六溴环十二烷(HBCDs)异构体及对映体的植物富集、传输、修复及毒性研究进展

六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes,HBCDs)是一种典型的疏水性脂肪族溴代阻燃剂,2013年被列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中.HBCDs具有手性中心,多个对映异构体,不同的立体构型在环境中会发生选择性富集分布,降解转化和生物毒性等行为.植物是生态系统能量的生产者,HBCDs可通过植物吸收改变植物生理,影响其在食物链的传递乃至整个生态系统,对环境和人体健康存在潜在危害.本文对HBCDs异构体和对映体的植物提取分析方法、植物富集和传输、污染土壤的植物修复以及植物毒性效应的最新研究进行梳理.液相色谱质谱联用技术可有效检测植物中的HBCDs异构体和对映体,对映体水平的检测将成为未来HBCDs立体构型分析的发展方向.HBCDs已在各类植物中被陆续检出,多数研究中α-HBCD是主要的异构体.目前在HBCDs对映体水平上的研究还非常有限,其在植物体内的传输尚无统一规律.植物种植可有效清除土壤中的HBCDs,展现出生物修复应用前景.HBCDs会引起植物生长发育迟缓、氧化胁迫和基因损伤等效应,不同构型的HBCDs表现出特异的选择性毒性行为.鉴于目前关于HBCDs的植物研究还很欠缺,建议今后加强对植物中HBCDs异构体和对映体水平的环境行为和污染治理研究,为综合评价HBCDs的生物有效性、健康风险评价及环境修复提供科学依据.

根系分泌物介导的土壤金属氧化物纳米材料对植物毒性作用的研究进展

金属氧化物纳米材料(metal oxide nanomaterials,MONMs)在生产生活中广泛应用,可通过各种途径进入到土壤中,对土壤生物(特别是植物)和人类健康造成威胁.根系分泌物(root exudates,REs)作为植物与外界进行物质交流的媒介,能够与MONMs发生相互作用而影响其生物毒性,这对于评估土壤中MONMs生态健康风险具有重要的意义.本文综述了土壤中MONMs的来源,并总结了REs与MONMs界面相互作用;着重介绍了REs介导下MONMs的植物毒性及其环境影响因素,并对未来的研究趋势进行展望.本综述可对MONMs的生态健康风险及其在环境中的潜在应用提供理论依据.

聚合态羟基铝的植物毒性研究

聚合态羟基铝Al_(13)和Al_(30)是聚合氯化铝(PAC)在水处理过程中的优势形态,水处理后溶液中的残余铝会通过土地利用进入到土壤中。已有研究报道活性铝是酸性土壤中限制农作物生长的主要因素之一,但目前对于不同聚合形态羟基铝对植物的影响及其致毒机制仍缺乏具体和深入的研究。以小白菜种子发芽指数作为衡量3种不同形态铝(Al^(^(3+))、Al_(13)和Al_(30))对植物毒性的指标,开展了聚合态羟基铝的植物毒性效应试验,并通过小白菜发芽过程中根尖细胞核染色(PI)分布、根内活性氧(ROS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量等生化指标测定,开展了小白菜根对聚合态羟基铝生理性质的响应试验。结果表明:在浓度为100 mg/L的条件下,3种形态铝对小白菜根系生长均有显著的抑制作用,其中聚合态羟基铝Al_(13)和Al_(30)的毒性弱于单核Al^(^(3+)),但3种形态铝对小白菜的发芽率则无显著影响;铝毒性促进了小白菜根细胞内ROS的积累,引起SOD活性增高,根细胞内过氧化造成了细胞膜脂质过氧化及细胞质膜损伤,导致细胞内MDA含量增加。本研究可为更好地控制土壤铝毒害问题提供基础参考信息。

老化前后聚乙烯微塑料的变化和对四环素植物毒性的影响

本研究通过观察和测定聚乙烯微塑料(PE-MPs)老化前后的形貌特征、比表面积、孔隙、粒径、接触角和傅里叶变换红外光谱,分析了其理化性质的变化,并以大白菜种子为受试生物,通过植物早期生长试验,探究了其对四环素植物毒性的影响。研究结果表明:聚乙烯微塑料经老化后颗粒破碎变小,粒径(Dx50)由91.4μm减小至77.3μm;比表面积从4.150 8 m^(2)·g^(-1)增加至4.967 1m^(2)·g^(-1);接触角由103°减小至79°,表明其由疏水性变为亲水性;含氧官能团增多,并于1 650~1 800 cm-1处出现新增的羰基(C O)特征吸收带。与单独四环素相比,老化前后聚乙烯微塑料存在下,0.5 mg·L^(-1)和5 mg·L^(-1)四环素对大白菜种子发芽也无显著影响;胚根伸长和子叶光合色素合成受到的抑制作用均随微塑料含量的升高而加剧,其中,相对根长的最大降低幅度为18.9个百分点,光合色素相对含量的最大降低幅度为51.1个百分点。相较于老化前,微塑料老化后对四环素植物毒性的加剧效应有所减弱。

生菜对土霉素的吸收及其植物毒性

通过水培实验研究了土霉素在植物体内的吸收及其植物毒性。实验选取不同初始浓度的土霉素营养液(1、5、10mg·L-1),培养18d,结果发现,营养液中土霉素的浓度越高,生菜对土霉素的吸收量越大。土霉素浓度为1mg·L-1时,根部表现出抑制作用。当土霉素的浓度高于5mg·L-1时,生菜根和叶的生长均受到显著抑制;生菜对水分的吸收减少;对部分微量元素(Fe、Cu、Zn、Mn)的吸收也受到抑制,这可能与土霉素的络合有关;土霉素浓度越高,抑制作用越明显。土霉素为1mg·L-1,营养液pH值5～8条件下,发现pH对生菜吸收土霉素有一定的影响,但对生菜生长的影响不显著。

土壤石油烃污染的植物毒性及植物-微生物联合降解

通过盆栽实验研究了土壤石油烃污染对玉米和水稻根伸长的影响,并在土壤中接种经过筛选得到的石油烃降解菌,研究石油烃降解菌对石油烃毒性的影响以及对土壤中石油烃的降解。研究结果表明,石油烃浓度低于1000 mg/kg时对玉米的根系生长有一定的刺激生长作用,随着石油烃浓度的增加,刺激根长生长的作用逐渐降低,研究结果表明,水稻根长受石油烃影响较小。通过对不同处理土壤中石油烃降解的研究结果表明,土壤中种植水稻对石油烃有一定的降解作用,但是不同处理下土壤中的石油烃降解率不同,其中水稻-微生物联合处理下土壤中石油烃的降解速率最快,培养期内的降解效率达到53.3%。

发酵床养猪垫料的养分转化与植物毒性研究

发酵床养殖技术也被称为原位堆肥技术,是一种值得推荐的控制畜场粪便排放与污染的生态养殖模式。本研究检测了发酵床的水分、温度和pH值变化以及在连续饲养两批猪后垫料中碳、氮和磷的组成与含量变化情况及其对植物毒性的强弱。结果表明,发酵床使用期间水分为58%-61%,垫料内部温度维持在40-55℃;在连续饲养两批猪后,垫料的pH值升高至8.16,氮、磷含量显著提高,铵态氮、亚硝态氮和硝态氮浓度显著升高,C/N比由养猪前的84∶1下降至31∶1,N/P比由2.8∶1下降至1.26∶1;垫料中的总铜浓度由7mg·kg^-1升高至89mg·kg^-1。以白菜种子作发芽试验考察废弃垫料的植物毒性,其相对发芽率为86.67%,相对根长为132.95%,发芽指数（Germination Index,GI）为115.23%,说明饲养了两批肥猪的发酵床垫料无植物毒性作用,对根的生长有促进作用,可作为有机肥还田。

垃圾污水的植物毒性和植物净化效果之研究(英文)

广州李坑拉圾卫生填埋场的渗滤污水含有高浓度的污染物，经过人工净化后仍未达到排放标准，对植物产生毒害。在被观测的４种植物中，水葫芦（Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａｃｒａｓｉｐｅｓ）在高浓度和低浓度２种污水中均被毒害致死；百喜草（Ｐａｓｐａｌｕｍｎｏｔａｔｕｍ）在高浓度的渗滤液中不能存活，在低浓度中受严重伤害；水花生（Ａｌｔｅｒｎａｎｔｈｅｒａｐｈｉｌｏｘｅｒｏｉｄｅｓ）在高浓度污水中受较重伤害，但在低浓度形成庞大生物体，这可能是污水的“富营养化”所致；香根草（Ｖｅｔｉｖｅｒｉａｚｉｚａｎｉｏｉｄｅｓ）在这２种污水中亦受伤害，但受害程度为４种植物中最轻。在污水中表现相对较好的２种植物中，水花生对低浓度污水的净化效果总体上好于香根草，尤其对总氮和硝态氮的净化效果明显好于香根草，但香根草对高浓度污水中的７种“污物”的净化效果均优于水花生，且对低浓度污水中的磷与ＣＯＤ的净化亦优于水花生。在被观测的７种水质指标中，植物对氨态氮的净化效果最好，净化率在７７％～９１％之间。此外，香根草对磷也表现出了较强的净化能力，净化率高达７０％以上。香根草和水花生可分别作为高、低２种浓度垃圾污水的净化植物来辅助净化污水。

酸化土壤中铝及其植物毒性

本文综述了(1)影响土壤酸化的因素和铝的活化过程;(2)铝对植物的毒害症状,植物对铝的相对抗性以及铝的形态与植物毒性的关系;(3)影响铝毒性的外界因素如磷、钙和有机质;(4)铝的毒性机理,铝可能作用于生物膜、钙调素、DNA和ATP。最后提出了一些铝质土壤的改良措施。

生物炭早期植物毒性评估培养方法研究

为更加科学地评估生物炭潜在植物毒性,采用生物炭(B)、生物炭+土壤(B+S)、生物炭水浸提液+土壤(AE+S)、生物炭+石英砂(B+Q)、生物炭水浸提液+石英砂(AE+Q)5种不同的培养方法进行早期植物毒性效应实验。比较分析不同培养方法中西红柿种子发芽率、根长、芽长对生物炭的响应。结果表明:在5种培养方法中,随生物炭剂量增加,西红柿种子发芽率、根长、芽长呈现先增后降的变化趋势。虽在低剂量生物炭处理下(10.0 g·kg^(-1)),种子萌发表现出促进作用。但随剂量增加,除B+S和AE+S外,均表现出一定的抑制作用,且当剂量为160.0 g·kg^(-1)时,抑制作用达到最大。对比有土和无土培养方法中种子萌发情况发现,在高剂量下,无土培养方法中种子发芽率,根、芽生长所受抑制作用显著高于有土培养方法。无土方法中,尤其AE+Q方法中,高剂量生物炭对种子发芽率、根长、芽长表现出最大的抑制作用,其中发芽率抑制率为91.1%,根长抑制率为77.7%,芽长抑制率为93.7%。综合比较分析,生物炭水浸提液+石英砂(AE+Q)的培养方法干扰因子少,可提高毒性响应灵敏度。因此,在生物炭早期植物毒性效应评估中,该法可作为推荐的培养方法。

酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性

露天存放的铅锌尾矿受到自身酸化和酸雨的双重影响，从而加剧尾矿对环境的影响。因此，研究尾矿在酸性条件下的重金属行为及其植物毒性，对植物在铅锌尾矿地的自然定居有非常重要的意义。将铅锌尾矿砂装柱，用ｐＨ２～７溶液淋溶５０天的结果表明，酸度的提高可以显著地增加尾矿砂中重金属（Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ和Ｃｄ）的溶出。而随着时间的延长，Ｚｎ的溶出量明显增高，Ｐｂ和Ｃｕ的溶出则逐渐降低。在ｐＨ值＜３时，Ｃｄ的溶出逐渐升高，ｐＨ值＞３时，Ｃｄ的溶出也呈下降趋势。酸度对重金属溶出的影响由大至小依次为Ｚｎ＞Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｐｂ。

基于植物根伸长终点测试四环素对植物的毒性阈值及其敏感性分布(SSD)

在实验室条件下以植物根伸长为测试终点,研究了添加不同水平的四环素对8种不同植物毒性的剂量-效应关系及不同植物对四环素毒害的敏感性差异。水溶液中四环素对植物的毒性阈值采用逻辑斯蒂克分布模型拟合得到,物种敏感性分布采用BurrlizO模型分析。结果表明,不同植物种子根伸长和芽伸长对四环素生态毒性的敏感顺序均为:根伸长>芽伸长。在0.1~1 mg·L-1浓度范围内,四环素能对植物根伸长和芽伸长产生刺激效应,而在浓度>10 mg·L-1时则表现出抑制作用。不同品种植物间,水溶液中四环素毒性阈值浓度(ECx)存在较大差异,这可能与植物品种差异有关。水溶液中不同植物对四环素毒性的敏感性频次分布存在明显差异,其中番茄和黄瓜对四环素较为敏感,而禾本科植物玉米对四环素毒害的响应最不敏感。此研究可为环境中四环素类抗生素的生态阈值建立与风险评价提供依据。

土壤铜污染对植物的毒性研究进展

介绍了土壤中铜污染对植物的影响,包括Cu污染对植物、植物群落、个体生长发育的影响,并分析了其影响机制。土壤Cu污染引起的植物毒性受到土壤中Cu的生物可利用性的影响,因此在评价土壤Cu污染的环境风险时应充分考虑土壤中Cu的生物可利用性,在土壤中Cu的生物可利用性、植物个体影响和群落变化之间建立联系。

利用浮萍检测Cu、As及其复合污染的植物学毒性

应用浮萍试验技术检测Cu、As污染的植物学毒性 ,结果显示 ,Cu、As对浮萍的 4d -IC5 0分别为 78.4mg/L和 7.6mg/L .复合污染时 ,Cu、As的IC5 0均有不同程度的增加 ,叶绿素a含量也有类似变化 .另外 ,本文对浮萍抑制试验进行了探讨 。

用浮萍试验检测4种污染物的植物毒性

用浮萍试验检测丙烯腈－腈纶工业废水中４种主要污染物：丙烯腈、硫氰酸钠（ＮａＳＣＮ）、乙腈和二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）的植物毒性。结果表明，４种污染物对浮萍的９６ｈ－ＩＣ５０分别为２７．０８ｍｇ／Ｌ、３６６２．６ｍｇ／Ｌ、３６８４．６ｍｇ／Ｌ和１２１９７ｍｇ／Ｌ。除ＮａＳＣＮ外，浮萍对其它３种污染物的敏感性与水生动物的敏感性相近。文中还对浮萍试验的反应终点、重复间的偏差及浮萍的实验室培养进行了讨论。采用浮萍生长抑制试验检测植物毒性，不仅克服了藻类生长抑制试验操作繁锁，难以去除废水背景值等缺点，并能更好反映废水毒性的变化。

添加不同钝化剂降低污泥堆肥的植物毒性研究

高温堆肥后污泥的土地利用可充分发挥资源化、无害化的优势,污泥土地利用防止重金属污染一直是污泥施用中最重要的问题。通过测验发芽率指数这一代表植物毒性的指标证明,通过在污泥堆肥中加入粉煤灰、磷矿粉和草炭等不同的改性剂或重金属钝化剂可大大降低堆肥的植物毒性,从而降低污泥中重金属的可利用性。

铜的植物毒性与植物蓄积的关系

重金属是一类重要的环境污染物,铜是其中毒性大、分布广的一种。本文介绍了铜对植物的毒性与植物蓄积之间的关系,认为植物对铜的蓄积部位和络合方式能极大地影响铜的毒性。过量的铜能影响细胞膜的透性和细胞内酶系统的活性,影响光和色素的合成及光合作用过程。细胞壁是植物蓄积铜的重要部位;植物体内的络合物质能在细胞内将铜络合而解毒。

绿色木霉代谢产物的植物毒性研究

通过人工固体培养和液体发酵研究发现绿色木霉的代谢产物对植物的幼苗生长有抑制作用，其代谢产物大量分泌到它所生长的环境中，在不同的营养基质中其代谢产物的抑制作用有差异．

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。

植物毒性评价终点的生物配体模型比较研究

生物配体模型(BLM)是一个理论的、潜在的机理方法,用来评估金属离子在水体及土壤体系的生物有效性。BLM概念中,毒性与生物配体位点被占据的比例有直接关系,而被占据的比例又受溶液组成成分的影响。该研究综述了当前水培体系以及土壤溶液体系中不同植物品种的BLM概况,通过对其特征性常数及毒性阈值的比较发现,重金属离子的毒性与条件结合常数(logK)呈显著正相关,即金属毒性越强,logK值越大。不同重金属元素对植物的毒性强弱总体符合以下规律,即Cu、Ag、Cd、Cr(Ⅲ)>Co>Ni>Zn。不同植物测试终点对重金属毒性的敏感程度大致为:莴苣根长>西红柿茎叶≥大麦根长、小麦根长>葡萄根长>豌豆根长。水培体系中影响金属毒性的主要竞争离子为H、Mg、Ca、K,且竞争能力呈依次递减的顺序。除自由金属离子形态之外,其他碱性复合形态离子如MCO_3^(x+)、MOH^(x+)、MHCO_3^(x+)同样具有生物有效性/毒性,然而毒性贡献的归属是根据金属元素的不同与体系pH的不同而变化。真实的土壤溶液相对于水培体系的BLM更加复杂,导致陆地系统的生物配体模型(t-BLM)研究存在很多不确定性。总之,BLM的研究和发展为重金属元素在水体及土壤体系的风险评价提供了切实可依的重要手段。