黄土钙质结核对水体重金属离子的吸附性能研究

以黄土钙质结核作为吸附剂,以重金属离子(Cu~(2+),Zn~(2+),Cd~(2+)和Pb~(2+))作为吸附质,通过单一重金属吸附试验,研究不同粒径、吸附时间、pH、吸附剂用量、重金属初始浓度和温度等因素对钙质结核吸附重金属离子的影响,并确定钙质结核吸附重金属离子的最优条件。结果表明:随粒径增大,Cu~(2+),Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附率逐渐下降,但对Cd~(2+)无明显影响;随吸附时间、吸附剂用量和温度的增加,Cu~(2+),Zn~(2+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附率逐渐升高;随重金属离子初始浓度的增加,Cu~(2+),Zn~(2+)和Cd~(2+)的吸附率逐渐下降,而Pb~(2+)的吸附率则呈先增加后减少的趋势;随pH增大,Cd~(2+)的吸附率先陡然增加后缓慢增加,而Cu~(2+),Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附率先增加后减少。钙质结核对4种重金属离子的吸附能力呈Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)的顺序;在粒径为0.25 mm、吸附时间为120 min、用量为0.6 g时,钙质结核对Pb~(2+),Zn~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)能达到较好的吸附,吸附率分别能达到其最大吸附率的83.33%,77.78%,73.81%和81.93%。钙质结核对Pb~(2+),Zn~(2+)、Cu~(2+)和Cd~(2+)的最优吸附pH分别为7,6,5,8,最优温度为50℃。     

适宜无机盐及浓度抑制麦胚脂肪酶存在时油水界面张力

为了探明无机盐稳定化脂肪酶的潜在机理,该文以小麦胚芽脂肪酶为研究对象,基于界面酶学的分析方法,研究添加浓度介于1.0×10-9~1.0×10-2 mol/L的Na~+、K+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的氯化物对小麦胚芽脂肪酶存在的油-水界面特性的影响。结果表明,当小麦胚芽脂肪酶体系浓度为1.7×10-6 mol/L时,一价金属中Na~+更有利于抑制油-水界面的表面张力(P0.05),对麦胚脂肪酶存在时的油水界面特性影响也较大;二价金属离子Ca~(2+)对界面张力的影响趋势与一价离子不同,在高浓度时反而增加界面张力;当油水界面上存在脂肪酶的催化底物(三油酸甘油酯)和产物(油酸)时,添加浓度分别为10-6、10-6、10-4和10-9mol/L的Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)均可一定程度上降低油水界面张力,从而降低麦胚脂肪酶的作用效果,三油酸甘油酯存在时Mg~(2+)的作用效果最明显(P0.05),油酸存在时Na+的作用效果最明显(P0.05)。综上,无机盐金属离子主要通过影响麦胚脂肪酶在油水界面的聚集行为及底物结构状态起到钝化麦胚脂肪酶的作用,该结果可为麦胚脂肪酶存在时界面的活性调控及麦胚的稳定化处理提供参考。     

锌胁迫对菖蒲抗氧化酶活性和富集特性的影响

试验研究了不同Zn~(2+)浓度(0,100,200,500,1000 mg kg~(-1))对菖蒲的外部形态和体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)3种抗氧化酶随土壤中Zn~(2+)浓度的变化以及菖蒲对土壤中Zn~(2+)富集效果。结果表明:(1)在处理浓度Zn~(2+)200 mg kg~(-1)时,三种酶的活性与对照值相比有明显的提高,植株未出现明显的外伤症状,叶片中叶绿素含量上升,未对菖蒲表现出明显的负面影响;(2)当Zn~(2+)200 mg kg~(-1)时三种酶的活性开始出现下降,下降程度与受污染的程度正相关,菖蒲出现明显外伤症状并加剧,叶片叶绿素含量不断下降,叶片中丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量不断上升,细胞质膜透性逐渐增加。(3)菖蒲体内Zn~(2+)含量的分布规律均为根(地下部分)茎、叶(地上部分),菖蒲各器官Zn~(2+)浓度随着处土壤浓度增加而升高。(4)四种土壤酶活性都随着Zn~(2+)浓度的增加而不断下降。菖蒲可用于轻度锌污染土壤修复。     

食用菌SJ-1漆酶酶学性质及降解黄曲霉毒素B_1的研究

为了进一步掌握高效降解黄曲霉毒素B_1的食用菌SJ-1的特性,考察了温度、pH以及金属离子对食用菌SJ-1漆酶酶活的影响,同时研究了该漆酶降解黄曲霉毒素B_1的降解曲线和降解方程。结果表明,食用菌SJ-1漆酶的最适反应温度为35℃,最适pH值为3.0。Cu~(2+)对该漆酶酶活有一定的激活作用,而Fe~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+对其酶活都有较强的抑制作用。食用菌SJ-1漆酶降解黄曲霉毒素B_1的方程为y=-0.1712x~(2+)20.107x-76.587,其中x为反应时间,范围为0~48 h,y为黄曲霉毒素B_1降解量(ng),该方程在0~48 h内,能够推算出食用菌SJ-1漆酶降解黄曲霉毒素B_1的降解量。本研究结果为食用菌漆酶降解黄曲霉毒素的应用提供了理论指导和技术支持。     

荔枝皮原花青素对模拟食品体系中糖基化终产物的抑制效果

为控制美拉德反应过程中生成的晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products,AGEs),该文研究了荔枝皮原花青素(litchi pericarp procyanidins,LPPC)对模拟食品体系中AGEs的抑制作用。采用α-乳糖/L-赖氨酸模拟食品体系,考察了不同反应时间、温度时LPPC对AGEs的抑制效果,并探讨了多种金属离子对抑制作用的干预。结果表明:在80℃加热2.5 h时,1 mg/m L LPPC对模拟食品体系中AGEs的抑制率达到最大,为79.92%±5.21%;而100℃加热30 min时,LPPC的最大抑制率为63.37%±4.12%。当向模拟体系中加入金属离子(Al~(3+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+))时,低浓度金属离子表现出抑制AGEs生成的作用,高浓度下反而促进其生成。与仅添加LPPC相比,金属离子在低浓度时减弱了LPPC对AGEs的抑制能力,在高浓度时则无显著影响(P0.05)。研究结果为天然AGEs抑制剂LPPC的研发提供了理论参考。     

放射性银饱和法测定金属硫蛋白

利用金属硫蛋白的热稳定性及其与金属离子的高度亲合性,以(110m)_(Ag)为示踪剂,在参考Scheuhammer等方法的基础上,建立了金属硫蛋白放射性银饱和测定法。试验确定金属离子与金属硫蛋白的相对亲合力大小顺序为Ag~+>Cu~(2+)>Cd~(2+)>Hg~(2+)>Zn~(2+)。应用银饱和法,测定了由锌诱导的大鼠肝脏金属硫蛋白的含量,证明该方法简便快速、灵敏可靠,适用于金属硫蛋白的测定。     

利用正交设计优化茄子的SRAP体系

以Solanum melongena自交系01为试验材料,利用正交设计L16(45)在5因素4水平上对茄子SRAP反应体系稳定性的Mg~(2+)、d NTPs、引物、Taq酶及模板DNA等外部条件进行了优化试验,并对所稳定的体系进行验证。得出最佳的体系的引物的浓度为0.4 mmol/L、d NTPs的浓度为0.2 mmol/L、Mg~(2+)浓度为2.0 mmol/L、模板DNA为40 ng、Taq酶浓度为0.25U/μL。     

重金属调控非选择性阳离子通道生理功能的研究进展

非选择性阳离子通道(NSCCs)是生物膜上能同时允许不通价态的阳离子通过的多种通道蛋白的集合体,参与了细胞的营养吸收、膨压控制、信号传导等许多生理过程。NSCCs能够快速转运Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)等细胞代谢必需的营养元素,也能转运有毒重金属离子。了解重金属离子与NSCCs的互作关系,对于调控植物对污染环境中有害重金属的吸收和转运过程具有重要意义。本文综述了重金属离子类型和浓度影响NSCCs门控机制的研究进展,为探索新型离子通道调控剂及其调控机理提供参考。     

低分子量有机酸对红壤磷酸单酯酶活性的影响

采用室内模拟试验研究了低分子量有机酸(柠檬酸、草酸、苹果酸、酒石酸)对红壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,低浓度有机酸(<1μmol g-1)对磷酸单酯酶活性有促进作用,且促进作用大小依次为柠檬酸≈草酸>苹果酸>酒石酸;而高浓度有机酸(>5μmol g-1)则为抑制作用,且抑制作用大小依次为柠檬酸>草酸>苹果酸>酒石酸。当体系pH趋向酶促反应最佳pH时,磷酸单酯酶活性增强;反之,当体系pH远离酶促反应最佳pH时,磷酸单酯酶活性减弱。有机酸根一方面通过羧基的辅助作用提高磷酸单酯酶活性;另一方面通过释放土壤A l3+、Fe3+等金属离子,对土壤磷酸单酯酶活性有一定的抑制作用。     

羟基磷灰石对铅锌矿区土壤吸附Zn2+、Cd2+的影响

为探究羟基磷灰石(HAP)对矿区土壤重金属的固化效果,采用吸附试验,研究施加HAP的铅锌矿区土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的动力学吸附和等温吸附效果。结果表明:土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随Cd~(2+)、Zn~(2+)初始浓度的增加而增加;在酸性条件下,其吸附量随pH上升而上升;准二级动力学方程能很好地描述两者的吸附过程,土壤吸附能力随HAP的添加量增大而增强;在Zn—Cd共存体系中,当初始浓度为20mg/L时,土壤对Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附无明显差异,2种金属离子竞争力度小,随着初始浓度上升,竞争明显,对Zn~(2+)的最大吸附量能达到单一体系中的79%～87%,而Cd~(2+)的最大吸附量只有单一体系中的57%～72%,Zn~(2+)的竞争力优于Cd~(2+),Zn~(2+)对Cd~(2+)吸附产生严重的抑制。综上可知,HAP能提高矿区土壤的吸附性能,在Zn、Cd污染土壤中,更能提升土壤对Zn~(2+)的吸附固持能力。     

Characterization of extracellular phosphatase activities in periphytic biofilm from paddy field

Periphytic biofilms exist widely in paddy fields, but their influences on the hydrolysis of organic phosphorus(P) have rarely been investigated. In this study,a periphytic biofilm was incubated in a paddy soil solution, and hydrolysis kinetic parameters(half-saturation constant(Km) and maximum catalytic reaction rate(Vmax)), optimal environmental conditions, substrate specificity, and response to different P regimes of the phosphatase activities in the periphytic biofilm were determined, in order to characterize extracellular phosphatase activities in periphytic biofilms from paddy fields. The results indicated that the periphytic biofilm could produce an acid phosphomonoesterase(PMEase), an alkaline PMEases, and a phosphodiesterase(PDEase). These three phosphatases displayed high substrate affinity, with Km values ranging from 141.03 to 212.96 μmol L^-1. The Vmax/Km ratios for the phosphatases followed the order of alkaline PMEase > acid PMEase > PDEase, which suggested that the PMEases, especially the alkaline PMEase, had higher catalytic efficiency. The optimal pH was 6.0 for the acid PMEase activity and 8.0 for the PDEase activity, and the alkaline PMEase activity increased with a pH increase from 7.0 to 12.0. The optimal temperature was 50℃ for the PMEases and 60℃ for the PDEase. The phosphatases showed high catalytic efficiency for condensed P over a wide pH range and for orthophosphate monoesters at pH 11.0, except for inositol hexakisphosphate at pH 6.0. The inorganic P supply was the main factor in the regulation of phosphatase activities. These findings demonstrated that the periphytic biofilm tested had high hydrolysis capacity for organic and condensed P,especially under P-limited conditions.     

十溴联苯醚对两种土壤酶活性的影响

以十溴联苯醚(BDE-209)作为外加污染源,测定不同浓度的污染物(1、10、50、200、500 mg/kg)在1~115天处理期对水稻土和菜田土脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性的影响。结果表明,不同浓度BDE-209处理对水稻土和菜田土中3种土壤酶活性的影响不同:在水稻土中,第1天时BDE-209处理即对土壤蔗糖酶、脲酶活性产生了较为显著的促进作用,对酸性磷酸酶活性产生了显著的抑制作用,而在菜田土中,这种现象的出现是在处理后的第14天;在1~50 mg/kg浓度围内,BDE-209处理对水稻土和菜田土酶活性的促进/抑制作用基本随着BDE-209浓度的增大而增强,而在200、500 mg/kg浓度处理下,作用不明显;在水稻土中各处理脲酶与酸性磷酸酶活性动态变化相关性显著,在菜田土中各处理磷酸酶和蔗糖酶活性动态变化相关性显著。因此,BDE-209对不同土壤酶的作用因土壤类型不同而有所差异,应根据不同土壤选择恰当的土壤酶作为土壤BDE-209污染程度的指标。     

典型岩溶槽谷区地下河水质变化对农业活动的响应--以重庆市青木关地下河为例

为探明人类农业生产活动对岩溶区地下河水质的影响,于2008年5月期间在重庆市青木关地下河上游入口、下游出口以及地下河上游入口附近水田共采集102个水样进行分析.根据监测期间上、下游岩溶地下河与监测水田的阴阳离子变化以及地下河中钠离子、硫酸根离子和硝酸根离子对氯离子的离子摩尔比率关系研究结果,监测期间青木关地下河水质变化与地下河上游的人类农业生产活动密切相关,地下河水中的硫酸根、硝酸根和氯离子对地下河上游的农业施肥活动表现出良好的响应关系.该时期的水质变化研究对以青木关地下河下游泉水为主要生活、生产用水来源的居民用水安全有一定的指导作用.     

长期定位施肥对太湖地区稻麦轮作土壤酶活性的影响

对太湖地区25年长期定位试验田的稻麦两季土壤酶活性进行了测定分析。结果表明,麦季不同施肥处理间的5种土壤酶活性变化没有明显的规律性;无论是仅施化肥还是施有机肥加化肥,稻季5种土壤酶活性的不同肥料配比处理之间绝大多数均无显著差异;成对比较显示,稻麦两季绝大多数相同肥料处理的酶活性之间没有显著差异,仅有稻季猪粪加氮磷钾全施(MNPK)处理的酸性磷酸酶活性极显著高于麦季。分析差异不显著的原因,可能与经过多年的长期定位培肥,土壤储积酶已经达到"饱和"水平,因此不会对外源肥料的施用产生显著响应有关。     

重金属污染对水稻土微生物及酶活性影响研究进展

水稻土受到重金属污染不仅影响水稻的产量品质，而且对水稻土微生物及酶活性的影响不容忽视。本文系统综述了水稻土重金属污染的来源，重金属污染对水稻土微生物生物量、种群数量、群落结构以及土壤酶活性的影响，并针对重金属污染对水稻土微生态效应研究的不足提出了未来应该研究的重点和方向，指出：①加强水稻-重金属-微生物三者相互作用、相互影响方面的研究；②在研究重金属污染与水稻土土壤微生物生态特征的关系的基础上，加强对重金属、土壤理化性状和水稻等因素进行综合并定量化分析，将是明确重金属对土壤微生物生态特性的影响及相关机理的关键；③应用分子生物学方法以及系统生物学方法，促进重金属污染胁迫下水稻土微生物活性及功能的演变规律及响应适应过程；④加强基于长期定位实验的研究，在较长的时间尺度和较大的空间尺度上认识水稻土生态系统在重金属胁迫下的演变规律和机制；⑤重金属污染对水稻土酶活性的研究应重点从机理方面入手，注重结合土壤酶的动力学参数和热力学参数，深化土壤酶与复合污染的作用机理，进一步揭示复合污染致毒途径及其机理，同时借助分子手段，探索重金属污染水稻土中更多未发现的酶的特性，寻找更加敏感、更能普遍推广的重金属污染土壤的综合性指标，以期为重金属污染水稻土的风险评价和生物修复提供科学依据。     

耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明:相比对照(CK),垄作模式(T1)能显著降低土壤微团聚体(0.25 mm)含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式(T2)对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照(CK)增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。     

Purification and partial characterization of an acid phosphatase from Spirodela oligorrhiza and its affinity for selected organophosphate pesticides

An acid phosphatase from the aquatic plant Spirodela oligorrhiza (duckweed) was isolated by fast protein liquid chromatography and partially characterized. The enzyme was purified 1871-fold with a total yield of 40%. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) of the pure acid phosphatase resolved a single protein band that migrated to approximately 60 kDa. Nondenaturing SDS-PAGE electrophoresis revealed a single protein band around 120 kDa after staining with Coomassie Brilliant blue. Quantitative gel filtration chromatography estimated a native molecular mass of this enzyme to be 120 kDa. Thus, this acid phosphatase likely functions as a homodimer, consisting of two similar 60 kDa subunits. An electrophoretic technique using the flourogenic substrate 4-methylumbelliferyl phosphate enabled visualization of an acid phosphatase activity that corresponded to the protein band at 120 kDa on a nondenaturing PAGE gel. It was determined that the acid phosphatase had a pH optimum of 6.0 at 25 degrees C. The enzyme activity appeared to be stable over a broad range of temperatures (10-40 degrees C) and in the presence of the metals Zn2+, Mn2+, and Mg2+ as well as the chelating agents ethylenedinitrilotetraacetic acid and ethylene glycol tetraacetic acid. It was shown that this acid phosphatase could hydrolyze a variety of physiological organophosphate compounds including beta-glycerophosphate, phosphoserine, adenosine triphosphate, adenosine diphosphate, adenosine monphosphate, and pyrophosphate. Furthermore, analysis using capillary electrophoresis demonstrated that this hydrolytic enzyme could transform a wide array of organophosphate pesticides including S-2-ethylthioethyl O,O-dimethylphosphorothioate (demeton-S-methyl); S-1,2-bis(ethoxycarbonyl)ethyl O,O-dimethylphosphorodithioate (malathion); O,O-dimethyl O-4-nitrophenyl (paraoxon); O,O,O,O-tetraethyldithiopyrophosphate (sulfatep); O-2-chloro-4-nitrophenyl O,O-dimethylphosphorothioate (dicapthon); and 2,2-dichlorovinyl dimethylphosphate (dichlorvos).     

纤维素降解菌CMC-4的分离鉴定、诱变和酶学特性研究

从秸秆还田土壤中初筛获得一株高效纤维素降解菌CMC-4,根据菌株形态、理化性质及16S rDNA序列分析,初步鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。以此为出发菌株,经亚硝酸钠诱变获得一株稳定高产纤维素酶突变株CMC-4-3。对CMC-4和CMC-4-3的产酶条件和酶学性质进行比较分析,结果表明:CMC-4-3纤维素酶活力较CMC-4提高67.5%;其最适产酶条件是:37℃、pH 6.0、葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源、接种量2.0%、装液量60 ml/250 ml。该菌株所产纤维素酶的最适反应pH为6.0,且在4.0~7.0酶活力较稳定;最适反应温度为50℃,在20~80℃范围内均保持稳定;金属离子Fe~(2+)、Mg~(2+)、Co~(2+)、K~+对酶有激活作用,其余离子均有不同程度抑制作用,而Cu~(2+)和Ca~(2+)抑制作用最强,酶活力减弱近50%,是该酶的强效抑制因子。诱变前后菌株产酶条件和酶学性质等部分表型发生了变化,而突变菌株显示出了更宽泛的环境适应范围。据此,获得一株高效产纤维素酶、耐受范围广的具纤维素降解能力的地衣芽孢杆菌,而CMC-4-3和CMC-4的表型可作为深入探讨基因型变化的线索。     

膨润土对重金属离子的竞争性吸附研究

通过间歇震荡平衡法研究了膨润土对4种重金属离子Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+的竞争性吸附特性及其机制。研究结果表明:与单一离子体系比较,膨润土在竞争体系中对Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+4种重金属离子的吸附量均呈下降趋势。竞争体系下,其它重金属离子的存在显著抑制了膨润土对Cd2+的吸附,降幅为19.20%~37.50%,而对Pb2+的吸附能力几乎没有影响,降幅仅为0.41%~2.83%。膨润土对4种重金属离子的富集系数,其大小顺序依次为Pb2+>Cu2+>Zn2+>Cd2+。该选择性吸附顺序与重金属离子的一级水解常数密切相关。