通过种植陆地棉修复土壤中重金属污染的实验研究

对华北平原腹地北侧的廊坊市境内土壤一陆地棉（G．hirsutum L．）系统调查、采样和分析结果发现：陆地棉能有效地将土壤耕作层中IB族重金属元素（Cu、Ag和Au）吸附并富集于其植株之中，即陆地棉根系、茎杆、果壳、籽粒和纤维对土壤耕作层中Cu的生物吸收系数A在1．53～6．57之间，对Ag的生物吸收系数在2．005～19．834之间，对Au的生物吸收系数在0．882～2．672之间；通过种植陆地棉萃取土壤中IB族元素，解决了当前土壤重金属污染的植物修复技术所面临的生物量少、难以商业化和大面积推广、易使土壤中重金属重新进入区域生态系统食物链等问题，从而形成了具有经济、社会和环境效益的土壤重金属污染修复的实用技术；总结得出了土壤重金属污染修复的一些原则和机制．

GCF低表达宫颈癌HeLa细胞系的构建及辐射对其调控IER5基因表达的初步探究

目的构建GCF低表达的宫颈癌He La细胞系,在60Coγ射线照射下初步探究其细胞增殖以及调控宫颈癌放射敏感基因IER5的表达。方法经带有荧光标记的GCF低表达的质粒稳定转染He La细胞,G418筛选,蛋白印迹法、实时定量PCR法鉴定得到GCF-shRNA-He La单克隆细胞系。倒置显微镜观察细胞形态变化,CCK-8法探究不同剂量照射后的细胞增殖情况,在不同照射剂量下用蛋白印迹法检测GCF-shRNA-He La及对照细胞中IER5蛋白的表达情况。结果成功构建稳定表达的GCF-shRNA-He La单克隆细胞系,显微镜下观察GCF-shRNA-He La细胞比正常He La细胞体积小,细胞间隙较大,其中梭形细胞较多。蛋白印迹法及实时定量PCR验证了GCF-shRNA-He La的蛋白表达及mRNA转录水平均低于对照组(P<0.05)。辐射情况下实验结果显示在同一照射剂量、同一时间下GCF-shRNA-He La细胞比control对照细胞增殖缓慢(P=0.014)。不同剂量照射情况下蛋白印迹法检测He La细胞、control-shRNA-He La与GCF-shRNA-He La细胞IER5蛋白表达情况,结果同一辐照剂量下GCF沉默的细胞系中IER5的表达量比对照细胞高,4Gy照射的GCF-shRNA-HeLa的IER5表达量最高(P<0.05)。结论本实验构建了低表达GCF的He La细胞系,初步探讨GCF作为IER5基因抑制性转录因子的作用。结合临床基因靶向治疗,可寻求可以降低GCF表达的方式,通过上调IER5表达这一双效途径来加速宫颈癌细胞凋亡。

北京城郊污灌土壤-小麦(Triticum aestivum)体系重金属潜在健康风险评价

为探讨城郊污灌土壤-小麦体系中重金属Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的迁移富集特征及潜在健康风险,选取北京城郊污灌区24块代表性小麦(Triticumaestivum)样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)测定了土壤及小麦籽粒中消解态Cu、Cd、Cr、Pb和Zn含量。结果表明,污灌土壤中Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的均值含量分别为26.51、0.24、101.29、28.04mg.kg-1和85.59mg.kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象;小麦籽粒中5种重金属含量顺序为Zn(52.38mg.kg-1)>Cu(6.09mg.kg-1)>C(r4.62mg.kg-1)>Pb(0.17mg.kg-1)>Cd(0.04mg.kg-1),其中Cr、Zn含量超出国家标准限值,食品安全需引起关注。在以污灌区小麦粉为主要食源条件下,健康风险评价显示:北京城郊污灌区单一重金属风险系数(HQ)尚未达到显著水平,但是郊区成人和儿童的5种重金属综合健康风险均大于1,4种不同人群的风险系数(HQ)和风险指数(HI)有相同的影响顺序,即郊区儿童>郊区成人>城区儿童>城区成人;5种重金属中,Cr所占风险比例最小,由Cu和Zn所引起的健康风险所占比例最高。表明对北京城郊污灌区小麦籽粒主要消费区域和流通渠道以及由此引发的居民(尤其郊区儿童和成人)重金属健康风险需要予以关注,预防食品安全危害的发生。

北京市郊污灌区镉、铜在小麦中的富集特征

为探讨污灌农田重金属Cd、Cu在小麦中的迁移富集特征及对人类健康的安全性影响,选取北京城郊污灌区17块代表性小麦(Trilicum aestivum)样地,运用BCR顺序提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)测定了土壤中Cd、Cu不同化学形态质量比和土壤及小麦根、茎、颖壳、籽粒中消解态全量。结果表明,污灌土壤中Cd、Cu质量比均值分别为0.25mg·kg^(-1)和26.67 ng·kg^(-1),高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象。小麦植株各组织中Cd质量比从大到小为:根(210.09μg·kg^(-1))、茎(100.19μgμg·kg^(-1))、颖壳(60.71μg·kg^(-1))、籽粒(38.33μg·kg^(-1))。植株地上部分Cd质量比的加权平均值为52.62μg·kg^(-1)。Cu质量比从大到小为:根(9.47 mg·κg^(-1))、籽粒(6.03 mg·kg^(-1))、茎(3.53 mg·kg^(-1))、颖壳(2.94 mg·kg^(-1))。植株地上部分Cu质量比的加权平均值为5.30 ng·kg^(-1)。Cd、Cu富集系数(BCF)分别为0.38和0.27,转移系数(TI)分别为0.25和0.69。土壤中Cd酸提取态(生物有效态)比例和风险评价(RAC)值显著高于Cu。小麦Cd和Cu的有效性系数(BEC)均值分别为0.18和0.28,表明Cu向地上部分转移能力强于Cd,Cu容易被小麦籽粒吸收;小麦籽粒中Cd、Cu最大质量比分别为0.125 mg·kg^(-1)和15.48 mg·kg^(-1),高于食品中污染物限量标准值25%和50%,应对食品安全给予更多关注。从保证粮食安全性角度出发,建议选择种植有效性系数较低的作物品种(如玉米、豆类),以减少重金属向食物链的迁移。

污灌区土壤-棉花系统中铊的分布特征

通过对位于华北平原北部,河北省与天津市接壤处的污灌区土壤-棉花(Gossypium spp.)系统进行实地调查,分样区采集耕作层土壤样品、土壤剖面样品和棉花全植株样品,运用Element2型高分辨电感耦合等离子体质谱仪测定土壤样品中Tl的质量分数和形态,以及棉花不同组织中Tl的质量分数,结果显示:在土壤剖面中,Tl质量分数依次为表土层(0～20cm)>心土层(20～40cm)>底土层(40～60cm),表明污水灌溉使Tl在表土层有所累积;在表土层中,Tl的质量分数在0.257～0.420mg·kg-1之间,与研究区Tl背景值(0.330mg·kg-1)相比,个别样点有明显增高的趋势,Tl的形态特征为残余态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态≥水溶态>铁锰结合态,较高的有机结合态表明长期污灌导致表土层中有机质含量增加,使得Tl易于在表土层积累;在棉花植株各组织中,Tl的质量分数在3.5～78.6μg·kg-1之间,其分布规律为根系>果壳>茎杆>籽粒>纤维。研究表明,Tl主要分布于污灌区土壤-棉花系统中的表土层、棉花根系、茎杆和果壳等生态分室中;棉花植株对Tl的平均吸收系数为2.477,其中棉花根系对土壤中Tl的平均吸收系数达6.186,因此,棉花对重金属的输出作用减缓了土壤中Tl的积累速度,可以有效降低Tl对土壤污染的风险。

种植陆地棉原位净化污灌区土壤中镉的可行性

为探讨非食源性作物陆地棉应用于土壤中镉原位净化的可行性,选取华北地区城郊污灌区6块代表性陆地棉样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS),测定了土壤及陆地棉根系、秸秆、果壳、纤维、籽粒中消解态全镉含量.结果显示:污灌土壤中w(Cd)平均值为247.26μg/kg,已出现积累现象;陆地棉植株各组织中w(Cd)为果壳(199.1μg/kg)>秸秆(171.8μg/kg)>根系(122.9μg/kg)>籽粒(107.8μg/kg)>纤维(44.8μg/kg);陆地棉植株地上部分w(Cd)的加权平均值为150.2μg/kg,其富集系数(BCF)为0.612,转移系数(TI)为1.22;按陆地棉生物量(干质量)为36 000 kg/hm2计算,种植一季陆地棉可使土壤耕作层中w(Cd)降低2.02μg/kg,降低了0.82%.陆地棉属非食源性经济作物,其地域适应性广,对土壤镉的耐性较强,在污灌区土壤镉的原位净化中具有潜在应用前景.