水稻土溶液中Se(Ⅵ)的价态转化条件研究

为了有效利用土壤硒，以紫潮泥和红黄泥为试验材料，在pH分别为7.5和6.5条件下研究了两种土壤在淹水原原培养和氧化培养过程中Se(Ⅵ）价态转化的条件，结果表明：随着土壤溶液Eh值的变化。Se(Ⅵ）逐渐向有机硒，Se(Ⅵ）转化；Se(Ⅵ）与Se(Ⅵ）相互转化体系的临界电位范围为216.6-74.1mV，同时土壤溶液pH值从6.5上升到7.5，临界电位下降50.1mV;Se(Ⅵ）与Se(Ⅵ）相互转化的氧化还原体系在土壤重要的氧化还原体系序位中处于NO3^-－N体系，锰体系之后，大致与铁体系平行。     

土壤溶液中硒的价态变换及其影响因素

从理论上讨论了土壤硒的价态及其溶解性，土壤溶中不同形态的硒的溶解平衡与可能存在的Se(Ⅵ）的变价反应，土壤溶液中硒的价态转换的影响因素，特别是氧化还电位与PH对淹水土壤溶液中硒的价态变换的影响，并推导出Se的价态转换的PH－Eh图，根据pH-Eh图，可以预测土壤溶液中硒的价态变换与PH－Eh图关系。     

淹水过程中土壤硒的形态转化

对含硒(Se)土样进行淹水培养,运用连续提取法和X射线光电子能谱分析(XPS)技术,揭示淹水处理过程中土壤硒和铁氧化物的形态转化过程。结果表明,土壤氧化还原电位(Eh值)对土壤硒形态转化起主导作用,淹水培养过程中的水溶态和可交换态硒含量逐渐降低,元素态和残渣态硒含量逐渐增高;XPS分析结果表明,淹水15 d后土壤中Se(Ⅳ)占总硒的百分比由59.7%下降到48.3%,元素态和金属硒化物的含量分别升高了6.3百分点和5.1百分点。同时,淹水过程中土壤还原性铁含量增加,且铁氧化物晶体结构发生了变化。综上所述,土壤Eh值为影响硒活性的主要因素,Eh值对土壤硒形态转化起主导作用,土壤氧化性越强,土壤中硒的活性也越强。在淹水条件下土壤处在还原状态,土壤中硒的移动性逐渐减弱,生物有效性降低。     

不同硒形态对玉米根系形态和养分吸收的影响

[目的]明确玉米幼苗在不同浓度Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)处理下根系形态和养分吸收的效应,为缺硒土壤合理补硒提供科学依据。[方法]以玉米品种郑单958为材料,采用营养液培养方法研究了不同浓度Se(Ⅵ)和Se(Ⅳ)对玉米生长和养分吸收的影响。[结果]相同硒浓度下,Se(Ⅵ)处理的玉米地上部干重显著高于Se(Ⅳ)处理;低浓度硒处理[Se(Ⅵ)≤12.50μmol/L,Se(Ⅳ)≤25.00μmol/L]玉米幼苗中硒含量均随硒浓度的增加而增加。相同硒浓度下,硒浓度<12.50μmol/L时,玉米地上部Se(Ⅵ)的累积量低于Se(Ⅳ)累积量,硒浓度≥12.50μmol/L时,玉米地上部Se(Ⅵ)的累积量显著高于Se(Ⅳ)累积量。相同硒浓度下,Se(Ⅵ)处理的玉米幼苗氮、磷、钾累积量显著高于Se(Ⅳ)处理。[结论]低浓度硒[Se(Ⅳ)≤6.25μmol/L,Se(Ⅵ)≤12.50μmol/L]可促进玉米生长和养分吸收,表现为根长伸长、根增粗以及氮、磷和钾累积量的增加,高浓度硒导致玉米生长受到抑制,氮、磷和钾累积量减小。     

硒是双刃剑？——谈微生物中的硒代谢

硒位于元素周期表第Ⅵ主族,是一种生命必需的微量元素,是第21位氨基酸硒代半胱氨酸、硒代甲硫氨酸和含硒酶的必需组分。硒在人体免疫系统、抗癌、抗氧化等方面发挥重要作用,缺硒会导致40种以上的疾病。硒以Se(-Ⅱ)、Se(0)、Se(+Ⅳ)和Se(+Ⅵ)4种价态存在,所有价态间的转化都有微生物的参与。本文主要综述最近几年国内外微生物代谢硒的研究进展,包括硒对生命体的重要作用与机制,硒的化学性质与生物地球化学循环,硒的氧化、还原和甲基化等多样的代谢硒的微生物类群,微生物代谢硒的分子机制;并探讨了微生物代谢硒在未来的关注点和实际应用。阐明微生物代谢硒在生物地球化学循环、生物多样性、植物富硒、人类健康和环境污染治理等方面都发挥着重要作用。     

不同硒形态对镉胁迫下油菜镉亚细胞分布、化学形态及硒累积的影响

为了解不同形态硒(Se)对镉(Cd)胁迫下油菜对镉累积及相关分布的影响,采用自然Cd污染土壤(4.58 mg/kg)进行盆栽试验,以不施Se为对照(CK),研究不同硒形态：硒酸钠[Se(Ⅵ)]、亚硒酸钠[Se(Ⅳ)]、硒代甲硫氨酸(SeMet)、纳米硒(SeNPs)对油菜镉累积、亚细胞分布及化学形态的影响,为Se应用于降低植物Cd累积提供依据。结果表明,与CK相比,除Se(Ⅳ)外,其他硒形态[SeNPs、Se(Ⅵ)、SeMet]皆减轻了Cd对油菜干物质及光合色素含量的不利影响。SeNPs、Se(Ⅵ)、SeMet均降低了油菜根系、地上部的Cd浓度及转移系数(TF),Se(Ⅳ)亦降低了地上部Cd浓度及TF系数,但对根系Cd浓度无明显影响;地上部、根系Se浓度中,皆以SeMet处理显著大于其他处理。与CK处理相比,Cd的亚细胞分布中,硒处理的地上部、根系的细胞壁Cd比例更低、可溶性部分比例更高;而在Cd化学形态组成中,硒处理均降低了地上部、根系中水提取态和乙醇提取态的Cd比例,提高了氯化钠提取态的Cd比例。综上,硒可增加Cd在细胞壁和液泡中的螯合量、降低油菜植株幼苗中Cd的活性化学形式比例以...     

Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)在斑马鱼组织中的累积及对抗氧化系统的影响

以斑马鱼为受试材料,研究了Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)在斑马鱼组织中的累积及对抗氧化系统的影响。试验分3组,分别为对照组、Se(Ⅳ)处理组(500μg·L-1)和Se(Ⅵ)处理组(5000μg·L-1),处理28 d后,测定斑马鱼脑、鳃、肝、肠和肌肉组织中硒的累积以及过氧化氢酶(CAT)活性、总抗氧化能力(T-AOC)和Na+/K+-ATPase活性。结果显示,与对照组相比,硒处理组斑马鱼各组织中呈现不同程度的硒累积,肝组织中硒累积量最高,肠组织中CAT活性、鳃和肠组织中T-AOC活性以及鳃和肝组织中Na+/K+-ATPase活性均显著降低。Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)处理组相比,斑马鱼肝和鳃组织中硒累积量显著升高,肝组织中CAT活性显著下降13%,T-AOC活性显著升高1.8倍。研究结果表明Se(Ⅳ)比Se(Ⅵ)生物可利用性更高,硒累积导致斑马鱼组织发生氧化胁迫,试验为进一步从抗氧化系统的角度研究硒暴露对鱼类等水生生物的毒性作用机制奠定了基础。     

淹水条件下土壤硒迁移行为的研究Ⅱ.还原淋溶作用下土壤硒的迁移机理

对模拟土柱淋溶下的 1 5～ 2 0 ,35～ 45 ,75～ 85 cm土层土壤作各种形态硒含量测定 ,结果表明 ,淹水土壤硒的迁移主要受硒铁化合物还原淋溶机制控制 ,其次受富里酸键合硒淋溶及机械 (粘粒 )淋溶等机制的影响 ;外加的叶蛋白硒在土壤中分解成水溶性有机硒随水淋溶 ,少量以富里酸硒积累在中下层土壤 .Se6 (Na2 Se O4)及 Se4 (Na2 Se O3)溶液经土柱淋溶 ,主要形成富里酸硒积累于土壤 ,且表土层积累率高于中下部土层 ,Se6 积累又高于Se4 .淋溶过程中 Se4 的迁移强度比 Se6 大     

在酸性土壤上黑油菜对硒的吸收

本文研究了添加到酸性土壤上硒的浓度、形态及与植物吸收关系。结果表明:在酸性土壤上,当Se(Ⅵ)的量≥0.5mg·kg~(-1)时,可显著减少黑油菜的产量,而Se(Ⅳ)的量达到2.0mg·kg~(-1)时,对产量影响不大。黑油菜吸收Se(Ⅵ)的量要大于吸收Se(Ⅳ)的量。     

不同钙质钝化剂对稻田土壤溶液中Cd浓度的影响

为探讨不同钙质钝化剂对稻田土壤溶液中Cd浓度的影响,以一种Cd严重污染的农田土壤和两个水稻品种(台粳8号、Ⅱ优3301)为试验材料,采用盆栽试验法研究了三种钙质钝化剂(石灰石粉、白云石粉和消石灰)对土壤溶液Cd浓度以及相应的土壤Eh值和土壤溶液pH、Fe、Mn、TOC浓度动态变化的影响进行研究,并探讨了钙质钝化剂降低植稻土壤Cd有效性的机理。结果表明,在植稻期间,三种钝化剂均显著提高了土壤溶液的pH值,降低了土壤溶液中Cd、TOC、Fe和Mn的浓度和土壤的Eh值,降低了根表铁膜数量、铁膜Cd含量和水稻根系Cd含量。统计分析表明,土壤溶液Cd浓度与土壤Eh值、土壤溶液的TOC、Fe、Mn浓度之间均呈显著正相关,与土壤溶液pH值呈显著负相关,表明在酸性Cd污染的植稻土壤上,钙质钝化剂通过提高土壤pH值、促进土壤的还原、抑制Fe/Mn氧化物的还原溶解、减少水溶态有机物的形成等途径降低了土壤Cd的溶解性。钙质钝化剂抑制了水稻根表铁膜的形成、降低了铁膜对Cd的富集,从而也降低了水稻根系对Cd的吸收。在钝化剂种类、移栽时间和水稻品种三个外部因素中,水稻品种对土壤溶液中Cd的影响较大。在pH、Eh、TOC、水溶性Fe和Mn浓度等土壤因素中,水溶性Fe浓度成为影响水溶性Cd的主要因素(成熟期)。研究表明,三种钙质钝化剂对土壤溶液中Cd浓度的影响无显著差异,对根系Cd含量的降低效果因水稻品种而变。在提高土壤溶液pH方面,白云石粉的效果总体强于石灰石粉和消石灰。     

Selenium in reducing waters

The analysis of selenium species in reducing waters provides important insight into the element's biogeochemical cycle. The absence of selenate and selenite in reducing waters suggests that some removal mechanism could be operative, but the presence in these waters of about 1 nanomole per liter of dissolved organic selenide indicates that the regeneration of selenium in the form of organic species may be the dominant process. The data demonstrate that the regenerative and biogeochemical cycles of selenium are quite complex.     

磷和不同价态硒对小麦硒吸收转运的影响

【目的】 研究小麦在施磷情况下对不同价态外源硒的吸收及转运规律,阐明小麦对硒吸收与转运的影响,分析不同价态硒在小麦体内的转运与分配。【方法】 采用盆栽试验,研究在施磷条件下硒酸盐和亚硒酸盐处理对小麦硒的吸收与转运。【结果】 低量硒酸盐处理中,低磷和高磷处理较不施磷处理的小麦硒肥利用率分别提高了96%和128%;高量硒酸盐处理中,低磷和高磷处理较不施磷处理的小麦硒肥利用率分别提高了78%和123%。低量亚硒酸盐和高量亚硒酸盐处理中,高磷处理较不施磷处理小麦硒肥利用率降低了50.7%和55.6%。施用硒酸盐时,高磷处理较不施磷处理小麦根、茎、叶及穗的硒含量分别增加了23.0%、17.0%、64.6%和62.1%;施亚硒酸盐时,高磷处理较不施磷处理小麦根、茎、叶及穗的硒含量分别降低了71.3%、72.1%、80.6%和73.8%。施用硒酸盐时,在不施硒、低硒及高硒条件下,高磷处理小麦植株硒富集系数较不施磷处理分别增加28.9%、60.6%和50.5%;施用亚硒酸盐时,在低硒及高硒条件下,高磷处理小麦植株硒富集系数较不施磷处理分别降低65.3%、72.3%。【结论】 磷素可以活化土壤中稳定态硒,提高了硒酸盐的生物有效性。施磷降低了土壤pH值,促使土壤中可溶态硒和可交换态硒转化成铁氧化物态硒和有机态硒,而铁氧化物态硒与有机态硒很难被作物吸收利用,造成当磷肥与亚硒酸盐配施时降低了作物对亚硒酸盐的吸收。     

腐殖酸对水培小麦吸收硒酸态硒和亚硒酸态硒的影响

[目的]研究腐殖酸对水培小麦吸收硒酸态硒和亚硒酸态硒的影响。[方法]采用水培试验,研究小麦对10~80μg/L硒酸态硒(Se~(6+))及亚硒酸态硒(Se~(4+))的吸收和腐殖酸的影响。[结果]小麦对Se~(4+)和Se~(6+)的吸收与其在培养液中的浓度呈线性关系,小麦对Se~(6+)的吸收是Se~(4+)的6.0~10.5倍。腐殖酸促进小麦对Se~(4+)的吸收,平均增加12.1%;但腐殖酸抑制小麦对Se~(6+)的吸收,平均减少18.6%,且随Se~(6+)浓度的增加抑制作用增强。有腐殖酸存在时小麦吸收Se~(6+)是Se~(4+)的4.3~7.4倍;有腐殖酸时Se~(4+)和Se~(6+)促进小麦生长,Se~(6+)促进作用更为明显,生物量平均增加12.3%。40和80μg/L Se~(4+)培养小麦地上部分吸收的硒分别为初始加入量的3.76%和3.31%,在这2个浓度下,小麦吸收的Se~(6+)分别为初始加入量的27.2%和27.8%。施用Se~(6+)是Se~(4+)作物利用率的7.2~8.4倍。[结论]可以通过土壤溶液Se~(4+)或Se~(6+)的浓度调控农作物硒含量,应用Se~(6+)更为经济环保。     

植物对硒的吸收转运和形态转化机制

阐述了植物对不同形态硒的吸收、转运和形态转化机制。植物主要吸收水溶性硒,包括部分有机硒、硒酸盐和亚硒酸盐。多数研究表明植物对硒酸盐的主动吸收是通过高亲和力的硫酸盐转运子完成,最近的研究表明磷酸盐可以调节亚硒酸盐的吸收,磷酸盐转运子在亚硒酸盐的主动吸收过程中有重要作用;植物吸收的硒酸盐很快从根部转移到地上部,在叶片中被还原成亚硒酸盐,进而转化为有机硒化物进入其他组织;而亚硒酸盐及其代谢产物主要积累在根部,极少转移到地上部。进入植物体中的硒转化为含硒氨基酸和硒蛋白参与植物的代谢。     

不同硒源对小麦生长、硒吸收利用以及玉米后效的影响

湖北恩施蕴藏有丰富硒矿资源。为了明确植物对硒矿及土壤中几种常见硒形态的吸收利用差异,通过土培试验,研究了不同硒源(亚硒酸盐、硒酸盐、硒矿及硒粉)对小麦生长及硒吸收分配的影响,并分析了其对小麦后茬作物玉米的后效。结果表明,施用硒酸盐、亚硒酸盐及硒粉对小麦各部位生物量无显著影响,施用硒矿显著增加了小麦生物量,其增幅可达11.56%。小麦对不同硒源的吸收能力为硒酸盐亚硒酸盐硒矿硒粉,不同硒源处理下硒向小麦地上部的转移能力为硒酸盐硒矿硒粉亚硒酸盐。施用硒矿、亚硒酸盐、硒酸盐以及硒粉后小麦籽粒中硒含量的比例为1∶2.95∶19.19∶0.15,其后效在玉米地上部硒含量的比例为1∶1.96∶6.44∶0.07,由此表明硒矿在玉米后效上与亚硒酸盐和硒酸盐处理的差距显著缩小,硒粉则难以被作物吸收利用。总的来看,硒矿对作物生长的改善能力最强,而且具有相对持久的后效。     

植物硒转运蛋白的研究进展

硒是哺乳动物、细菌等许多生物的必需微量元素,也是植物生长发育的有益元素。植物主要吸收土壤中的硒酸盐和亚硒酸盐,经进一步代谢成为人类所需硒的直接或间接来源。研究表明,植物主要利用硫酸盐转运蛋白吸收硒酸盐,而吸收亚硒酸盐的方式还不太清楚。最近的研究结果发现,水孔蛋白及阴离子通道蛋白等参与亚硒酸盐的吸收,且受到多种因素调控,如呼吸抑制剂、代谢抑制剂、pH值、硝酸盐、磷酸盐及谷胱甘肽等。对近几年植物硒转运蛋白的研究结果进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。     

In Situ X-ray Absorption Study of Surface Complexes: Selenium Oxyanions on agr-FeOOH

A novel application of x-ray absorption spectroscopy has provided structural information for ions sorbed at oxide-water interfaces. As an example, in situ extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements of adsorbed selenate and selenite ions at ah alpha-FeOOH(goethite)-water interface have been performed; these measurements show that selenate forms a weakly bonded, outer-sphere complex and that selenite forms a strongly bonded, inner-sphere complex. The selenite ion is bonded directly to the goethite surface in a bidentate fashion with two iron atoms 3.38 angstroms from the selenium atom. Adsorbed selenate has no iron atom in the second coordination shell of selenium, which indicates retention of its hydration sphere upon sorption. This method provides direct structural information for adsorbed species at solid-liquid interfaces.     

石灰性土壤有效硒浸提剂和浸提条件研究

采用外源硒加入土壤中得到硒污染土壤,6种有效硒的浸提剂NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA+TEA+CaCl2的最佳浸提时间和土液比进行了筛选,并通过盆栽试验对所选择的土壤有效硒浸提剂进行生物学校验,以找出石灰性土壤有效硒提取适宜的浸提剂及其浸提条件.结果表明,NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA+TEA+CaCl2 6种浸提剂有效硒浸提量都随着浸提土液比的减小而增大,且随浸提时间的增长而增大.其中NaHCO3和KH2PO4最佳土液比为1/15,振荡时间90min;K2SO4和AB-DTPA的最佳土液比为1/15,振荡时间60 min;EDTA和DTPA+TEA+CaCl2的最佳土液比则为1/20,振荡时间30min.6种浸提剂在各自最佳的提取条件下提取的土壤有效硒量与白菜地上部分硒含量达极显著正相关,但土壤有效硒的提取量以DTPA+TEA+CaCl2及K2SO4最少,只占KH2PO4、AB-DTPA及EDTA提取量的14%～48%,故不适用于作为石灰性土壤有效硒的提取剂.NaHCO3适用于土壤硒含量高于5 mg·kg-1的石灰性土壤有效硒提取.KH2PO4、AB-DTPA及EDTA 3种浸提剂既可提取土壤中水溶态硒,亦可提取部分的吸附态硒,提取硒数量较多,过程简单,重复性好,都可作为石灰性土壤有效硒提取的浸提剂.     

不同硒源对刺参呼吸代谢的影响

为了研究不同硒源对刺参Apostichopus japonicus特定生长率和呼吸代谢指标的影响,以刺参幼参和成参为研究对象,分别强化投喂硒添加量为0.6 mg/kg的硒代蛋氨酸、硒酸钠和亚硒酸钠饲料,试验周期为60 d。结果表明:硒添加组成参和幼参的特定生长率均显著大于对照组(P0.05),其中硒代蛋氨酸组最大,且显著大于硒酸钠组和亚硒酸钠组(P0.05),除硒代蛋氨酸组外,其他各试验组成参的特定生长率均大于幼参;硒添加组成参和幼参的耗氧率均显著大于对照组(P0.05),其中硒代蛋氨酸组最小,显著小于硒酸钠组和亚硒酸钠组(P0.05),对应组中,幼参耗氧率大于成参;硒添加组成参和幼参的排氨率均低于对照组,除硒代蛋氨酸组成参显著低于对照组(P0.05)外,其余硒添加组与对照组均无显著性差异(P0.05),硒代蛋氨酸组的排氨率最小,对应组中,幼参排氨率大于成参;硒添加组成参和幼参的O/N值均显著大于对照组(P0.05),其中硒代蛋氨酸组最小,但硒添加组间无显著性差异(P0.05),对应组中,成参的O/N值大于幼参。研究表明,饲料中添加硒能够提高刺参的代谢率,促进刺参生长,其中有机硒(硒代蛋氨酸硒)的促生长效果好于无机硒(硒酸钠和亚硒酸钠),且硒代蛋氨酸对幼参的促生长效果要好于成参。