磺胺对苦草(Vallisneria natans (Lour.) Hara)生理生长及细胞超微结构的影响

以沉水植物苦草为试验材料,通过实验室水培试验,经过不同浓度磺胺(0.01,0.02,0.05,0.08,0.1mg·L^(-1))处理,研究不同浓度磺胺污染对苦草(Vallisneria natans)叶片生理生长及丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、叶绿素含量、叶绿素a和b含量比值(c_a/c_b)等的影响.结果显示:(1)随着外源磺胺浓度增加,苦草相对生长率降低,叶片叶绿素a和叶绿素b含量呈降低趋势,叶绿素a含量下降速度大于叶绿素b;c_a/c_b先增大后减小.(2)磺胺胁迫下叶片的丙二醛含量与对照组相比变化显著,MDA和SS含量呈先上升后下降的趋势,总体呈上升趋势.(3)透射电镜观察发现,磺胺胁迫使苦草叶细胞中叶绿体被膜破裂至消失,类囊体膨胀、破损;叶细胞中类囊体呈现出分布不均、出现空腔等.当磺胺浓度为0.01m·L^(-1)时,苦草叶片外观形态结构未表现出受害症状,而叶绿体亚显微结构显示,类囊体开始出现轻微的分布不均现象;当营养液中磺胺浓度为0.02mg·L^(-1)时,叶片出现褐色斑点,叶片边缘呈现枯黄至坏死症状,叶绿体超微结构显示类囊体膨胀、变形至空洞现象,线粒体和叶绿体的距离减小至消失.研究结果表明,磺胺胁迫导致苦草叶生理代谢失衡,叶绿素含量下降,叶片亚细胞结构出现不可逆损伤,期望该结果为研究磺胺污染的作用机制及苦草在抗生素污染修复中的应用提供一定的参考.

不同氮源对苦草(Vallisneria natans)生长及生理指标的影响

通过实验室静态模拟,研究了在富营养条件下(4.0 mg.L-1TN,0.2 mg.L-1TP)不同比例铵态氮和硝态氮(6∶0、5∶1、3∶3、1∶5和0∶6)对苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕的生长与生理指标的影响。结果表明,随着铵态氮和硝态氮比例的下降,苦草相对生长率和蛋白质含量先升高后下降,超氧化物歧化酶(SOD)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性逐渐下降,硝酸还原酶(NR)活性逐渐升高。在4.0 mg.L-1TN和0.2 mg.L-1TP条件下,若不考虑磷的作用,高浓度铵态氮对苦草的生理功能有影响,对其生长有明显的抑制作用;而当铵态氮浓度小于0.67 mg.L-1时却可以促进苦草的生长。

基质类型和絮体浓度对沉水植物苦草种子萌发的影响

以苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]种子为研究对象,分析了其在不同基质类型以及不同絮体浓度下的萌发速率、累计萌发率和最终萌发率。结果表明,基质类型对苦草种子的萌发有显著影响(P<0.05),以黄泥为基质的苦草种子最终萌发率最高,为55.8%,以底泥+沙为基质的种子最终萌发率最低,为33.0%。添加絮体显著降低了苦草种子的最终萌发率(P<0.05),抑制效果最大的处理种子最终萌发率为29.4%,比未添加絮体的处理种子最终萌发率(49.2%)低19.8个百分点。在河湖生态修复中,高铁酸盐作为一种常用絮凝剂,可使水体中的污染物凝聚并从水体中分离去除,以达到净水目的,但高铁酸盐投加产生的絮体覆盖在苦草种子表面会影响其萌发。综合分析,黄泥相较于底泥和泥沙更适合苦草种子的萌发,而絮凝剂的使用可能对苦草种子的萌发产生不良影响。在实际应用中应综合考虑絮凝剂对水体透明度的提升作用和对沉水植物种子萌发产生的负面效果。

不同种植密度苦草与铜绿微囊藻的交互作用

沉水植物能有效抑制蓝藻水华,通常以铜绿微囊藻为主要优势物种,但沉水植物与铜绿微囊藻相互抑制效应是否取决于沉水植物的种植密度还需进一步探究。该研究采用透析袋方法对苦草(1000、1500、2000 g/m^(3))3种种植密度与铜绿微囊藻(8×10^(4)、4×10^(5)、8×10^(5)cells/mL)形成共培体系,并对生物量、光合损伤进行分析。研究结果表明,当铜绿微囊藻密度为8×10^(4)cells/mL时,种植1000 g/m^(3)苦草对铜绿微囊藻的抑制效果高达91.73%,同时较对照组铜绿微囊藻的Chl-a含量、光合活性Fv/Fm分别降低了93.81%、63.87%,藻蓝蛋白受到严重损伤。当铜绿微囊藻密度为4×10^(5)、8×10^(5)cells/mL时,种植1500 g/m^(3)苦草对铜绿微囊藻的抑制率分别为43.70%、34.99%,较对照组其Chl-a含量分别降低了67.39%、44.27%,光合活性Fv/Fm分别降低了29.10%、48.58%。相对于苦草而言,1000 g/m^(3)苦草种植密度组在4×10^(5)、8×10^(5)cells/mL的铜绿微囊藻密度中其生物量较对照组分别降低了30.36%、35.71%,同时Chl-a含量、光合活性Fv/Fm和Y(Ⅱ)值都降低,光合活性均受到抑制。而随铜绿微囊藻密度增加到4×10^(5)、8×10^(5)cells/mL时,种植1500 g/m^(3)苦草抑藻效果大于2000 g/m^(3)苦草种植,且自身受损程度小。这表明湖泊生态系统控藻及恢复沉水植物过程中,物种间的相互抑制作用具有一定的密度依赖性。在后期防治蓝藻水华过程中,建议合理规划沉水植物种植密度以达到较好的修复效果。

稻秸秆添加强化沉水植物湿地对农田径流中不同形态氮的去除效果

为提升稻田周边湿地对农田径流中不同形态氮的净化效率,有效拦截农田面源污染导致的氮磷流失,采用农业废物稻秸秆为有机碳源与沉水植物组合构建强化湿地系统,共设置不种植苦草且不添加稻秸秆(NS)、只种植苦草(VN)、只添加稻秸秆(SS)和种植苦草并添加稻秸秆(VS)4个处理,研究强化湿地对不同形态氮农田径流的净化效果与机制。结果表明:1)在处理以氨氮(NH_(4)^(+)-N)为主要氮形态的农田径流时,VN和VS对废水中TN和NH_(4)^(+)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明种植苦草是提升湿地对NH_(4)^(+)-N农田径流净化效果的主要因素;2)处理以硝态氮(NO_(3)^(-)-N)为主要氮形态的农田径流时,SS和VS对废水中TN和NO_(3)^(-)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明添加稻秸秆显著提升了湿地对NO_(3)^(-)-N农田径流的净化效果。3)湿地中只种植苦草时对NO_(3)^(-)-N去除效果不佳,只添加稻秸秆时对NH_(4)^(+)-N去除效果较差,种植苦草并添加稻秸秆对2种形态氮均有较好的去除效果,同时二者对磷的去除效果与只种植苦草的湿地无显著差异。因此,稻秸秆添加强化沉水植物湿地在拦截净化农田面源污染中具有推广应用的潜力。

苦草对水体氮磷吸收与释放作用的探析

以沉水植物苦草[Vallisneria natans (Lour.) Hara]为对象,参考白洋淀水体营养盐水平现状,通过室内试验,研究苦草在不同浓度氮(0~2.0 mg/L)的影响下对氮磷的吸收及释放;并通过人工干预迫使苦草进入非健康状态探究苦草根、叶与整体分别对水体氮磷的释放与吸收作用。

微囊藻毒素对沉水植物苦草生长发育的影响

MC RR抑制大型沉水植物苦草 (Vallisnerianatans (Lour.)Hara .)的生长和发育。在 0 0 0 0 1— 10mg/L的浓度下 ,苦草种子的发芽、子叶生长、真叶的形成和生长、不定根的形成和生长以及根毛的生长都受到了一定的抑制作用。当MC RR浓度≥ 0 .1mg/L时 ,处理第 30d ,MC RR对苦草鲜重和第一片真叶的生长有极显著的抑制作用 ,当MC RR浓度为 10mg/L时 。

沉水植物对受重金属镉、锌污染的水体底泥的修复效果

为了探究常见沉水植物对水体底泥中重金属污染的富集效果,选取浙江水域较为常见的3种沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)、黑藻(Hydrilla verticillata(Linn.f.)Royle)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.),在模拟天然水体环境中,将3种沉水植物培养在含有重金属Cd、Zn的底泥中生长一个生活周期.依据沉水植物对重金属Cd、Zn的富集量和生物-沉积物生物富集因子(biota-sediment accumulation factor,BSAF)等指标,筛选出对2种重金属元素富集效果较好的沉水植物,为受重金属污染底泥生态修复的植物选择提供一定的参考.结果表明:3种沉水植物对重金属Cd、Zn的耐受性均较强,同时对重金属Cd、Zn都有较高的富集能力,生物富集因子大于1,对底泥中的Cd、Zn均具有较好的祛除效果;由相关分析可知,3种沉水植物体中的Cd、Zn的质量分数与其根部底泥中Cd、Zn的质量分数呈极显著的负相关(p<0.01),因此这3种植物均可作为重金属Cd、Zn污染的修复物种.苦草对重金属Cd、Zn的富集量及BSAF均大于黑藻和金鱼藻,对重金属Cd的富集量分别达到了黑藻和金鱼藻的1.90和3.02倍.因此可考虑苦草作为水体底泥Cd、Zn复合污染生态修复的先锋物种.

微囊藻毒素在沉水植物苦草中的积累

研究了微囊藻毒素RR在大型沉水植物苦草根、叶组织中的积累作用 ,通过ELISA方法检测发现 ,苦草可以吸收MC RR ,其吸收具有时间和剂量效应 ,根的吸收作用强于叶。第 7d叶对MC RR的吸收已经达到平衡 ,而根对MC RR的吸收在处理第 16d时还在上升。苦草根和叶对MC RR的最大吸收量分别可达到 14 83± 0 12 μg/g FW和0 32± 0 0 2 6 μg/g FW。在 0 0 0 0 1mg/L的低浓度下 ,苦草根和叶对MC RR的吸收量分别为 0 5 9± 0 0 83pg/g FW和0 2 8± 0 0 16pg/g FW ,生物浓缩系数分别为 5 85± 0 83和 2 85± 0 16。这个结果表明 ,MC

Cr^(3+)胁迫对苦草叶片活性氧清除系统和叶细胞超微结构的影响

研究了不同浓度Cr3+胁迫对苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕叶片活性氧清除系统及细胞超微结构的影响。结果表明,随Cr3+浓度的提高(0.5~15.0 mg.L-1),苦草叶片中O2.和MDA含量、SOD和POD及CAT活性均呈现先上升后显著下降的变化趋势,且在10.0和15.0 mg.L-1Cr3+胁迫条件下显著低于对照(P<0.05)。在1.0 mg.L-1Cr3+胁迫条件下,O2.的含量达到最高(0.96 OD.g-1);在2.0 mg.L-1Cr3+胁迫条件下,MDA含量和SOD、POD及CAT活性最高。随Cr3+胁迫浓度的提高,苦草叶片细胞超微结构受损程度逐渐加深,导致核仁和高尔基体消失;线粒体脊突膨胀,线粒体膜受损并出现囊泡状结构;叶绿体变形、类囊体膨胀受损并最终导致叶绿体破损。表明高浓度Cr3+胁迫对苦草叶片细胞产生了不可逆的伤害。

苦草对砷的富集作用

为了探求合适的水体砷污染修复植物及砷在食物链中传递、累积的特点,以常见的沉水植物-苦草为研究对象,对受砷污染的水体进行修复,结果表明:苦草对水环境中砷的富集能在较短的时间内(3 d)达到一个较大值,到第14天,不同砷水平(<2 mg/L)处理下的苦草对砷富集系数均超过200;苦草中砷浓度随处理时间及外源砷浓度的增加而增加,且与外源砷浓度之间存在极显著地正相关;苦草在不同浓度砷处理下都生长良好,对砷胁迫表现出较强的耐受性。因此,苦草对于水体的砷污染有着很好的去除效果,同时也能很好地反映出一个地区的砷污染水平。

苦草和黑藻对模拟西湖水体中COD_(Mn)及TN和NO_3-N的去除力分析

研究了苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕和黑藻〔Hydrilla verticillata(L.f.)Royle〕对模拟西湖富营养化水体中CODMn、TN和NO3-N的去除力及其动力学模型,并对实验期间(30 d)2种植物的株高及单株鲜质量的变化进行了分析。结果表明:种植30 d内,苦草和黑藻对水体中CODMn、TN和NO3-N的去除率均表现出前期较小、中期急剧增加、后期缓慢变化的趋势,且3项指标的去除过程均符合一级动力学模型。种植20～25 d后,苦草和黑藻对水体中CODMn、TN和NO3-N的去除效果均最佳;其中,苦草对CODMn、TN和NO3-N的最高去除率分别为66.7%、71.4%和68.2%,去除动力学方程分别为CCODMn=6.96e(-0.030t)、CTN=7.29e(-0.048t)和CNO3-N=5.12e(-0.046t),降解系数分别为0.030、0.048和0.046;黑藻对CODMn、TN和NO3-N的最高去除率分别为55.0%、61.4%和69.0%,去除动力学方程分别为CCODMn=6.91e(-0.043t)、CTN=6.55e(-0.033t)和CNO3-N=4.69e(-0.046t),降解系数分别为0.043、0.033和0.046。种植30 d后,苦草和黑藻的株高和单株鲜质量均明显增加,其中,苦草平均株高和平均单株鲜质量分别增加了53.0%和170.5%;黑藻平均株高和平均单株鲜质量分别增加了120.0%和216.7%。研究结果说明:苦草和黑藻在模拟西湖水体中均能够正常生长,且对富营养化水体有较好的净化作用,可用于水环境改善和水生态修复。

沉积物原位物理洗脱技术对苦草萌发生长的影响

原位物理洗脱技术是一种应用于修复受污染的沉积物的新兴技术,但沉积物洗脱处理后对沉水植物萌发生长的影响尚不明确。通过模拟原位空气洗脱与原位水力洗脱2种典型原位物理洗脱技术,处理富含有机质的沉积物,研究洗脱对苦草萌发和生长指标的影响,以及洗脱后沉积物的理化性质的变化。结果表明:2种方式洗脱后沉积物中苦草种子的萌发率、萌发速度以及幼苗的株高、鲜质量、根数、叶数等指标均优于未洗组,其中水力洗脱后沉积物中苦草的萌发生长状况最好,萌发率是未洗组的2.9倍,株高和根数分别是未洗组的2.29和4.76倍;物理洗脱后,沉积物中氨氮(NH^(+)_(4)-N)与酸可挥发性硫化物(AVS)等还原性物质浓度分别下降34.15%~35.19%和7.67%~44.89%,有机质浓度下降70.04%~77.90%,表层(0~5 cm)沉积物由强还原状态(ORP<-350 mV)改善至弱还原状态(ORP为-200~-100 mV);此外,沉积物中大粒径(50~2000μm)颗粒占比增至89.02%~92.84%,有利于上覆水中的O2向沉积物中扩散,促进苦草的萌发生长。原位物理洗脱尤其是水力洗脱后,沉积物的理化条件更有利于苦草的萌发生长。