地表水中草甘膦暴露及其对水生光合生物毒性测试研究进展

随着草甘膦使用量的持续增加,水体中草甘膦的大量累积和潜在危害已经引发了人们的重点关注。在施用过草甘膦地区的水体中,出现了水生植被物种丰富度下降、覆盖度降低等状况。本文系统整理了地表水中草甘膦的来源、迁移转化和残留现状,基于草甘膦对浮游藻类、漂浮植物、挺水植物和沉水植物的生物毒性测试结果,分别阐述了草甘膦对这几种水生光合生物的急性和慢性毒性。毒性测试结果表明水生光合生物对草甘膦具有一定的耐受性,其对草甘膦的敏感度具有差异性。与浮游藻类、漂浮植物和挺水植物相比,沉水植物对草甘膦更为敏感。在此基础上,对草甘膦作用下水生光合生物的毒性测试结果进行了总结与展望,旨为草甘膦对水生光合生物的生态风险评估提供科学依据。

稻虾共作水域沉积物有机磷农药残留特征及其对磷循环驱动机制

为探明稻虾共作水域有机磷农药对磷循环的驱动机制,本试验采用野外采样与室内分析相结合的方式,测定沉积物中有机磷农药含量、微生物群落结构和磷循环功能基因丰度,并利用冗余分析(RDA)和Spearman相关性检验分析有机磷农药与磷循环功能基因的关系。结果表明:沉积物中乐果检出率最高,达到97.22%,其次为敌敌畏达到22.22%,甲基对硫磷为2.78%,马拉硫磷和毒死蜱均未检出。在枯水期和丰水期,沉积物中乐果含量分别达到1.42 mg·kg^(-1)和0.46 mg·kg^(-1),敌敌畏含量分别达到1.37 mg·kg^(-1)和0.05 mg·kg^(-1);在所有沉积物中,最主要的磷循环过程为ppx基因参与Proteobacteria和Omnitrophicaeota作用下的多聚磷酸盐水解,phoD基因参与有机磷矿化,phnK基因参与Gemmatimonadetes作用下的磷酸盐利用;有机磷农药并未影响最主要的磷循环过程,但是乐果含量增加极显著增加了cphy基因(半胱氨酸植酸酶)的数量(P<0.01),敌敌畏含量增加显著降低了pqqC基因(吡咯啉-醌合成酶)和bpp基因(β-螺旋桨植酸酶)的数量(P<0.05)。研究表明,在稻虾共作水域沉积物中,有机磷农药乐果和敌敌畏主要通过改变无机磷增溶作用和植酸盐矿化作用来影响磷循环进程。

水土环境介质中阿特拉津修复过程研究进展

除草剂阿特拉津农用后的残留物会随地表径流或地下渗漏作用进入江河湖泊等自然水体,由于阿特拉津的环境内分泌干扰作用,其会造成水资源污染和水生态失衡。根据阿特拉津的生产和使用状况,将阿特拉津的污染对象分为土壤、市政污水、河流湖泊等地表水和地下水系统模块,分别阐述了这几种环境介质中阿特拉津的物理、化学和生物修复技术以及阿特拉津在修复过程中的变化特点,介绍了土壤在淋溶过程中阿特拉津的固定手段和今后污染水体中阿特拉津修复的研究重点。

沉水植物对阿特拉津胁迫的毒理响应

为揭示在阿特拉津胁迫下沉水植物生长及其与谷胱甘肽代谢途径的关系,通过培养实验研究了沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对0、0.5、1.0和2.0 mg·kg^(-1)阿特拉津的吸收特性,并对不同培养时期沉水植物的鲜重、总谷胱甘肽含量(T-GSH,即还原型谷胱甘肽GSH和氧化型谷胱甘肽GSSG之和)、GSH/GSSG比值及其形态变化、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性进行了测定。结果表明:沉积物阿特拉津初始浓度越高,植物体内阿特拉津浓度也越高。在培养60 d内,添加的阿特拉津对2种沉水植物的生长均产生显著抑制作用(P<0.05)。在阿特拉津胁迫60 d后,各处理植物体内GSH/GSSG比值有所回升,其GR和GST活性均高于空白对照组。处理组植物体内GR和GST活性在30 d时达到最高值。与此同时,GSH脱去谷氨酸后能与阿特拉津形成共轭物。以上结果提示,≤2 mg·kg^(-1)阿特拉津在培养前60 d内会对植物生长产生抑制,但在90 d时植物会从伤害中恢复过来。沉水植物体内的谷胱甘肽在GR和GST作用下,对阿特拉津及其产生的活性氧具有一定去除作用,并通过控制酶活使植物体保持一定的GSH含量;另一方面,GSH可以与阿特拉津结合形成新的共轭物,以此缓解阿特拉津对沉水植物的毒害。

穗花狐尾藻对沉积物微生态受阿特拉津胁迫的缓解作用

以穗花狐尾藻为供试植物,在种植或未种植穗花狐尾藻的不同培养时期,测定了对照沉积物及2.0 mg·kg^-1阿特拉津污染沉积物中可溶性有机碳(DOC)、硝态氮和铵态氮含量以及脱氢酶活性和细菌总数,并对沉积物中阿特拉津降解菌进行了筛选与鉴定。主要结果表明,根际和非根际沉积物中DOC呈现先下降再上升的趋势,在培养60 d后,根际沉积物和非根际沉积物中DOC含量分别为(311.95±15.51)mg·kg^-1和(307.00±6.11)mg·kg^-1,并无显著差异(P>0.05)。根际沉积物中铵态氮为(66.49±1.57)mg·kg^-1,显著低于非根际沉积物的(78.65±1.37)mg·kg^-1(P<0.05)。在培养60 d内,沉积物中脱氢酶活性呈增加趋势,且根际沉积物脱氢酶活性一直显著高于非根际沉积物(P<0.05),最终达到(253.50±7.82)mg·(kg·d)-1。与此同时,根际沉积物、空白沉积物和非根际沉积物中平均细菌总量分别为1.19×10^8、1.15×10^8和1.04×10^8 cfu·g^-1。从培养60 d后的沉积物中分别筛选得到赖氏菌属(Leifsonia sp.)J1(非根际沉积物)、伯克氏菌属(Burkholderia sp.)J2(根际沉积物)和成对杆菌属(Dyadobacter sp.)J3(根际沉积物)等3株阿特拉津降解菌,表明穗花狐尾藻能在一定程度上缓解阿特拉津对沉积物中微生态的胁迫。

沉水植物对水体阿特拉津迁移的影响

通过研究阿特拉津在武汉市汤逊湖、南湖和荆州市洪湖的沉积物-水体系中分配、吸附和解吸行为,得出阿特拉津在该体系下解吸平衡分配系数KPd远大于吸附平衡分配系数KP,即其滞后解吸行为显著,表明阿特拉津一旦从水中进入沉积物,则很难得以解吸。在此基础上,将南湖沉积物添加阿特拉津淹水培养沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum),设置阿特拉津初始浓度为0.1、0.25、0.5 mg·kg^(-1),结果表明:两种植物均能直接吸收阿特拉津,在第20 d,初始浓度为0.25mg·kg^(-1)时,菹草和穗花狐尾藻体内阿特拉津浓度分别为13.4、11.2 mg·kg^(-1);两种植物对水体中阿特拉津具有一定的去除作用,培养45 d后,随着浓度的增加,菹草和穗花狐尾藻对根际沉积物中阿特拉津的去除率分别达到92%、86%、91%和84%、82%、90%,至60d时,对上覆水中阿特拉津降解率分别为35.0%、51.3%、1.50%和32.4%、61.8%、0.44%。尽管水体中残留阿特拉津容易被沉积物吸持,但在一定浓度范围内仍可用适当的沉水植物对其进行去除。

新工科背景下环境工程人才培养模式的实践探索

面对国内新工科建设和环保行业的发展,笔者结合学校特色提出了新工科背景下环境工程应用型人才培养模式的实践探索,具体从应用型人才培养的理论体系构建、实践能力、德育素养培养及实践效果等四个方面展开了论述,以期对类似省属高校的环境工程专业人才培养有所参考。

黑木耳多糖提取液浊度清除的响应面优化

以黑木耳粗多糖提取液为试材,采用比浊法和苯酚-硫酸法,研究了提取液的酸度、活性白土用量、处理温度和时间对浊度清除率和多糖回收率的影响,利用Box-Behnken试验设计建立并分析了各因素对浊度清除率和多糖回收率影响的数学模型,以期为黑木耳多糖提取液的合理开发与利用提供参考依据。结果表明:经活性白土处理后,黑木耳多糖提取液中的蛋白质含量由0.39 mg·mL^(-1)降为0.05 mg·mL^(-1)。活性白土处理多糖提取液浊度的最优工艺条件为在pH 7.0的条件下,按料液比1.86 g·mL^(-1)添加活性白土,于44.8℃处理61.2 min,多糖回收率和浊度清除率分别为85.7%和61.0%。