甜玉米自交系重金属Pb、Cd积累差异及分子检测

【目的】筛选获得在重金属Pb、Cd单一污染及复合污染下Pb、Cd低积累的优良甜玉米自交系,以及可用于甜玉米重金属Pb、Cd积累早代鉴定的分子技术。【方法】以10个甜玉米自交系为供试材料,通过盆栽试验研究重金属Pb、Cd单一污染及Pb、Cd复合污染下,玉米根系、茎叶和籽粒中Pb、Cd含量的积累差异;同时对供试材料ZmHMA2 InDel位点进行Pb、Cd积累差异分子检测,综合分子标记检测与重金属Pb、Cd在不同材料间的积累结果,筛选甜玉米重金属低积累自交系。【结果】无论是单一污染还是复合污染,重金属Pb、Cd的积累规律均表现为根系>茎叶>籽粒;在复合污染下,玉米不同组织对重金属Pb、Cd的积累无明显竞争与协同效应,表明玉米Pb、Cd的积累机制存在一定差异。通过鉴定,获得籽粒Pb低积累玉米自交系2份,籽粒Cd低积累玉米自交系3份,仅有一份材料闽甜系X901表现出籽粒Pb、Cd均低积累。利用InDel位点(InDel2307)对供试材料进行分子检测,结果发现供试材料中有4份存在该位点,含有该位点的材料中根系、茎叶和籽粒Cd含量平均值较其他材料平均值分别低1.801、0.64、0.131 mg·kg^(-1)。【结论】InDel2307位点能将不同玉米自交系按Cd累积量进行区分,对甜玉米Cd含量的区分具有特异性标记。综合分子标记检测与Pb、Cd含量积累结果,筛选出自交系闽甜系X901为Pb、Cd低积累材料。

土壤Cd、Pb污染对苣苋草生物量、生理生化特征和Cd、Pb积累特性的影响

【目的】比较两品种苣苋草对Cd、Pb胁迫的生理生化响应的差异性,寻找对Cd、Pb胁迫抗性较强的品种。【方法】采用盆栽试验,研究不同浓度Cd、Pb单一及复合胁迫下‘R104’和‘K472’两品种苣苋草的生物量,Cd、Pb积累特性,渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的变化。【结果】两品种苣苋草的生物量在单一Cd胁迫时下降,在低浓度Pb(2.5 g·kg^(-1))胁迫时上升,在高浓度Pb(10.0 g·kg^(-1))胁迫时下降,在Cd、Pb复合胁迫时表现为先上升后下降的趋势。Cd、Pb单一胁迫下,苣苋草的Cd、Pb含量随着相应元素胁迫浓度的增大而上升;Cd、Pb复合胁迫下,苣苋草的Cd、Pb含量随着另一元素胁迫浓度的增大呈先上升后下降的趋势。随着Cd、Pb单一及复合胁迫浓度的增大,苣苋草超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先上升后下降的趋势,过氧化物酶(POD)活性逐渐上升,过氧化氢酶(CAT)活性呈抑制效应。Cd、Pb交互作用在苣苋草生物量和SOD活性上总体表现为复合胁迫>单一胁迫;在植物重金属含量上表现为:低浓度Cd与Pb互为促进作用,高浓度Cd与Pb互为拮抗作用。【结论】苣苋草主要通过提高POD活性和维持CAT活性来抵抗Cd、Pb胁迫;‘R104’的抗性大于‘K472’,表明‘R104’更适合在重金属Pb污染的土壤区域推广种植。

生活垃圾焚烧系统中Pb和Cd的迁移转化特性

为明晰垃圾焚烧系统中Pb和Cd的迁移转化特性,以处理规模500 t/d的城市生活垃圾焚烧系统为研究对象,对系统中不同位置产生的灰渣中Pb和Cd富集特性、浸出毒性和赋存形态进行分析。结果表明:底渣和二三烟道中主要晶相矿物为SiO_(2)和CaCO_(3),水平烟道灰、尾部烟道灰中主要晶相矿物为SiO_(2)、KCl、NaCl、CaCO_(3)和CaSO_(4),布袋除尘器灰中CaOHCl为Ca(OH)_(2)吸收HCl形成的产物;Cd和Pb分别在尾部烟道灰和布袋除尘器灰中富集程度最高,水平烟道灰中Cd、尾部烟道灰和布袋除尘器灰中Pb和Cd的浸出浓度高于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)限值;底渣和二三烟道灰中Pb以多种赋存形态存在,水平烟道灰和尾部烟道灰中Pb主要以残渣态形态存在,随着烟气温度的降低,尾部烟道灰和布袋除尘器灰中的酸可溶态Pb含量有所上升;底渣和二三烟道灰中Cd主要以可还原态和残渣态形态存在,水平烟道灰和尾部烟道灰中Cd主要以酸可溶态形态存在,布袋除尘器灰中酸可溶态Cd明显减少,主要为可还原态。

不同钝化材料对玉米Cd、Pb积累与转运的影响

为探究不同钝化材料组合及用量对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地的安全利用,以“华兴单88”为供试玉米,采用田间试验方法,研究喷施叶面阻控剂(JGL)、不同用量有机肥(YJF1和YJF2)、腐植酸(FZS)和土壤重金属钝化剂(DHJ)以及YJF、FZS和DHJ与JGL的组合(YJF1^(+)/YJF2^(+)、FZS^(+)和DHJ^(+))对玉米生物性状和各部位Cd、Pb含量以及富集系数(BCF)、转运系数(TF)的影响,并根据玉米籽粒Cd、Pb的BCF推算土壤Cd、Pb风险阈值(T)作为阻控效果的评价指标。结果表明,9种阻控措施处理玉米产量较CK提高14.4%~32.3%,增产能力表现为JGLDHJ>YJF1>DHJ^(+)>YJF1^(+)>YJF2>FZS>YJF2^(+)>FZS^(+);供试玉米各部位Cd、Pb含量及富集能力均表现为根部最强,籽粒最弱,Cd、Pb转运能力均表现为茎部-叶部最强,根部-茎部最弱。通过田间试验证明,10种处理供试玉米产量和Cd、Pb阻控效果均表现为FZS+>YJF2^(+)>FZS>YJF2>YJF1^(+)>DHJ^(+)>YJF1>DHJ>JGL>CK;9种阻控措施处理供试玉米土壤TCd和TPb分别介于11.0~23.1 mg·kg^(-1)和109.9~218.0 mg·kg^(-1)之间。在该试验条件下,FZS作为增产以及Cd、Pb阻控效果最好的钝化材料,建议在Cd轻中度污染土壤的玉米产区推广使用,FZS^(+)作为增产以及Cd、Pb阻控效果最好的组合措施建议在Cd重度污染土壤的玉米产区推广使用。

GLDA及其组合试剂对土壤中As、Cd、Cu和Pb的提取能力和机制

以重金属复合污染土壤为研究对象,将谷氨酸二乙酸四钠(GLDA)和其他生物可降解络合剂进行组合,研究了单一和组合试剂对土壤中不同重金属的提取效率和影响机制。结果表明:随着试剂与土壤重金属摩尔比的增加,重金属的提取率逐渐增加,最优摩尔比为5∶1;草酸(OA)对As、柠檬酸(CA)对Cu的提取能力高于乙二胺四乙酸二钠(EDTA)对As和Cu的提取能力;GLDA在偏酸的条件下对各种重金属的提取能力均较高;通过不同试剂的组合,GLDA和OA在摩尔比为1∶1时对土壤中As、Cu和Pb的提取能力最强,分别为52.4%、75.0%和89.8%,各重金属元素提取能力顺序为Pb>Cu≈Cd>As。而GLDA和CA在摩尔比为5∶1时对土壤中Cd的提取能力最强,为95.7%。提取前后的土壤重金属形态分级表明,GLDA+OA(1∶1)组合试剂降低了绝大多数形态的重金属含量,减少了易迁移和易被生物吸收的弱结合态重金属含量。

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-V)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池。

基于三七质量安全的土壤Cd和Pb风险阈值

为保障三七(Panax notoginseng)绿色种植和质量安全,探讨中国三七安全生产的土壤风险阈值。分析土壤理化性质、土壤Cd(镉)、Pb(铅)含量和有效态、三七主根Cd、Pb含量,通过线性相关分析三七主根Cd、Pb与土壤理化性质及土壤Cd、Pb总量与有效态之间的关系。利用回归模型建立土壤Cd、Pb总量有效态与三七主根Cd、Pb的回归方程,反推土壤有效态Cd、Pb阈值。结果表明,三七种植区土壤Cd、Pb样品超标率分别是83.64%和16.36%,土壤Cd污染严重,土壤Pb处于清洁水平。三七主根Pb含量未超标,Cd含量超标率为29.09%。土壤pH与三七主根Pb呈显著负相关,三七主根Cd含量与土壤Cd含量和土壤有效态Cd含量分别呈显著和极显著正相关;三七主根Pb与土壤Pb含量和土壤有效态Pb均呈极显著正相关。基于三七主根Cd、Pb限量标准推导出土壤有效态Cd阈值为0.27 mg/kg,土壤有效态Pb阈值为70.66 mg/kg。

改性纳米零价铁对Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附性能与机制研究

针对镉[Cd(Ⅱ)]、铬[Cr(Ⅵ)]和铅[Pb(Ⅱ)]的重金属复合废水处理问题,以生物炭(BC)和膨润土(BE)改性纳米零价铁(nZVI),得到BC-BE-nZVI复合材料,通过吸附实验探究了该材料对重金属的吸附特性,并利用吸附动力学方程、等温吸附方程拟合、XRD和XPS分析,揭示了BC-BE-nZVI对单一和复合重金属体系的吸附机制。结果表明,BC-BE-nZVI对重金属的去除作用最强,Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)去除率分别可达96.43%,97.70%和95.69%,并且能够适应pH范围较广的重金属废水;准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程更适合描述BC-BE-nZVI的吸附过程;复合重金属体系下,BC-BE-nZVI的吸附过程更适用于Freundlich等温吸附方程,且竞争吸附能力Cd(Ⅱ)>Cr(Ⅵ);单一重金属体系下,Cd(Ⅱ)去除机制主要包括吸附沉淀,Cr(Ⅵ)的去除主要为还原和吸附,Pb(Ⅱ)主要为吸附沉淀;而复合重金属体系下吸附机理主要为沉淀和络合作用。

PbS/CdS量子点的制备及光电性能研究

利用简单的连续离子沉积反应(SILAR)将PbS和CdS量子点(QDs)沉积到TiO2表面上。通过与仅沉积PbS量子点的敏化太阳电池对比,发现PbS/CdS和CdS/PbS量子点提高了电池的光电性能。通过改变PbS和CdS量子点的沉积顺序来研究量子点结构对电池的影响,发现这两种量子点结构中性能优越的是PbS/CdS,推测这种量子点的能带结构可能更有利于电子的注入和空穴的再生。

CdS/PbS复合超微粒的有序组装和光谱特性

用离子交换法制备ＣｄＳ／ＰｂＳ复合超微粒，用ＬＢ膜技术进行有序组装。ＣｄＳ／ＰｂＳ复合超微粒的吸收光谱介于ＣｄＳ和ＰｂＳ超微粒的吸收光谱之间。ＣｄＳ／ＰｂＳ超微粒／硬脂酸ＬＢ膜具有层状结构，吸收光谱和荧光光谱发生明显变化。ＣｄＳ／ＰｂＳ复合超微粒是以ＣｄＳ为核心，ＰｂＳ为壳层的表面包裹结构。在ＣｄＳ比例较高和适当表面压下。

银叶树对Pb、Cd、Cu污染模拟湿地的适应性和修复潜力

【目的】探究银叶树(Heritiera littoralis)对重金属污染湿地环境的修复潜力。【方法】以银叶树为研究对象,在盆栽条件下模拟湿地环境,以不添加重金属为对照(CK),探究T_(1)(50 mg·L^(-1)Pb+5 mg·L^(-1)Cd+100 mg·L^(-1)Cu)、T_(2)(100 mg·L^(-1)Pb+10 mg·L^(-1)Cd+200 mg·L^(-1)Cu)、T_(3)(200 mg·L^(-1)Pb+20 mg·L^(-1)Cd+400 mg·L^(-1)Cu)3个复合污染水平(处理)对银叶树幼苗生长、养分吸收及Pb、Cd、Cu累积量的影响。【结果】与CK相比,T_(1)对银叶树根部生物量无显著影响,而T_(2)、T_(3)显著抑制根部生物量生长,3个处理银叶树的株高、地上生物量、总生物量与CK无显著差异;T_(1)处理银叶树的耐性系数为103.96%,T_(2)、T_(3)处理分别降至95.18%、80.80%;3个处理银叶树的N、P、K吸收量无显著变化。随着重金属含量的提高,银叶树对Pb、Cd、Cu的吸收量均不断增加,且大部分储存在根部;3个处理银叶树对Pb、Cu的转运系数较对照均显著下降,对Cd的转运系数则呈现先上升后下降的变化趋势。熵权TOPSIS模型评价结果表明,T_(3)处理银叶树的修复潜力最好,T_(2)、T_(1)次之。【结论】银叶树对复合重金属污染湿地的适应性较高,但高浓度重金属显著抑制根系生长;在ρ(Pb)≤50 mg·L^(-1)、ρ(Cd)≤5 mg·L^(-1)、ρ(Cu)≤100 mg·L^(-1)的重金属污染湿地中,银叶树生长不受影响。

叶面阻控剂对大白菜Cu、Pb、Cd、As含量及产量的影响

土壤重金属污染已成为威胁农产品安全和人类健康的重要问题。为了验证喷施叶面阻控剂降低As-Cu复合污染土壤上大白菜重金属铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)的污染效应,在弥勒市选取有代表性的农田,通过田间试验研究了硅肥、铁肥、锌肥、硒肥对As-Cu复合污染土壤上的大白菜Cu,Pb,Cd,As含量及大白菜产量的影响。结果表明,与对照相比,喷施叶面阻控剂均有效降低了大白菜可食用部位Cu、Pb、Cd、As含量,降幅分别为13.32%~36.15%、25.31%~52.39%、14.75%~29.27%、33.55%~45.68%。喷施不同叶面阻控剂有效增加了大白菜产量,增幅为0.10%~3.20%,其中以喷施硅肥处理的白菜产量最高。综合不同阻控剂降低大白菜可食用部位Cu、Pb、Cd、As含量及对大白菜的增产效应,在本试验条件下,在以硅肥的喷施效果最佳。

镁改性水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附研究

为提高水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中重金属的去除能力,采用浸渍-热解法制备镁改性水稻秸秆生物炭(MBC)。通过批量吸附试验探究浸渍比、溶液pH、吸附时间及重金属离子初始浓度对MBC去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影响,并采用表征技术对吸附前后MBC的特征进行表征分析和探究潜在的吸附机理。结果表明,浸渍-热解法制备的MBC拥有更发达的孔隙结构。吸附试验表明,在浸渍比和溶液pH分别为2∶1和5.0时,MBC对10 mg/L的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除达到最佳值,分别为93.58%和97.95%。此外,MBC去除Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。根据Langmuir模型,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大的吸附量分别为90.45 mg/g和138.50 mg/g。FTIR和XRD分析结果表明,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除机理包含络合、共沉淀、离子交换及静电作用。五次再生后,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为75.62%和80.16%,以上结果说明,MBC在处理含Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)酸性矿山废水方面具有很大的潜力。

改性生物炭吸附固定环境中Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的研究进展

吸附法常用于修复环境中Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的复合污染。环境友好、成本低廉的生物炭成为广泛应用的吸附剂,但存在吸附常量有限、选择性差等缺点,为此常采用改性来增强其吸附固定效果。综合分析了改性生物炭吸附固定镉、铅的影响因素,包括生物炭的原料、改性方法及改性剂种类和浓度、热解温度、Cd(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)的竞争、投加量、pH值和干扰离子及改性生物炭吸附固定重金属的机理。最后强调通过调控条件改变生物炭性质提高吸附能力,展望指出需深化复合污染环境下改性方法、生物炭在环境中长期稳定性的研究,实现更有效的重金属修复。

低温裂解水稻秸秆生物炭对水体中Pb/Cd吸附的应用研究

为寻找一种来源丰富、价格低廉、经济有效的生物炭治理水体中Pb/Cd污染,在限氧条件下将粉碎的水稻秸秆(RY)400℃热裂解30 min制备了水稻秸秆生物炭(RS).本研究对RS进行了表征,研究了RY及RS对溶液中Pb^(2+)/Cd^(2+)的吸附特性.结果表明:RS具有丰富的官能团,表面具有明显的孔隙结构.RS吸附Pb^(2+)的最佳条件为:在室温条件下,pH在6.0~8.0之间,固液比为1.0 g·L-1;生物炭吸附Cd^(2+)的最佳条件为:在25℃条件下,pH在7.0附近,固液比为10.0 g·L-1.吸附动力学实验分析发现,RS对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附率远远高于RY对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附率,在35 min时RS对Pb^(2+)的吸附已经基本达到平衡,在40 min时RS对Cd^(2+)的吸附已经达到平衡.等温吸附实验分析发现,RS对溶液中Pb^(2+)的等温吸附更符合Freundlich等温吸附模型,主要为多层吸附;生物炭对溶液中Cd^(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型,主要为单层吸附.研究表明,利用廉价丰富的水稻秸秆材料在低温少时条件下制备生物炭来治理水体中Pb/Cd污染是可行的,本研究以期为重金属环境污染治理提供经济有效的方法.

PbS/Ru(Ⅱ)配合物敏化Cd(Ⅱ)掺杂TiO_2纳米晶电极的光电化学

合成了Ｃｄ（Ⅱ）掺杂ＴｉＯ２纳米粒子（掺杂５％Ｃｄ（Ⅱ）），用光电化学方法测定了ＰｂＳ、ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２（Ｌ＝２，２′联吡啶４，４′二羧酸）分别敏化及ＰｂＳ／ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２复合敏化该纳米晶膜电极的光电化学行为，实验证明，ＰｂＳ、ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２单独敏化和ＰｂＳ／ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２复合敏化的Ｃｄ掺杂电极比纯的ＴｉＯ２电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动；在３８０～６００ｎｍ范围内。

CdS-K_2La_2Ti_(3-x)Pb_xO_(10)的制备及其光催化性能

采用硬脂酸法合成K2La2Ti3-xPbxO10,通过微波辅助酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了CdS插层的K2La2Ti3-xPbxO10(记作CdS-K2La2Ti3-xPbxO10)复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外–可见漫反射吸收光谱(UV-Vis),X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)等对产物进行表征,考察了CdS-K2La2Ti3-xPbxO10在紫外光及可见光下催化制氢活性.结果表明,Pb离子掺杂和CdS插层K2La2Ti3-xPbxO10拓展了催化剂的可见光吸收范围,提高了光催化活性.微波辅助制备的催化剂在紫外光和可见光照射3 h后的产氢量分别为230.15和3.35 mmol/(g cat),并对光催化机理进行了分析.

不同叶面阻控剂对玉米Cd、Pb积累与转运差异研究

为探究不同类型叶面阻控剂对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地农作物的安全生产,以“华兴单88”为供试玉米,采用田间试验方法,设置8个处理:对照(CK)、YZ-1、YZ-2、YZ-3、YZ-4、降镉灵(JGL)、喷喷富(PPF)和万物生(WWS),研究不同处理玉米生物性状和各部位Cd、Pb富集及转运系数的差异性。结果表明:7种叶面阻控剂处理下,产量相较CK提高了4.8%~30.4%,增产能力表现为WWSWWS>PPF>YZ-4>YZ-3>JGL>YZ-2>YZ-1;供试玉米各部位Cd、Pb转运系数均表现为根部-茎部<茎部-棒芯<棒芯-籽粒<茎部-叶部。通过田间试验证明,供试的7种叶面阻控剂对玉米籽粒的Cd、Pb阻控效果表现为YZ-1>YZ-2>JGL>YZ-3>YZ-4>PPF>WWS。本试验条件下,YZ-3作为增产效果最好的叶面阻控剂,建议在Cd轻中度污染的玉米产区推广使用;YZ-1作为Cd、Pb阻控效果最好且成本最低的叶面阻控剂,建议在Cd重度污染的玉米主产区推广使用。

改性生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进-OH及C■O的生成,氢氧化钾及铁改性促进-OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb^(2+)的吸附效果最佳,Cd^(2+)的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附。

不同酸体系微波消解对聚氯乙烯中Pb和Cd测定结果的影响

本文选取了4种不同酸体系分别对聚氯乙烯进行微波消解,通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定聚氯乙烯中的Pb和Cd重金属的含量,探究不同微波消解酸体系对测量结果的有效性。实验结果表明,HNO_(3)+HBF_(4)+H_(2)O_(2)混合酸体系-微波消解法实现了样品的完全消解,且重金属测定结果基本在标准物质参考值范围内。该方法具有消解完全、污染少、灵敏度高、重复性好等优点,可实现对聚氯乙烯中Pb和Cd含量快速准确的测定,值得进一步推广应用。