定位于细胞质、线粒体和叶绿体。运用定量PCR技术检测GmFER基因在大豆根和叶的表达水平,发现12个GmFER基因在响应磷铁养分胁迫时存在差异,其中GmFER1、GmFER4、GmFER5、GmFER6、GmFER12受低磷诱导,GmFER1、GmFER4、GmFER12表达受铁毒诱导;对GmFER1启动子的活性进行分析,发现铁毒促进GmFER1启动子在根系的活性;在铁毒胁迫下,与野生型Col-0比,超表达GmFER1显著提高了拟南芥的主根长、侧根数目、侧根密度、叶绿素含量和鲜重,增强了耐铁毒的能力。  【结论】  大豆基因组共有12个FER基因,GmFER基因响应低磷或铁毒等养分胁迫。超表达GmFER1可促进主根生长,增加侧根密度,提高叶绿素含量,增加植株鲜重,表明GmFER1在缓解铁毒胁迫方面起重要作用。     

植物响应低硫胁迫的分子生物学机制研究进展

[目的]硫是植物生长发育所必需的营养元素之一.硫不仅参与半胱氨酸和蛋白质等初生代谢产物的合成,还参与硫代葡萄糖苷、植保素、植物螯合肽、维生素、辅酶A等次生代谢物质的合成.因此,适量的硫供给可促进植物生长发育,提高作物的产量和品质,增强植物耐受生物和非生物胁迫的能力.[主要进展]植物主要通过根系从土壤吸收硫酸盐,硫酸盐在...