梯度扩散薄膜技术(DGT)的理论及其在环境中的应用Ⅲ——植物有效性评价的理论基础与应用潜力

梯度扩散薄膜技术(DGT)是一种测定环境介质中多元素植物有效性的原位分析方法。由于其能模拟植物根系,综合考虑环境多介质的动态平衡,因此近年来被广泛应用于多元素植物有效性的评价。本文简要阐述了DGT技术基于动力学过程进行有效性测定的原理;深入剖析了DGT技术涉及的动力学过程与植物吸收机制的相似性与差异性;详细评估DGT技术预测多元素植物有效性的评价效果;并基于以上内容,对DGT技术在植物有效性方面的应用进行总结和展望。     

薄膜扩散梯度(DGT)——技术进展及展望

近年来,薄膜扩散梯度(DGT)技术取得快速的发展,成为最常用的被动采样技术之一。本文详细阐述了DGT在技术方面的研究进展,包括DGT装置构型、固定相和扩散相材料发展、环境样品的前处理与DGT装置放置、DGT样品处理与测定等,针对该技术前期发展存在的不足,提供了有利于DGT操作和功能提升的系统解决方案,同时对未来的发展进行了展望。     

基于梯度扩散薄膜技术评估稻田土壤中镉的生物有效性

为了给重金属污染农田土壤的安全性评估提供方法学指导,以稻田土壤-水稻体系为对象,通过比较化学提取法(土壤溶液法和0.01 mol·L~(-1)Ca Cl2提取法)和梯度扩散薄膜技术(DGT)所提取的有效态镉(Cd)含量与水稻谷粒中Cd含量(0.06~2.16 mg·kg~(-1))的相关关系,阐述DGT是否能更准确评估Cd的生物有效性及其作用机理。结果表明,土壤Cd全量与谷粒中Cd含量、几种有效态Cd提取量均未显示出显著相关性,不能真实反映Cd的生物有效性。DGT提取的Cd含量与谷粒Cd含量的相关性系数(R_(线性)~2=0.89和R_(曲线)~2=0.94)高于土壤溶液法(R_(线性)~2=0.87和R_(曲线)~2=0.92)和0.01 mol·L~(-1)Ca Cl2提取法(R_(线性)~2=0.80和R_(曲线)~2=0.83),R值分析表明DGT技术模拟了根部吸收土壤Cd过程中土壤固-液释放补给动态过程。因此,与传统化学提取法相比,DGT技术能更好地预测Cd污染土壤(0.31~10.64 mg·kg~(-1))中Cd的生物有效性。     

梯度扩散薄膜技术（DGT）的理论及其在环境中的应用I：工作原理、特性与在土壤中的应用

根据文献资料,详细阐述了梯度扩散薄膜技术(DGT)的原理、影响DGT技术测量的因素和它的应用特性,同时回顾了DGT技术问世以来在土壤中的应用实例,并认为DGT技术为研究土壤重金属的生物可利用性提供了可行可靠而又有效的方法.     

DGT法原位测量水体中金属有效态组分及动力学研究

根据不同厚度扩散膜DGT(梯度扩散薄膜)对金属络合易解离态解离能力差异性这一原理,提出了一套计算金属解离动力学及有效态组分方法,并将其应用于水体Zn、Ni、Cu、Fe、Mn、Cd、Pb等金属形态及运移动力学特征差异性计算中。结果表明,研究提出的计算方法,克服了原有方法过拟合的缺点,可以不借助第三方金属形态分析软件一次性计算出金属有效态含量、组分构成及K-1值,且计算结果更好地体现出有效态中络合易解离部分的贡献,计算公式假设参数少,避免了金属价态、有机质组分构成差异性等因素对有效态含量计算的影响。     

薄膜扩散梯度技术测定水体中砷及其影响因素研究

薄膜扩散梯度技术(Diffusive Gradients in Thin Films Technique,DGT)是近年来应用于水体、沉积物和土壤中的铜镉等重金属生物有效性研究的一种新技术.采用标准溶液培养方法研究了以氧化铁作为吸附剂的DGT测定水环境中无机砷含量的可行性,并探讨了待测介质的pH和As价态对DGT测定结...     

基于梯度薄膜扩散技术的广西环江流域桑田土壤中铅的生物有效性研究

梯度薄膜扩散技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)是一种原位连续环境采样和测量方法,自20世纪90年代中期被报道以来,一直以固态结合相采集和测量水体、沉积物和土壤中有效态重金属,目前液态结合相的DGT多应用于水体中金属离子的检测。分别采用固态结合相(chelex100)和改进的液态结合相(sodium polyacrylate,PAAS)的DGT装置,对广西桑田土壤中有效态Pb进行了累积和测定。简单分析结果表明,两种装置提取的土壤有效态Pb含量与桑树老叶和嫩叶中的Pb含量都呈极显著相关关系,改进的PAAS-DGT装置对土壤中有效态Pb的提取能力更强。融合土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标影响,运用多元统计分析,建立了逐步回归模型。多元统计分析表明,两种结合相的DGT技术所构建的回归模型是可靠的,其调整判定系数R2adj分别为0.87、0.89、0.96和0.95,且预测结果融合了影响土壤有效态Pb含量的pH、CEC、有机质和土壤质地等主要因素。研究结果表明两种结合相的DGT装置均能较好预测桑田土壤中Pb的生物有效性,拓展了DGT技术的应用范围。关键词:梯度扩散薄膜技术(DGT);聚丙烯酸钠(PAAS);铅(Pb);生物有效性;桑田;广西     

薄膜扩散梯度技术评价土壤砷生物有效性研究

【目的】探讨薄膜扩散梯度技术（Diffusive Gradients in Thin Films Technique, DGT）在表征土壤砷生物有效性方面的准确性与优势,为正确评价土壤砷污染风险提供新技术。【方法】采用盆栽试验研究DGT方法测定土壤砷有效浓度（CE）、土壤孔隙水中砷含量、NaHCO3提取态砷含量、NH4Cl提取态砷含量及土壤总砷含量与油菜体内吸收砷量之间的关系,并初步尝试利用DGT测定结果和DIFS（DGT Induced Fluxes in Sediments and Soils）模型对土壤中砷的迁移过程进行模拟。【结果】DGT测定土壤砷有效浓度（CE）与植物吸收砷量之间均存在极显著相关关系,决定系数（R2）为0.990,DIFS模型模拟结果表明砷生物有效性高的土壤,具有较高的解析速率（kb）和较短的特征响应时间（Tc）。【结论】 DGT能较准确地表征土壤砷生物有效性,并可根据DIFS模型计算出土壤中砷迁移动力学参数,有助于进一步阐释土壤中砷的生物有效性。     

基于梯度扩散薄膜技术的太湖金属和营养盐区域污染特征分析

本研究利用梯度扩散薄膜技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)对太湖7个湖区的水体和沉积物中金属与营养盐有效态含量进行原位监测,并分析污染物的区域特征。结果表明,DGT所测有效态浓度低于传统化学方法所提取浓度,且能实现低浓度、多元素同时监测。具体来看,太湖水体中金属的DGT有效态含量较低,区域差别较小。沉积物中9种典型金属的DGT有效态含量排序为FeMnZnNiAsWCoMoCu,其中,Fe、As、Zn、Ni和W在竺山湾、梅梁湾和贡湖污染相对较重,在湖心区、胥湖和东太湖污染相对较轻,其余金属分布较平均且含量较低。与金属不同的是,太湖水体中DGT所测的有效磷(P)含量整体较高,最高值出现在贡湖,达83.2μg·L~(-1)。沉积物中DGT有效态P的区域分布更明显,以竺山湾、梅梁湾和沿岸区污染相对较重,最高值出现在竺山湾,达500μg·L~(-1)。对比沉积物和水体中DGT有效态P含量发现,竺山湾、梅梁湾和沿岸区沉积物可能是P的主要储存场所,具有潜在释放风险。     

基于LDHs-DGT的环境中活性态Cr原位提取检测方法研究

为原位监测土壤Cr的形态变化,本研究开发了一种以纳米Mg/Al双层氢氧化物（Mg/Al-LDHs）作为结合膜的梯度扩散薄膜（LDHs-DGT）装置,并通过ICP-MS和超痕量六价铬分析仪联用,实现对环境中活性态Cr含量及Cr （Ⅲ）、Cr （Ⅵ）的原位提取、测定。实验结果表明,该装置中LDHs结合膜对Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）均有较快的吸附速率,其最大吸附量分别是181.27 μg·cm^-2和176.29 μg·cm^-2,该装置可在pH为5~8、离子强度小于50 mmol·L^-1的环境中对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）实现准确提取,能够有效避免干扰离子对装置的影响,空白背景值为4.9 ng,方法检出限为0.22 ng·mL^-1,Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）在扩散膜中的扩散系数分别为（3.58±0.02）×10^-6 cm²·s^-1和（7.03±0.09）×10^-6 cm²·s^-1。LDHs-DGT可以高效侦测土壤活性态Cr的时空变化态势,并能对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）的价态变化进行动态监测。     

DGT技术在测定汞离子及其化合物中的发展与应用

汞及其化合物是环境中关注度较高的具有较强神经毒性的污染物,但其在环境中的浓度较低,传统监测方法存在操作过程复杂、较难检出等问题。梯度扩散薄膜（DGT）技术作为一种快速发展的原位采样技术能够实现汞等多种重金属污染物的高效监测。本文详细阐述了DGT装置测定Hg的原理、材料的发展、应用场景和使用中存在的问题,并结合文献计量学方法梳理研究热点与不同国家/地区的使用情况。Hg-DGT材料发展经历了从单一材料到纳米复合材料的过程,本文重点列举了不同材料的使用条件。DGT技术的环境应用主要包括监测水体中各种化学形态Hg、监测土壤和沉积物中Hg的空间分布信息、对生物有效性评价研究及其与DIFS模型结合评估Hg迁移潜力。DGT技术在应用中主要存在溶解性有机质、生物膜、Hg纳米颗粒和边界扩散层的干扰。在系统性梳理之后,提出未来Hg-DGT发展的三个方向。     

DGT和化学提取法评价贵州赫章土法炼锌区污染土壤中镉的植物吸收有效性

以马铃薯、白菜和玉米为典型作物,以贵州省赫章县"土法炼锌"冶炼区重金属复合污染土壤为供试土壤,通过盆栽试验比较了五种传统化学提取剂(HNO_3、DTPA、LMWOAs、HCl和CaCl_2)和梯度扩散薄膜技术(diffusive gradients in thin films,DGT)对土壤Cd的植物吸收有效性影响。研究结果表明:"土法炼锌"影响区土壤总体呈碱性;马铃薯与白菜可食部位对供试土壤Cd的富集系数基本相同,而玉米籽粒对供试土壤Cd的富集系数远小于块茎类和叶菜类,马铃薯、白菜和玉米的富集系数平均值分别为0.105 3、0.105 8和0.007 9;一元线性与二元回归表明DGT测定土壤有效Cd含量与作物可食部分Cd含量相关系数大于五种传统化学提取剂;五种提取态中,CaCl_2提取态测定有效态Cd也可较好预测马铃薯和白菜可食部分Cd含量(R2adj分别为0.805和0.808),HNO_3提取态测定有效态Cd也可较好预测三种作物可食部分Cd含量(R_(adj)~2分别为0.822、0.874和0.764)。在本实验条件下,DGT技术评价"土法炼锌"冶炼区土壤镉植物吸收有效性效果优于五种化学提取态,但考虑不同作物类型,土壤pH因素以及操作的简单快捷性,CaCl_2提取态和HNO_3提取态也可成为预测重金属冶炼区复合污染碱性土壤Cd的植物吸收有效性的方法。     

长江鲟科鱼类尿液成分中L-色氨酸的检测分析

采用高效液相色谱-荧光法(HPLC-FLD)建立了中华鲟和长江鲟尿液中L-色氨酸的测定方法。中华鲟和长江鲟尿液样品由V(甲醇)∶V(乙腈)=1∶1提取,离心后,上清液经ENVI-18固相萃取小柱净化,利用symmetry@C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm)进行分离,以乙腈-1%(体积分数)甲酸水溶液(10∶90,体积分数)为流动相等度洗脱,在流速1.0 mL/min,荧光波长λ_(ex)=285 nm,λ_(em)=353 nm条件下进行检测。结果显示:L-色氨酸标准品的峰面积与其质量浓度在0.010～2.000μg/mL范围内线性关系良好,线性回归方程为y=247.27x-0.125 5(R~2=1)。L-色氨酸的检出限(LOD)为0.005μg/mL,定量限(LOQ)为0.020μg/mL。L-色氨酸空白加标回收率为82.2%～102.1%,样品基质加标回收率为85.6%～95.1%,相对标准偏差(RSD)均小于5.7%。本方法有良好的回收率和精密度,且步骤简便,经济省时,可用于中华鲟和长江鲟尿液L-色氨酸的检测,为研究L-色氨酸在濒危鲟鱼中华鲟和长江鲟信息交流方面的作用奠定方法学基础。     

甘蓝型油菜与黑芥双倍体减数分裂的原位杂交分析

【目的】探明植物杂种后代减数分裂异常与花粉败育之间的关系。【方法】通过甘蓝型油菜与黑芥种间杂交和基因组加倍,获得芸薹属三基因组双倍体,采用基因组原位杂交方法,观察三基因组双倍体花粉母细胞的减数分裂规律。【结果】与单倍体相比,双倍体花粉育性得到一定恢复,但可育花粉的比例较低,只有10%~20%。基因组原位杂交结果显示,双倍体花粉母细胞减数分裂终变期染色体以形成同源二价体为主,但也有部分染色体形成四价体或六价体。四价体有3种形式:B基因组染色体形成的四价体、AC基因组染色体形成的四价体及B与AC基因组之间形成的异配四价体。减数分裂后期Ⅰ染色体均等分离的细胞占总数的70%左右,在第2次减数分裂期也观察到非正常分裂如非四分孢子、微核等现象。【结论】减数分裂过程中的染色体异常行为可能是导致花粉育性不高的重要原因;虽然不正常的减数分裂导致花粉育性下降,但双亲染色体的异源联会可为双亲遗传物质的交换提供条件。     

伴矿景天修复农田土壤镉污染的研究进展

我国土壤镉污染区与水稻种植区在空间分布上基本吻合,这严重威胁了粮食安全与人体健康,是亟需解决的土壤环境问题。伴矿景天是我国近年发现的镉超富集植物,是修复土壤镉污染的理想植物。本文以“伴矿景天”和“Sedum plumbizincicola”为关键词,从中国知网和Web of Science数据库共收集文献280篇,采用文献计量分析软件VOSviewer分析国内外研究现状,分别从伴矿景天对镉的吸收转运和富集机制、解毒机理、田间修复现状、修复效果强化措施和产后处理技术5个方面综述了现阶段的主要研究成果,并进一步阐述了伴矿景天田间修复推广应用面临的问题和挑战,提出未来研究应集中探索伴矿景天的修复效率提升和实际推广应用。     

Sequence of a Cashmere goat type I hair keratin gene and its expression in skin

The keratin family includes the epithelial (soft) keratins and the hair (hard) keratins, which can be divided into two subfamilies—the acidic type I and the basic or neutral type II. A cDNA is isolated and sequenced from a cDNA library constructed with poly (A) +RNA derived from the goat skin. Because the gene sequence of the known type I hair keratins 8C1 is in accordance with that of the hHa1, this keratin can be identified as the goat hair keratin gHa1 cDNA (GenBank Accession No. AY510110.1). The 413 amino acid sequence derived is compared with the Sheep 8C1 type I mRNA and they exhibit the highest homology (97.8%). In in situ hybridization, it has revealed a strong expression in the cortex of both primary and secondary hair follicles. __________ Translated from Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2006, 37(1): 18–22 [译自: 畜牧兽医学报]     

混合培养对副溶血性弧菌致病株和非致病株生长的影响

以9∶1和1∶1的比例对致病性副溶血性弧菌(ATCC 33847:tdh+/trh-/tlh+;ATCC 17802:tdh-/trh+/tlh+)和非致病性副溶血性弧菌(G2:tdh-/trh-/tlh+;G8:tdh-/trh-/tlh+)在TSB培养基和熟虾中分别进行了混合和37℃10 h的混合培养,通过菌落原位杂交技术和PCR技术检测致病性菌株在混合培养前后的比例。结果显示,在TSB和熟虾中,致病菌比例均出现了下降。在熟虾样品中致病菌株下降的比例更高,其中ATCC17802和G8在熟虾样品中以9∶1比例混合并混合培养10 h后,致病菌比例从90%降为0。表明混合培养对致病性副溶血性弧菌菌株生长产生不利的影响,是造成水产样品中副溶血性弧菌感染频发却很难分离到致病性菌株的原因之一。     

不同温度制备生物炭对蔬菜土壤中沙门氏菌存活的影响

沙门氏菌是一种常见的人畜共患病原菌。将300℃、500℃和700℃制备的猪粪生物炭分别施用于黑土,棕壤,红壤和砖红壤四种典型的蔬菜土壤中,利用室内恒温培养实验研究生物炭对土壤中沙门氏菌存活行为的影响。结果表明,猪粪生物炭显著地促进了沙门氏菌在黑土,红壤和砖红壤中的存活,但是对棕壤中沙门氏菌的促进作用并不明显。生物炭的制备温度对沙门氏菌的存活有不同的影响,沙门氏菌在添加了300℃生物炭土壤中的存活时间长于500℃和700℃生物炭,其中沙门氏菌在添加300℃生物炭的砖红壤中存活时间最长,存活时间达到111.36天。简单相关分析证明土壤pH,有机质和全氮含量与未添加生物炭蔬菜土壤中沙门氏菌的存活时间呈显著正相关,而添加生物炭后总钾含量是影响沙门氏菌存活动态的主控因子。