农田离子型新兴有机污染物的作物吸收、分布和转化机制研究进展

农田新兴有机污染物可通过作物吸收进入食物链从而威胁人体健康,其中,离子型新兴有机污染物(ionic emerging organic pollutants,IEOPs)因挥发性较弱、极性强而具有更为复杂的环境行为,因此,了解作物对IEOPs的吸收转化过程及机制,对明确IEOPs在农田系统中的归趋具有重要意义。该文综述了作物对IEOPs的吸收转运过程,重点介绍了IEOPs自身理化性质与作物组成、转运蛋白、调控基因等因素对该吸收转运过程的影响;从器官、组织和亚细胞等不同水平分析了IEOPs在作物中的累积分布规律;介绍了IEOPs在作物体内的酶促转化机理;最后,从加强IEOPs吸收机理研究、完善预测模型和关注作物体内转化机制等方面对该研究领域进行展望。

植物配置对水体扑草净去除效果研究

采用温室水培模拟试验,研究不同浓度扑草净污染下,香根草、菖蒲及其2∶1配置于水体中第0、6、12、24、30天扑草净含量。结果表明:不同浓度扑草净污染水体中,培育植物条件下第30天扑草净去除率为58.60%~91.69%,CK扑草净去除率为45.86%~57.48%,培育植物组显著高于CK。当扑草净初始浓度<4 mg/L时,香根草对水体扑草净污染的去除效率最高,第30天达到88.4%;扑草净初始浓度≥4 mg/L时,香根草、菖蒲生物量2∶1组合对水体扑草净污染的去除效率最高,第30天达到91.69%。研究结果可为不同浓度扑草净污染水体植物修复提供参考。

香根草对扑草净胁迫的响应和去除效果

以香根草为供试材料,采用温室水培的方法,研究了香根草对1和10 mg·L^(-1)扑草净胁迫的光合生理响应和去除效果.结果表明:1和10 mg·L^(-1)扑草净处理后,香根草总鲜重和鲜重增长率较CK(未添加扑草净)显著下降;香根草叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和实际光化学效率(ФPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)均随扑草净处理天数的延长呈先下降后回升趋势,胁迫效应随扑草净浓度增大而增强;胞间CO_2浓度(Ci)随扑草净浓度的增大而增加,随处理天数的延长先升高后降低;但扑草净未对香根草非光化学猝灭系数(NPQ)产生显著影响.1 mg·L^(-1)扑草净处理35 d后,香根草光合参数和叶绿素荧光参数均能恢复到正常水平;10 mg·L^(-1)扑草净处理则呈缓慢恢复趋势.种植香根草的营养液中1和10 mg·L^(-1)扑草净的去除率较未种植香根草处理分别提高了44.68%和53.76%.

香根草对扑草净污染水体的净化潜力

【目的】探究香根草Vetiveria zizanioides对扑草净污染水体的修复潜力。【方法】采用温室水培模拟实验的方法,研究香根草对水体不同初始质量浓度(1.0、5.0、10.0、15.0 mg·L^(-1))扑草净的吸收和去除特征。【结果】相同培养时间下,随水体扑草净初始质量浓度增加,香根草茎叶和根系扑草净质量分数显著增加(P<0.05),在第5天达到最大值,之后呈波动下降趋势;随培养时间延长,水体扑草净质量浓度显著降低(P<0.05)。与未种植香根草相比,香根草种植组水体扑草净降解半衰期缩短了14.80~19.78 d,去除率提高了22.52%~55.57%。相关性分析表明:水体扑草净质量浓度与香根草转移系数呈极显著负相关(P<0.01),与相对去除率相关性不显著(P>0.05),与培养时间呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】种植香根草可提高水体扑草净降解速率和去除率,香根草可作为扑草净污染水体修复的先锋植物。图2表4参31。

扑草净胁迫下香根草叶片的代谢组学研究

为了解香根草在扑草净胁迫下植物体内的代谢应答机制,采用广泛靶向代谢组技术,研究了香根草在5 mg/L扑草净胁迫下叶片中代谢产物的变化情况。结果表明:在扑草净胁迫5 d时,与对照相比,差异代谢物总量为121个;胁迫10 d时与对照和5 d相比,差异代谢物数量分别151、48个。在胁迫过程中差异代谢物下调较多的是黄酮类、生物碱和脂质,上调数量较多是核苷酸及其衍生物、生物碱和其他类(如微生物、糖、醇类);丙酮酸、茉莉酸、五羟色胺等物质推测在抗逆过程中起主要作用,其中茉莉酸可能在胁迫后期起到防御信号终止的作用;游离氨基酸下调的数量要高于上调的数量。从代谢通路上看,精氨酸和脯氨酸代谢和植物激素信号转导在叶片抵御扑草净胁迫中起主要作用。

不同湿地植物配置对扑草净的吸收和去除效果研究

为探究不同湿地植物配置对扑草净的去除效果,设置香根草和菖蒲生物量比例为1∶2、1∶1、2∶1及香根草和菖蒲单独种植共5个处理,以未种植植物的水体为对照,测定5 mg·L^(-1)扑草净处理5、10、15、20、25、30 d时水体和植物体内的扑草净含量,并与单一植物处理相比较,分析不同植物搭配处理对扑草净的吸收去除效果。结果表明,3种不同生物量配置处理下水体中的扑草净含量均显著低于对照和单一植物的水体;从第5天开始,2种植物搭配处理的水体中扑草净的含量已开始低于单一植物的水体;第20天时,香根草和菖蒲生物量比为2∶1的处理水体中扑草净去除率达89.6%,残留的扑草净含量仅为0.52 mg·L^(-1),显著低于其他处理。香根草对扑草净的吸收能力优于菖蒲,以香根草为优势植物(生物量大)时对扑草净的吸收效果优于以菖蒲为优势植物的处理。综上所述,2种湿地植物搭配对扑草净的吸收和净化效果优于单一植物,其中香根草和菖蒲生物量比为2∶1的处理效果最佳。本研究为深入挖掘湿地植物对水体污染物的净化潜力提供了理论参考。