李氏禾内生细菌Bacillus cereus J01吸附Cr^(3+)的研究

为考察李氏禾内生细菌蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01菌株吸附Cr^(3+)的性能,以蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体作为生物吸附剂,采用单因素实验方法考察pH、温度、Cr^(3+)初始浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对Cr^(3+)吸附性能的影响,分析其等温吸附过程、动力学过程及热力学过程,并采用红外光谱方法对吸附机理进行初步分析。结果表明:(1)在50 mL反应体系中,当pH值为6、温度为40℃、Cr^(3+)初始浓度为150 mg·L^(-1)、吸附剂投加量为0.2 g、吸附时间为12 h时,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附性能达到最佳,其平衡吸附量和Cr^(3+)去除率分别为34.30 mg·g^(-1)、91.60%。(2)等温吸附过程分析结果显示,朗格缪尔吸附等温模型能更好地模拟蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附,其吸附过程更倾向于单分子层吸附。(3)吸附过程动力学分析结果显示,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附更符合准二级动力学速率方程。(4)吸附过程热力学分析结果显示,在40℃下,吸附过程的△G、△H和△S分别为-2.609 kJ·mol^(-1)、61.792 kJ·mol^(-1)和206.11 J·mol^(-1),该温度下吸附过程是自发过程。(5)红外光谱分析结果显示,蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus J01失活菌体对Cr^(3+)的吸附可能通过细胞成分中的氨基、羟基和羰基起作用。该研究结果表明该菌的失活菌体对Cr^(3+)具有较强的吸附性能,并在铬污染的环境治理中具有较好的应用潜力。

不同氮肥形态对李氏禾铬富集能力的影响

为了优化李氏禾(Leersia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾生长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾生物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍(P<0.05)。相关性分析结果表明,李氏禾的生物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。

施用双唑草腈封闭防除机插水稻田李氏禾及其他杂草

为探讨水稻田李氏禾(Leersia hexandra Swartz)及其他杂草的化学防除技术,2022年在江苏省常州市金坛区开展双唑草腈、丙草胺+苄嘧·苯噻酰药剂组合封闭防除机插水稻田杂草试验。结果表明,施用2%双唑草腈颗粒剂650 g/667 m 2防控机插水稻田禾本科和阔叶杂草的灌浆期株防效、鲜重防效分别达96%、98%以上,对其中的多年生根茎繁殖生长杂草李氏禾的株防效和鲜重防效也达96%以上;施用500 g/L丙草胺乳油80 mL/667 m 2+53%苄嘧·苯噻酰可湿性粉剂60 g/667 m 2组合封闭防控机插水稻田禾本科、阔叶杂草的灌浆期株防效虽仅分别为65.05%、55.79%,但鲜重防效分别达到88.17%、95.86%,其对禾本科杂草的株防效和鲜重防效较低,主要表现为对李氏禾无防效。双唑草腈封闭能高效防除机插水稻田李氏禾及其他主要杂草。

一种新发现的湿生铬超积累植物——李氏禾(Leersia hexandra Swartz)

通过对广西某电镀厂附近的植物和土壤的野外调查,发现了湿生铬超积累植物--李氏禾（Leersia hexandra Swartz）.结果表明,多年生禾本科李氏禾对铬具有明显的超积累特性,叶片内平均铬含量达1786.9mg/kg,变化范围为1084.2～2977.7mg/kg;叶片内铬含量与根部土壤中铬含量之比最高达56.83,叶片内铬含量与根茎中铬含量之比最高达11.59,叶片内铬含量与水中铬含量之比最高达517.86.李氏禾不仅对铬有很强的富集能力,而且具有生长快、地理分布广、适应性强的特点,因此李氏禾的发现将为植物的铬超积累机理与铬污染环境的植物修复研究提供新的重要物种.

李氏禾修复重金属(CrCuNi)污染水体的潜力研究

李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬超富集植物。通过水培实验,评价了李氏禾对水中Cr、Cu、Ni的去除潜力。结果表明,李氏禾能够有效去除水体中的Cr、Cu、Ni污染物,重金属初始浓度分别为10和20mg·L-1的营养液,10d后Cr浓度降低到原子吸收分光光度法检出限以下,10d后Cu浓度降低到1.02mg·L-1和1.25mg·L-1,20d后Ni浓度降低到1.10和2.14mg·L-1。收获的植物根、茎、叶中重金属含量均较高,根中重金属含量显著高于茎、叶。单株生物量的比较结果表明,含Cr培养液中生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少(P>0.05),含Cu、Ni营养液中生长的李氏禾生物量均显著低于对照(P<0.05),表明李氏禾对Cr的耐性强于Cu和Ni。李氏禾适宜于湿生环境中生长,能对多种重金属产生大量富集,对Cr、Cu、Ni等重金属污染水体的修复表现出较强的潜力。

铬超富集植物李氏禾对铜的富集特征研究

李氏禾是中国境内发现的第一种铬超富集植物。本文通过野外调查和水培试验,研究了李氏禾对铜的富集特征。野外调查结果表明,李氏禾能够将淤泥和水体中的铜转运到地上部,叶中铜平均含量为1717.85mg·kg-1,根和茎中铜平均含量为533.42mg·kg-1,叶中铜含量与水和淤泥中铜含量之比分别为291.88和14.01。营养液培养条件下,李氏禾对铜也有较强的富集能力。当培养液中铜浓度为40mg·L-1时,叶中铜含量最高达到2357.26mg·kg-1。这些结果表明,无论是在野外生长条件下还是在营养液培养条件下,李氏禾均对铜表现出很强的富集能力。李氏禾生长迅速,地理分布广,且能对铜、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种优良的修复铜、铬等重金属污染土壤和水体的物种。

氮肥形态对李氏禾富集铬的影响及其生化分析

通过盆栽试验研究了在土壤铬含量分别为100、400 mg/kg时,不同氮肥((NH4)2SO4、NH4NO3、Ca(NO3)2)对Cr超富集植物李氏禾生长和Cr积累的影响。结果表明:在土壤铬含量为400 mg/kg时,用(NH4)2SO4处理后李氏禾的根、茎和叶中的铬浓度最大,分别达到19 546、3 265、6 118 mg/kg,约为对照处理铬含量的1.5～4倍。NH4NO3处理的李氏禾生物量相对其他处理及对照较高;两种铬浓度处理的土壤中,施加(NH4)2SO4、Ca(NO3)2及对照处理,生物量差异性均不显著。不同氮肥处理中,在400 mg/kg铬处理土壤上生长的李氏禾总糖都多于100 mg/kg铬处理;而NH4NO3处理的李氏禾蛋白质和叶绿素高于其他处理。NH4NO3能提高李氏禾生长速度,总糖浓度的增加能提高李氏禾对逆境的适应机制。

李氏禾的水土保持特性及其在新丰江水库消涨带的应用

通过在新丰江水库岸坡消涨带植被恢复的试验研究,说明李氏禾具有抗旱耐淹耐瘠的生物学特性。保证李氏禾在水淹之前具有足够长的生长期,并采取适当的技术措施使其正常生长,水库消涨带植被恢复的问题就可以解决。对李氏禾在水库岸坡消涨带植被恢复中减少坡面径流,防止水土流失,改善生态环境,提升景观价值等进行了探讨,并提出李氏禾用于植被恢复进一步工作的设想。

铬污染对李氏禾生理指标的影响

通过比较李氏禾在正常及铬污染环境下的生理指标差异,探讨其对重金属污染的耐受性,为其是否适合作为环境修复材料提供科学参考。结果表明,李氏禾在铬污染环境下,其叶片的叶绿素和脯氨酸含量及SOD、POD活性有所降低,可溶性糖、MDA、类黄酮化合物、可溶性蛋白含量及CAT活性均有所升高,SDS-PAGE显示无差异蛋白条带,说明李氏禾能适应一定浓度的铬胁迫并作出相应的调节。

有机酸对铬超富集植物李氏禾吸收Cu的影响

许多研究表明有机酸的施加对植物吸收重金属的量具有不同的影响。文章采用盆栽试验研究了EDTA、柠檬酸、草酸和酒石酸对土壤中Cu的活化和李氏禾(Leersia hexandra Swartz)吸收Cu的影响。结果表明,当向土壤中施加质量摩尔浓度为2mmol·kg-1的EDTA时,土壤中Cu质量分数为220.16mg·kg-1与空白土壤中500.31mg·kg-1相比明显减少,说明EDTA可以极显著的降低土壤中的铜质量分数,使其转化成水提取态的Cu浮于土壤表面,并大部分聚集在根部周围,同时向土壤中施加EDTA不但促进了对Cu的活化而且显著提高了李氏禾对Cu的吸收,叶中最高质量分数达到336.54mg·kg-1是对照中80.34mg·kg-1的四倍;而柠檬酸、草酸和酒石酸则抑制了Cu的活化,但对李氏禾地上部分的Cu质量分数影响不大。有机酸对Cu的影响相对较弱,除EDTA显著降低了土壤中Cu质量分数外,其他有机酸对Cu的活化和李氏禾吸收Cu的影响与对照均没有明显差异。

水分、光照和肥料交互作用对铬超富集植物李氏禾生长的影响

用含质量浓度为20 mg/L、80 mg/L的Cr3+(CrC l3)营养液培养雁山、荔浦、桃花江3个李氏禾(LeersiahexandraSwartz)种群,火焰原子吸收分光光度法测定重金属Cr3+含量,筛选出对铬富集能力偏高的荔浦种群进行水分、光照和肥料交互作用培养试验,记录李氏禾的生长状况和测定不同状况下的叶绿素和蛋白质含量。结果表明:在土壤含水量为60%、中光照度(3 000 lx左右)和适当追肥的共同作用下,李氏禾生长速度最快;施肥会增加李氏禾的分蘖数和最大根系长度。这一结果能为提高李氏禾的生物量,将其应用于污染水体和土壤的修复提供理论依据。

李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累

通过盆栽试验研究了在电镀污泥(0、25%、50%、75%、100%)污染土壤中生长的李氏禾对Cr、Cu、Ni复合污染的耐受和积累能力。100%电镀污泥中总Cr、Cu、Ni含量分别为32 452.91、15 784.82、12 115.27 mg/kg。结果表明,李氏禾能够在25%电镀污泥中保持正常生长,地上部Cr、Cu、Ni含量随着土壤重金属含量增加而显著升高;Cr、Cu、Ni积累量在100%电镀污泥中可达70.87、41.68、43.18μg/株。李氏禾对较高浓度重金属复合污染土壤中的Cr、Cu、Ni有较强的耐受和积累能力,在重金属复合污染土壤的植物修复方面具有一定潜力。

外源物质对李氏禾超富集铬的作用

通过水培实验发现,施加EDTA、CTAB、SA对铬超富集植物李氏禾地上部分和地下部分的铬含量及生理特性产生不同的的影响。EDTA使叶绿素含量上升,SOD/POD、SOD/CAT的活性比降低,抗氧化酶系统的平衡略有恢复,MDA含量降低,同时促进Cr6+从根部向地上部分运输及积累,根系铬含量降低,总体铬含量仍有较大地提高;CTAB使叶绿素降低,酶活性比值升高,抗氧化酶系统失衡加剧,MDA含量增加,并有效促进根部对Cr的吸收和积累,总体铬含量有大幅度提高;水杨酸可使叶绿素含量、酶活性比值有所恢复,减少MDA的积累,对Cr6+的吸收和运输无显著影响。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,同时也为研究超富集植物富集重金属铬的生理机制提供良好的线索,在理论和技术上均具有重要价值。

多金属富集植物李氏禾根系对铜吸收机理的研究

李氏禾(Leersia hexandra Swartz)是一种多金属富集植物,通过研究其根系吸收铜的途径和方式,有助于解释李氏禾对铜的富集现象,为开发李氏禾修复铜污染土壤的植物修复技术提供科学依据。本文在温室水培条件下,利用钙离子通道抑制剂(LaCl3)和钾离子通道抑制剂(TEA),研究了李氏禾根系铜吸收与钙、钾离子通道的关系;同时,在研究ATP酶抑制剂、解偶联剂和低温作用对铜吸收影响的基础上,探讨了李氏禾根系铜吸收与能量代谢的关系。结果表明,在1 mmol·L-1钙离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收明显被抑制了(p<0.05)。处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照下降了39.2%。这说明李氏禾根吸收铜与钙离子通道密切相关。在5 mmol·L-1钾离子通道抑制剂的作用下,李氏禾根对铜的吸收与对照没用显著差异。这表明,李氏禾根系对铜的吸收可能不是通过钾离子通道进行的。ATP酶抑制剂钒酸钠(Na3VO4)显著地抑制李氏禾根对铜的吸收(p<0.05)。25μmol·L-1和50μmol·L-1 Na3VO4处理48 h后,李氏禾根中铜的浓度较对照分别下降了26.2%和31.0%。由此,推测李氏禾根系对铜的吸收是一个消耗能量的过程。该结果与解偶联剂抑制实验结果相一致。在25μmol·L-1和50μmol·L-1解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP)作用下,李氏禾根系中的铜浓度较对照分别下降了25.8%和42.7%。低温处理对李氏禾根吸收铜的抑制作用较解偶联剂和ATP酶抑制剂更为明显。2℃下暴露48 h,李氏禾根中铜的浓度较对照(25℃)下降了60.1%。这进一步证明了,李氏禾根系对铜的吸收存在消耗能量的主动过程。

超富集植物李氏禾根系对Cr(Ⅵ)吸收机制的研究

通过盆栽试验,研究了超富集植物李氏禾根系对C(rⅥ)的吸收特征。结果表明,解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP),ATP酶抑制剂(Na3VO4)和低温(2℃)处理均显著地抑制了李氏禾根对C(rⅥ)的吸收(P<0.05)。其中,低温处理的抑制作用最明显,李氏禾根中铬的浓度较对照降低69.8%,说明李氏禾根对C(rⅥ)的吸收是需要能量的主动过程。此外,李氏禾根系对C(rⅥ)的吸收符合Michaelis-Menten方程,其米氏常数(Km)为91.08μmol·L-1。在5 mmol·L-1SO2-4处理下,该米氏常数是对照的1.27倍;而在SO2-4缺失的条件下,李氏禾根对C(rⅥ)吸收的米氏常数较对照减少了24.3%。这种拮抗关系表明李氏禾根对C(rⅥ)的吸收可能与硫酸根吸收体系有关。

李氏禾净化含重金属生活污水的实验

采用水培方法设置了CK(0%)、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%等8个生活污水浓度比例梯度,在相同李氏禾(Leersia hexandra Swartz)株数的基础上,分别投加Cr6+、Cu2+和Ni2+等金属离子,研究铬超富集植物李氏禾对重金属、有机污染物(COD)、氨氮及总磷去除效果。结果表明,李氏禾对废水中Cr6+、Cu2+和Ni2+的去除能力很强,氨氮和总磷的去除效率分别可达到98%和90%以上,对COD降解可达80%以上。李氏禾对3种重金属的吸收结果表明,复合污染废水中生活污水含量越高,越有利于李氏禾对Cr6+和Ni2+的净化,而不利于对Cu2+的净化。

李氏禾对镍的富集特征

通过野外调查和营养液培养实验,研究了李氏禾对镍的富集特征。结果表明,李氏禾能够将土壤和水体中的镍转运到叶和茎,叶中镍最高含量达到1 349 mg/kg,叶中镍含量与水体和淤泥中镍含量之比最高分别达到415.2倍和18.82倍。营养液培养条件下,李氏禾对镍也表现出很强的富集能力,叶中镍的含量最高达到2 926 mg/kg,叶的生物富集系数最高达到156.5。李氏禾生长迅速、地理分布广,且能对镍、铬等多种重金属产生富集,因此,是一种潜在的修复镍、铬等重金属污染土壤和水体的物种。

李氏禾人工湿地对电镀废水的净化研究

建立以李氏禾为湿地植物,红壤和沸石为混合填料的湿地系统,研究了李氏禾人工湿地对电镀废水的处理效果。结果表明,李氏禾在Cr、Cu、Ni质量分数已达0.049 094%、0.019 538%、0.010 701%的污染湿地中仍能成活。该湿地系统对Cr、Cu、Ni的去除率分别达到63.86%～84.76%、91.78%～96.09%、56.65%～74.62%。因此,李氏禾人工湿地系统在处理重金属污染水体方面表现出极强的应用潜力。

李氏禾对土壤中铜积累特征及抗性研究

[目的]研究室内生长条件下李氏禾对铜的吸收和抗性特征。[方法]将从6个采样点采集的李氏禾样本、淤泥和水样带回实验室进行分析。消解液定容后用火焰原子吸收分光光度计（PEAA-700）测定铜的含量。[结果]电镀污水污染区的李氏禾生长茂盛,是当地的优势种群。在各植物样品中,铜含量均为根系〉叶柄〉羽片。当土壤铜含量达2000mg/kg时,根、茎、叶中铜含量分别为：500.33、335.81、307.89mg/kg。在土壤培养条件下,李氏禾叶中铜含量为46.11～308.07mg/kg,铜的生物富集系数为0.40～1.75;根和茎中铜含量分别为49.22～500.33和39.22～335.81mg/kg,铜的最高生物富集系数分别为1.85和1.47。[结论]李氏禾能在铜污染的环境中生存,对铜有较强的适应力和抗性,是一种较理想的植物修复材料。

铬胁迫下李氏禾显微结构的变化

[目的]为研究李氏禾的耐铬生理和分子机理提供理论依据。[方法]以李氏禾幼苗为试材,分别用含0(对照)、5、30、60 mg/LCrC l3的1/2Hoagland营养液进行培养,培养45 d后收获,分别测定根、茎、叶的生物量,用石蜡切片法观察不同组织显微结构的变化,用火焰原子吸收法测定各组织的铬浓度。[结果]除5 mg/L CrC l3处理外,其他处理根、茎、叶的生物量均随CrC l3浓度的增加而减少,但与对照差异不显著。当CrC l3处理浓度≤30 mg/L时,根、茎、叶和总生物量分别减少8.2%、11.6%、21.5%和13.2%;受铬污染的李氏禾根、叶组织结构与对照无明显差异,但茎的维管束明显缩小;转移系数(叶中铬含量与根中铬含量之比)随CrC l3处理浓度的增加而减小(从1.07减小到0.09)。[结论]李氏禾对铬有很强的耐性和积累能力。