宝山堇菜(Viola baoshanensis)——一种新的镉超富集植物

通过野外调查和温室试验, 发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种Cd超富集植物. 自然条件下, 宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168 mg/kg, 变化范围为465~2310 mg/kg; 地下部Cd平均含量为981 mg/kg, 变化范围为233~1846 mg/kg. 地上与地下部Cd含量比值变化范围0.41~2.22, 平均为1.32. Cd生物富集系数变化范围为0.7~5.2, 平均为2.38. 营养液培养试验研究表明, 宝山堇菜地上部Cd含量随生长介质中Cd浓度的增加而呈线性增加. 营养液Cd浓度为50 mg/L时, 地上部Cd平均含量达到4825 mg/kg, 在Cd浓度为30 mg/L时, 生物量达到最大值; 地上与地下部Cd含量的比值变化范围为1.14~2.22, 平均为1.67, 显示宝山堇菜不仅可以超量吸收Cd, 而且可以从地下向地上部有效输送. 宝山堇菜的发现将为Cd超富集植物的生理、生化、遗传和进化及其在Cd污染土壤修复方面的研究提供新的重要材料.     

一种新发现的镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)

以杂草为研究对象,通过盆栽模拟试验和小区试验,从20科54种杂草植物中筛选出镉（Cd）超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.).试验结果表明:在Cd投加浓度为25mg/kg条件下, 龙葵茎和叶中Cd含量分别为103.8和124.6mg/kg, 超过了Cd超积累植物应达到的临界含量标准100 mg/kg；而且, 其地上部Cd富集系数为2.68, 地上部Cd含量大于其根部Cd含量, 植物的生长未受抑制, 这些特点均满足Cd超积累植物的衡量标准. 小区试验也表明, 龙葵对Cd的富集特性均符合Cd超积累植物的基本特征. 因此, 可以确定龙葵是Cd超积累植物. 本研究对于超积累植物筛选乃至植物耐性生理、遗传和进化等具有一定意义,并为Cd污染土壤的植物修复提供了一种具有自主知识产权的新材料.     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验，发现并鉴定出东南景天（Sedum alfredii H）是一种新的锌超积累植物，调查结果发现，东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力，地上部Zn含量为4134～5000mg/kg,平均为4515mg/kg，营养液培养实验证明，东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力，当生长介质中Zn浓度高达240mg/L时，植株仍生长正常，其生物量与对照相比无显著差异，地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加，当生长介质中Zn浓度为80mg/L时，地上部Zn含量和积累量达到最高值，分别为19.674g/kg，19.83mg/株，结果表明，东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物，为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验, 发现并鉴定出东南景天(Sedum alfredii H)是一种新的锌超积累植物. 调查结果发现, 东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力, 地上部Zn含量为4134～5000 mg/kg, 平均为4515 mg/kg. 营养液培养实验证明, 东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力, 当生长介质中Zn浓度高达240 mg/L时, 植株仍生长正常, 其生物量与对照相比无显著差异. 地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加, 当生长介质中Zn浓度为80 mg/L时, 地上部Zn含量和积累量达到最高值, 分别为19.674 g/kg, 19.83 mg/株. 结果表明, 东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物, 为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源.     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验,在中国境内发现砷超富集植物--蜈蚣草(Pterts vittata L).野外调查表明,蜈蚣草对砷具有很强的富集作用,其砷的分布规律与普通植物也明显不同.蜈蚣草不同部位的含砷量为:羽片＞叶柄＞根系;蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降.在含砷9 mg/kg的正常土壤中,蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80.从矿区采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现,室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下(同一种土壤)增加1倍多,其羽片含砷量可高达5070 mg/kg;随着种植时间的延长,蜈蚣草羽片含砷量不断增加.蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强.因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景,对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要学术价值.     

磷对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响及其科学意义

通过盆栽实验发现，添加低浓度的磷（400mg/kg以下）对砷超富集植物蜈蚣草地上部和地下的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量均没有明显影响，但添加大量磷（400mg/kg以上）则会使昊蚣草地上部和地下部的含砷浓度及砷的生物富集系数，地上部总含砷量明显升高，在蜈蚣草中，磷与砷之间并不存在拮抗效应，在高浓度时甚至表现出明显的协同效应，研究结果既可以为提高超富集植物的修复效率提供科学依据，同时也为研究植物中磷和砷的相互作用机理提供良好的线索，在理论和技术上均具有重要价值。     

砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征

通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物－蜈蚣草（Pteris vittata L.） 。野外调查表明，蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普遍通植物也明显不同。蜈蚣草不同部位的含砷量为：羽片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地下部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加而呈幂函数下降。在含砷9mg/kg的正常土壤中，蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80。从矿区采集砷污染土训进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长条件下（同一种土壤）增加1倍多，其羽片含砷量可高达5070mg/kg；随着种植时间的延长，蜈晔草羽片含砷量不断增加，蜈蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强，因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒机理等生理生化特性也具有重要的学术价值。     

Brassica chinensis L.体内络合钝化和抗氧化酶系统协同抵御镉胁迫的机制初探

以小白菜(Brassica chinensis L.)作为模型植物, 在不同浓度的Cd胁迫条件下, 研究小白菜富集Cd的能力以及可能的细胞抵御机制. 在200 mmol·L^-1 Cd胁迫下, 小白菜地上部分及根部Cd含量分别达到1348.3和3761.0 mg·kg^-1(干重); 小白菜体内Cd含量与植物络合素(phytochelatins, PCs)含量成正相关, Cd浓度越高PCs的含量也越高, 表明PCs络合Cd在小白菜体内Cd的解毒及耐受机制中起最主要的作用. 此外, 在研究Cd胁迫下小白菜地上部分丙二醛(MDA)的产生、H₂O₂的含量及抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、愈创木酚过氧化酶(POD)及抗坏血酸过氧化酶(APX)的活性变化的过程中发现, 在5~50 mmol·L^-1 Cd的胁迫下, 酶的活性成上升趋势, 有效地抵御氧化胁迫, 说明抗氧化系统在小白菜对Cd的解毒中发挥作用. 这些抵御机制降低了游离Cd的破坏作用, 提高了对Cd的耐受能力; 谷胱甘肽(GSH)在协调PCs络合钝化游离态Cd和抗氧化酶系统抵御Cd的氧化损伤过程中发挥了“枢纽”作用. 这些研究结果不但为植物体内PCs的络合钝化及抗氧化系统协同抵御Cd的诱导氧化胁迫提供了实验证据, 而且深化了对植物自身本能的抵御重金属污染损伤机制的理解.     

中国北方草地植物补偿性生长与合理放牧强度:基于放牧实验的整合分析

补偿性生长是草地植物对动物采食的一种适应策略,合理的放牧强度能够促进植物的补偿性生长,有利于草地生产力和稳定性的维持,而长期过度放牧则导致草地退化.因此,确定合理的放牧强度是科学配置草地生产-生态功能实现草牧业可持续发展的基础.本文基于各类放牧实验已发表的118篇研究文献,将放牧家畜的采食率(地上生物量移除量,%)作为放牧强度的测度指标,对我国北方5种主要草地类型的植物补偿生长特征及其合理放牧强度进行了整合分析,并结合气候、土壤及植物群落地下生物量和多样性等数据,厘清了影响植物补偿生长的关键生物和非生物因子.结果表明,我国北方草地植物总体处于欠补偿生长状态,且植物地上部分的补偿性生长主要以牺牲其地下生物量为代价.其中,高寒草甸、草甸草原和荒漠草原植物群落均表现为欠补偿生长,高寒草原和典型草原植物群落表现为等补偿生长.在区域尺度上,补偿性生长的绝对值随年降水量和植物物种丰富度的增加而增加.满足植物群落地上生物量实现等补偿或超补偿,且对地下生物量不产生负效应,各类草地的合理利用强度为:高寒草甸50%、草甸草原48%、典型草原40%、高寒草原37%、荒漠草原31%.本研究对指导我国北方草地保...     

柽柳灌丛下与灌丛外短命植物AM真菌多样性

对生长在柽柳荒漠生境中最常见的4种早春短命植物离子草(Chorispora tenella (Pall.) DC.)、角果毛茛(Ceratocephalus testiculatus (Crantz) Bess.)、东方旱麦草(Eremopyrum orientale (L.) Jaub et. Spash)和弯果婆婆纳(Veronica campylopoda Boiss.)进行取样调查, 分析了柽柳灌丛下和灌丛外的4种植物丛枝菌根(AM)的形成状况、根际AM真菌的孢子密度和群落组成, 并探讨了柽柳灌丛对其菌根侵染状况、根际AM真菌群落组成的影响. 结果表明, 柽柳灌丛下短命植物的侵染率和根际土壤中AM真菌孢子的密度显著低于灌丛外的植物, 并且灌丛下AM真菌的种类(12种)少于灌丛外(19种). 灌丛下短命植物根际土壤由于受到柽柳灌丛的影响, 其养分含量除速效钾外, 都高于灌丛外; 灌丛下碱解氮和速效磷的含量分别为65.37和44.50 mg/kg, 而灌丛外的含量则为32.33和33.85 mg/kg. 本研究共从短命植物根际分离到21种AM真菌, 其中无梗囊霉属有5种、原囊霉属1种、球囊霉属13种和类球囊霉属2种. 通过上述结果得出以下结论: 柽柳灌丛影响着土壤的理化特性及其下生长的短命植物丛枝菌根的形成和根际AM真菌群落的组成.     

风浪扰动引起大型浅水湖泊内源磷暴发性释放的直接证据

在太湖水温最低的一周, 野外观测了太湖大风浪过程和静风期间水体悬浮物(SS)、总磷(TP)、总溶解性磷(DTP)、反应性活性磷(SRP)的含量及悬浮物中有机质(LOI)和藻类可利用磷(AAP)的含量变化. 所观测的2004年1月23, 24, 26和30日的风速分别为8, 12, 0和0 m/s. 结果表明, 23日8 m/s的风速持续1 h以后, 水体SS平均含量达258mg/L, 24日大风浪持续一天后并且风速增至12m/s时, 水体SS含量也增至507mg/L, 当风速减弱到2m/s以下持续半天后, 26日水体SS含量降至51mg/L, 而继续保持静风5天后, 30日水体SS含量又降至21mg/L. 说明8m/s以上的风速可以引起太湖沉积物的大量悬浮, 且悬浮量随风力的增加而增加. 伴随着底泥的大量悬浮, 大风浪期间的23和24日水体TP, DTP和SRP含量分别达0.210, 0.048, 0.035, 0.299, 0.054及0.026 mg/L, 而静风期的30日则分别为0.076, 0.045和0.017 mg/L, 说明风浪扰动引起的底泥悬浮也引起了内源磷的暴发性释放. 风浪引起的水体SRP含量变化可达100%. 另外, 23, 24和26日水体悬浮物中的AAP含量分别为132, 97和226 mg/kg. 大风浪也带入水体大量的AAP. 据此观测结果估算, 一次风浪过程可以增加水体987t的TP和80t的SRP以及167t的AAP. 太湖地区每年出现风速大于8 m/s且保持1 h以上的天数多达125天, 如此高的大风浪扰动频率, 势必使得水动力扰动成为太湖水体内源磷释放的主要方式, 对水体蓝藻水华暴发前营养盐的供给产生重要作用.     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

16 ka BP共和盆地更尕海湖泊生产力演化历史

选择位于共和盆地中部的更尕海钻孔岩芯为研究对象,利用12个AMS14C年龄建立了湖泊沉积的时间序列.通过对沉积物碳酸盐含量、总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、C/N、有机质碳同位素(δ13Corg)以及遗存植物大化石等的系统分析,结合定量估算,重建了16ka来湖泊生产力的变化历史.更尕海植物大化石及碳酸盐结壳以轮藻(Chara spp.)和沉水维管束植物为主,且交替出现,反映了湖泊古生产力的变化.碳酸盐的沉淀与水生植物的光合作用密切相关,间接指示了湖泊古生产力的变化.此外,定量估算的古生产力与碳酸盐含量具有较好的一致性.重建结果显示,16.7～15.3cal ka BP,湖泊尚未形成,为风沙环境;15.3～11.6cal ka BP,湖泊生产力显著提高;11.6～9.2cal ka BP,受亚洲夏季风增强的影响,急剧升高的湖泊水位抑制了沉水植物的生长,湖泊生产力降低;9.2～7.4cal ka BP时段,早期湖泊古生产力较高,8.6cal ka BP之后有所降低;7.4～2.1cal ka BP,生产力维持在较高的水平;2.1cal ka BP以来,湖泊生产力呈逐渐降低趋势.更尕海湖泊古生产力变化与亚洲夏季风强度影响的湖泊水位变化有关,一定程度上反映了亚洲夏季风的盛衰.     

西太平洋边缘海区沉积岩芯中的锰异常

在西太平洋边缘海区10余个沉积岩芯的地球化学研究中,我们发现,在有些岩芯的某些层位,特别是岩芯的顶部,锰的含量异常的高.为了描叙这一特征,我们定义K_1为层相对富集系数(本层锰含量/岩芯锰平均含量),定义K_2为层富集系数(本层锰含量/陆架浅海区锰平均含量),并把K_1>2.5,K_2>7.5的层位,称为锰含量异常富集层位.     

警惕蔬菜中硝酸盐含量超标

人体摄入的硝酸盐80%以上来自于蔬菜.我国蔬菜硝酸盐污染程度和卫生评价标准是:硝酸盐含量大于或等于432 mg/kg鲜重时为轻度污染,允许生食:大于或等于785 mg/kg鲜重时为中度污染,不宜生食,但允许盐渍、熟食;大于或等于1440 mg/kg鲜食时为高度污染,不宜生食、盐渍,但允许熟食;大于或等于3100 mg/kg鲜重时为严重污染,不允许食用.     

利用环流槽研究再悬浮条件下凉水河底泥沉积物中重金属的迁移与分布

利用环流槽模拟动态水流环境,研究凉水河底泥沉积物在不同水流条件下的再悬浮过程,考察了水流速率对4种重金属(Ni,Cr,Cu,Pb)在沉积物、悬浮颗粒物以及上覆水中的迁移、传输与释放的影响.结果表明,随着流速从0.15m/s增加到0.35m/s,悬浮颗粒物的浓度从165mg/L上升到4220mg/L,增加约25倍.溶解态重金属的浓度随着流速的增加而增加,说明部分重金属从悬浮颗粒物(SPM)中解析并进入上覆水中.酸可溶性重金属的浓度随着流速的升高而增加,表明部分SPM上的重金属在再悬浮过程中从稳态转化到易解析形态.在整个再悬浮过程中,悬浮颗粒物上重金属的体积浓度增加了2~6倍,但是质量浓度却降低了,并接近底泥中重金属的原始浓度,这是由于"颗粒物浓度效应"所致.重金属分配系数(KD)随流速的增加而降低,这可能是由于对重金属具有更强的富集作用的微细颗粒(粉砂/黏粒)的含量随着流速而降低所致.     

2011年夏季渤海西北部、北部近岸海域的底层耗氧与酸化

于2011年6月下旬和8月下旬调查了渤海中央海区.6月份渤海所有测站底层溶解氧都超过7.0mg/L,饱和度为85%～115%,pH为7.82～8.04.而到了8月份,在渤海西北部、北部近岸水深20～35m的带状区域内出现底层溶氧显著下降并且酸化的现象.溶解氧最低值为渤海北部近岸的3.3～3.6mg/L,只有6月份的44%～47%;相应pH为7.64～7.68,比6月份低0.16～0.20.表观耗氧速率最高和pH降幅最大的测站都出现在渤海西北部近岸海域,累积溶解氧下降5.6mg/L,pH降幅则高达0.29,相当于总氢离子浓度升高1倍.简化的碳酸盐体系与耗氧量耦合分析表明,渤海西北部、北部近岸海域夏季底层低氧以及酸化环境的形成,与赤潮或者周边养殖业产生的生源颗粒在底层水体矿化分解,以及季节性层化现象阻滞海-气交换等因素密切相关.这样严酷并且剧变的水化学条件,是2011年夏季在渤海西北部、北部近岸海域发生海洋生态灾害事件的重要环境背景.     

Study on Cultivation of Anoxic Phenol- degrading Sludge

通过逐步提高进水中苯酚与NO3-N浓度,在反应瓶中对反硝化同时降解苯酚的菌种进行了70 d的驯化.驯化结束后,进水苯酚浓度为630mg/L,反应时间为24h,苯酚去除率可达85％以上,此时,MLSS=12 g/L,VSS/SS=0.78;控制反应瓶中MLVSS=3 000 mg/L,进水苯酚浓度为120mg/L时,在COD∶NO3--N=4∶1条件下,反应8h,苯酚去除率可达90％,降解速率为13.53 mg/(L·h),此时,硝酸盐氮还原速率为8.03mg/(L·h).     

蜈蚣草中砷的亚细胞分布与区隔化作用

通过对砷的亚细胞分布研究, 揭示砷超富集植物蜈蚣草中砷的区隔化效应, 及其对砷的耐性机理. 在不加砷条件下, 蜈蚣草吸收的少量砷主要被固定在细胞壁上; 在加砷条件下, 蜈蚣草羽片砷积累量占植株总砷量的78%, 其中羽片积累的砷有78%分布在羽片胞液(cytoplasmic supernatant)中, 整株植物累积的砷有61%富集在羽片胞液中. 而细胞器组分始终维持较低的砷浓度水平. 研究发现, 蜈蚣草羽片胞液是砷的主要储存部位, 胞液对砷具有非常明显的区隔化作用, 这种区隔化作用可能是蜈蚣草能够解除砷毒的重要原因.     

复合脱氮剂-吹脱法处理高浓度氨氮废水试验研究

在传统吹脱法处理高浓度氨氮废水基础上, 复配了一种以乳酸乙酯为主、乙酸为辅的有机复合脱氮剂, 探讨了在不同脱氮剂投加量、水位深度等条件下对废水中氨氮去除率的影响, 并对不同高浓度氨氮废水中的氨氮去除率作了分析. 研究结果表明, 在脱氮剂投加量为30 mg/L、pH值为9~11、吹脱水位深度400 mm、吹脱时间大于2.5 h、常温(25℃)条件下, 可把废水中氨氮浓度从21006.0 mg/L降低到10.6 mg/L, 氨氮去除率高达99.95%; 加热到45℃时, 可把废水中氨氮浓度从21006 mg/L降低到0.2 mg/L, 氨氮去除率高达99.999%；对于氨氮浓度在800~30000 mg/L的废水, 通过相应条件下常温吹脱后, 废水中剩余氨氮浓度都在15 mg/L以下, 吹脱出来的氨气通过吸收装置吸收, 无二次污染.