土壤中钨的环境行为与潜在风险：研究进展与展望

钨（W）已被美国环境保护署（EPA）列为一种新兴污染物。钨可通过多种途径在土壤中累积,进一步对土壤环境和生物生态系统造成潜在危害,而目前人类对土壤中钨的赋存、生物地球化学循环和生态风险等方面的认识严重不足。结合国内外研究进展和本课题组的试验数据,系统梳理了典型区域土壤钨含量水平、钨在土壤中的环境界面行为以及钨在生物中的富集特征和潜在健康风险。指出目前该研究领域存在的科学问题与研究方向,旨在呼吁更多学者关注土壤系统中钨的生态环境风险、生物地球化学过程及风险管控与治理修复。     

土壤中钨的环境行为与潜在风险：研究进展与展望

钨（W）已被美国环境保护署（EPA）列为一种新兴污染物。钨可通过多种途径在土壤中累积,进一步对土壤环境和生物生态系统造成潜在危害,而目前人类对土壤中钨的赋存、生物地球化学循环和生态风险等方面的认识严重不足。结合国内外研究进展和本课题组的试验数据,系统梳理了典型区域土壤钨含量水平、钨在土壤中的环境界面行为以及钨在生物中的富集特征和潜在健康风险。指出目前该研究领域存在的科学问题与研究方向,旨在呼吁更多学者关注土壤系统中钨的生态环境风险、生物地球化学过程及风险管控与治理修复。     

梭梭HaACT基因片段的克隆和3’UTR序列分析

【目的】以克隆HaACT基因为出发点,为进一步分析其表达特点奠定基础。【方法】根据NCBI上已发表的藜科其他植物肌动蛋白(Actin)序列的保守区设计一对简并性引物,以梭梭(Haloxylon ammodendron)同化枝为材料提取总RNA,采用RT-PCR法和3’RACE技术克隆了HaACT基因部分片段及3’UTR序列。【结果】得到HaACT基因片段1 107 bp,该序列编码257个氨基酸,3’UTR序列长度为416 bp。使用NCBI和DNAMAN软件对3’UTR序列进行了同源性分析。HaACT基因3’UTR序列与CaACT基因3’UTR序列的相似性高达93%,与BvACT基因3’UTR序列相似性为92%,与GhACT基因3’UTR序列相似性最低,为86%。【结论】HaACT基因与其他植物Actin基因可能具有相似的调控机制。     

α-氧化铝–细菌二元复合胶体对锑的吸附研究

锑(Sb)在土壤胶体微界面的吸附解吸深刻影响其迁移、转化和归趋。土壤矿物、有机物、微生物等胶体组分多结合在一起,形成复杂的矿物–有机复合体。目前,锑在单一土壤组分上的吸附研究颇多,但较少有学者关注锑在土壤矿物–有机复合胶体界面的吸附过程和机制。通过宏观吸附以及光谱学技术探究锑在典型铝氧化物–细菌复合胶体上的吸附行为,结果表明:α-Al_2O_3纳米级颗粒覆盖在蜡状芽孢杆菌表面,形成一层不完整的"矿物膜"。朗格缪尔(Langmuir)模型可以很好地拟合Sb(Ⅴ,Ⅲ)的等温吸附数据(R~20.98);α-Al_2O_3对Sb的吸附量远大于细菌;Sb在Al_2O_3–细菌复合胶体上的吸附不符合"组分相加"原则,存在显著的促进效应。扫描电镜-能谱分析显示Sb主要结合在复合胶体的矿物组分上。X-射线光电子能谱结果表明铝羟基、羧基和氨基参与了Sb的吸附,且细菌会抑制Sb(Ⅲ)在α-Al_2O_3表面的氧化。本研究证实,细菌不仅影响锑在矿物界面的吸附量,还影响其氧化还原反应,因此,在预测锑在土壤中的形态转化、迁移和归趋时必须考虑矿物–微生物相互作用。     

Cd(II)与As(V)在一株土壤细菌Delftia sp.上的共吸附研究

在土壤中，重金属（如Cd、Pb）和类金属（As、Sb）的复合污染非常复杂，而目前，还未有研究关注Cd、As在土壤微生物界面的共吸附行为。本研究利用宏观批吸附实验、电位滴定及光谱学手段探讨Cd(II)-As(V)在一株土壤细菌（Delftia sp.）表面的共吸附特点和机制。结果表明：Delftia sp.细菌表面富含羧基、磷酰基、氨基和羟基等官能团，解离常数（pKa）分别为4.57、7.04、8.22和10.45；当pH<5时，Cd(II)在复合体系的吸附量大于单一体系，pH>5时，Cd(II)在复合和单一体系吸附量差异不大；在pH 2–9范围内，As(V)在复合体系的吸附量都小于单一体系；细菌表面的羧基和少量氨基参与了Cd、As在细菌表面的络合反应，且Cd、As会在这些位点发生竞争作用。本研究证实，土壤pH是影响Cd、As在微生物表面共吸附的重要因素.     

蒙脱石-氧化铁二元复合胶体吸附钨的研究

本研究选取代表性层状硅酸盐蒙脱石，两种代表性氧化铁(水铁矿、针铁矿)，合成蒙脱石-水铁矿、蒙脱石-针铁矿二元复合体，通过宏观吸附以及光谱学技术探究钨(WO₄^2-)在蒙脱石-氧化铁复合体上的吸附行为和潜在机制。结果表明：氧化铁紧密覆盖在蒙脱石表面，使表面颗粒更加细小；钨的吸附量随pH升高而降低，3种吸附剂对钨吸附量大小顺序为：蒙脱石-水铁矿>蒙脱石-针铁矿>蒙脱石；原位红外光谱实验表明，钨在蒙脱石表面主要以外圈络合物形式存在，而在蒙脱石-氧化铁复合体上形成内圈络合物(Fe-O-W)，且在低pH时，形成聚合态钨；X-射线光电子能谱进一步表明，针铁矿和水铁矿表面铁羟基参与了钨的络合反应。本研究证实，氧化铁覆盖不仅增大蒙脱石对钨的吸附量，而且使钨由外圈络合物形态转变为内圈络合态，进一步生成聚合态钨。研究结果对预测钨在土壤中的迁移转化、生物有效性和归宿有重要指导意义。