高原湖泊微藻和微量金属元素的相互作用过程及实验模拟研究

微量金属元素的微藻生物地球化学主要通过研究微藻与微量金属元素的各种相互作用，在时空上了解微藻在微量金属元素的分布、迁移和富集等过程中所起的作用，以及由此引起的微藻本身的成分、结构、形态和功能在不同地球化学环境中的变异等。地球化学环境变化及由此产生的生态环境效应是目前研究的科学热点之一。工业革命以来，人为活动强烈地改变了地球表层的局部乃至全球的微量金属元素含量，对生物的正常生长乃至人类的健康构成了潜在的威胁。作为初级生产力，浮游藻类在水生生态系统中占有重要地位；它通过生物积累、光合作用及生物矿化，驱动着C、N、Si、P、O、，S、Fe等元素在水体内部的生物地球化学循环；微藻对环境变化敏感，能够很好的响应微量金属元素生物地球化学行为的变化。目前有关湖泊微量金属元素地球化学及浮游植物生态学的研究较多，但浮游植物和微量金属元素相互作用规律的系统研究较少，对湖泊微量金属元素复杂的生物地球化学行为的解释仍缺乏实验依据。本论文研究了高原湖泊阿哈湖、百花湖和红枫湖的微量金属元素和微藻的时空分布特征，探讨了两者之间的相互关系；研究了小球藻和衣藻对微量金属元素的生物吸收和生物吸附特征：研究了微量金属元素对微藻生理生化因子（生长速度和碳酸醉酶胞外酶）的影响；分析了微藻和微量金属元素的相互作用规律，为湖泊微量金属元素生物地球化学行为的解释提供科学依据。通过上述研究，获得了以下几点认识：1．阿哈湖、百花湖和红枫湖的微藻生物量在2002年出现了两个高峰，一个在春季，一个在秋季；这是水温、光照、营养源和捕食等多种因素综合作用的结果。百花湖和红枫湖的微藻以蓝藻和绿藻为主；阿哈湖的微藻春季以蓝藻和绿藻为主，秋季以硅藻为主。阿哈湖和红枫湖的叶绿素a含量在垂直方向随深度增加呈下降趋势，表层浮游藻类较多。2．阿哈湖、百花湖和红枫湖2002年过滤水中微量金属Co、Ni、Cu、zn、M。含量的月变化各不相同；其变化是微藻和降水等多种因素综合作用的结果。降水（酸雨）腐蚀湖泊流域的碳酸盐岩，其中的微量金属元素被溶解，随河流输入湖泊，影响了微量金属元素在湖水中的含量（如三个湖中的cu，阿哈湖中的Mo）。百花湖和红枫湖的蓝藻和绿藻的生物量变化与微量金属元素C。、Cu、zn、M。的含量变化正相关，可能是因为这些微量金属元素在某些程度上限制了蓝藻和绿藻的生长；阿哈湖的硅藻的生物量变化与微量金属元素的含量变化负相关，可能是由于硅藻对它们的富集造成了两者之间的负相关关系。浮游藻类通过吸附、吸收和富集溶解态微量金属元素，影响其在垂直方向的分布。溶解态微量金属元素在垂直方向的分布趋势并不完全相同，其垂直分布特征是本身的浓度大小、浮游藻类和湖底微生物等诸多因素共同作用的结果。3．微藻对微量金属元素生物吸附的平衡时间因对微藻处理方式的不同而不同。单离子体系和多离子体系中衣藻对同一微量金属的吸附情况不同，多离子体系中微量金属元素对吸附作用位点的相互竞争造成了这种差异。多离子体系中，死藻细胞对Cd、zn、cu、Co、Mn的吸附量的大小顺序与它们的原子量的大小顺序一致，这可能是在各种微量金属元素的相互竞争中，死的藻细胞优先选择原子量大的金属；活藻细胞对Cd、Fe、C。、Zn（Ni）的吸附量的大小顺序与它们的离子密度的大小顺序正好相反，这可能是由于活的藻细胞的生物调节作用使其优先选择离子密度小的金属。4．在单离子体系和多离子体系中，不论是活的藻细胞还是死的藻细胞，小球藻对各种微量金属的吸附量大于或相当于衣藻的吸附量；小球藻和衣藻对各种微量金属的吸附量一般随金属浓度的升高而增大。在单离子体系中，衣藻和小球藻对每种微量金属的生物吸收速度随浓度的变化趋势相似，一般是随金属浓度升高吸收速度先增加后减小，但增加和减小分界线处吸收速度对应的金属浓度大小各不相同；小球藻和衣藻对Mn、Fe、C。、Cu、zn（藻必需的微量金属营养元素）的吸收速度大于对Ni、Cd的吸收速度；这主要是因为同一藻类维持新陈代谢所需各种金属的量不同，对不同微量金属毒害的承受程度（生物调节能力）也不同；不同藻类对同一微量金属的需求量和毒害的承受程度也不相同。在单离子体系小球藻和衣藻对各种微量金属的吸附和吸收中，随着浓度的增加，吸收过程比吸附过程更快的达到饱和状态。5．各种微量金属对小球藻和衣藻生长的影响情况因金属种类和藻的种类的不同而不同。Cd·Cu、Ni、zn对小球藻和衣藻生长的毒害较大，而且对衣藻的影响比小球藻的影响大·随各种微量金属浓度的增加，小球藻和衣藻生长速度的变化趋势一般表现为先增大后减小，和它们对各种微量金属的吸收速度的变化趋势一致：可见吸收到藻细胞体内的微量金属的量和它们对细胞生长的影响有密切．的关系，藻细胞的生物调节在这个变化趋势中起了重要的作用。6．阿哈湖和红枫湖微藻碳酸醉酶胞外酶活性明显高于衣藻的CA。活性，主要是因为c入的活性与环境中HcO3一的浓度有关。cd、zn、cu和Pb对微藻c人的活性的抑制效应因金属浓度的不同而不同，而且抑制作用因微藻种类的不同而不同。微量金属元素对CA活性的影响主要通过三个途径：①．直接与CA这一含zn蛋白酶作用；②．间接影响藻细胞内CAe的新陈代谢：③．直接改变cA。的生物活性（例如Pb）。低浓度的Fe、Mn、Co 、Ni和cd刺激了衣藻碳酸配酶胞外酶（cAe）的活性，高浓度的各种金属抑制cAe的活性；cu和zn对衣藻cAe的抑制作用比其它金属离子的强。衣藻对Fe和Mn影响CAe的生物调节作用明显，其次是Co和Ni。7．微藻是影响高原湖泊微量金属元素地球化学行为的重要因素，影响情况因微藻种类而有所差异。微藻能强烈地改变环境中微量金属元素的含量，微量金属元素含量的变化也影响了微藻的生理生化功能。微藻和微量金属的相互作用因微藻和金属种类的不同而不同；这种种类差异性是造成微量金属元素生物地球化学行为复杂性的主要原因之一。

一种新类型铜矿床的地球化学研究

本文对云南兰坪－思茅盆地中若干典型脉状铜矿进行了详细的地质地球化学研究。通过野外和镜下观察讨论了矿石组构、矿物组合及其分带特征和生成序列；对作为本区脉状铜矿主要且特征矿石矿物的黝铜矿系列成分进行了分析，据此探讨了其时空分布特征：成矿带由南到北，砷黝铜矿逐渐向锑黝铜矿过渡；富Cu贫Ag的砷黝铜矿主要分布于矿床的深部，而富Ag贫Cu的锑黝铜矿则主要分布矿体的浅部；高Ag高Sb黝铜矿和低Ag低Sb黝铜矿有可能首先从溶液中结晶出来，这主要取决于初始溶液中As与sb的原子比(X_As/X_Sb)。脉石矿物组合、REE及包裹体的研究表明，成矿流体具热卤性质，为一种富重稀土，富含CO_2、CH_4、H_2S等挥发份，中到弱碱性、弱氧化到弱还原、中高盐度的中低温热水溶液。结合矿床的微量、REE及H.O.Pb.Sr.S.C稳定同位素研究，进一步揭示，成矿流体的水主要源自大气降水；成矿金属(Cu.Ag.Pb.Zn.As.Sb.Fe.REE)、有机炭（C）及CO_2.CH_4.H_2S等矿化剂主要源自深部。通过黝铜矿的溶解实验研究，提出了黝铜矿的沉淀机理模式，认识到成矿流体的温度（T）和酸碱度（PH）是Cu.Zn.Fe.As.Sb等成矿组分共同运移和沉淀的主要控制因素。在上述研究的基础上，并通过与海相热水沉积矿床的对比，提出了本区脉铜矿系陆相热水沉积成矿作用形成，为一新类型铜矿。通过本次论文工作还获得了以下两点重要且可能具普遍意义的意认识：1）地下浅部的脉状型矿床可能是陆相热水沉积矿床的一种主要表现形式，这一认识使我们有必要对大量产于陆相环境中的浅成（中）低温热液贵金属矿床及沉积－（强）改造矿床的成因进行重新考虑和统一。2）Cu.Zn.Fe.As.Sb等组分共同迁移所需的狭窄的物化条件（尤其是温度和PH范围）是导致黝铜矿多以次要组分出现在自然界热液矿床中的主要原因。

浙江天台-嵊县地区火山岩型银（金）矿床地质地球化学特征

浙江天（天台）-嵊（嵊县）地区是东南沿海中生代火山岩区Au、Ag及多金属成矿带的一部分，近年来发现多处具有工业意义的贵金属矿床。其矿床特征可以同世界上以火山岩为主岩的冰长石-绢云母型浅成低温热液贵金属矿床类比。具有高Ag、Pb、Zn（Au、Cu）丰度的前震旦纪陈蔡群变质岩和早白垩纪朝川组火山岩系是矿源层。矿床产于火山岩系中；围岩蚀变发育，硅化、绢云母化、伊利石化、菱锰矿化、冰长石化以及似青盘岩化与矿化有关。矿床元素垂直分带由浅部至深部为Au、Ag、Zn-Ag、Pb、Zn-Pb、Zn、Cu。菱锰矿的含Fe、Ca量与Ag矿化具有消长关系，菱锰矿含Fe高对Ag（Au）矿化有利。成矿流体为低盐度的NaCl-H_2O体系，富Na酸性（pH = 4.5）是该体系的特征。成矿流体来源以火山岩浆热液为主，有大气降水加入形成混合流体。硫、碳质来自火山岩浆。而成矿有用元素则来自大陆地壳的Ag、Pb、Zn （Au、Cu）高丰度值的陈蔡群或早白垩纪朝川组。成矿温度195 ℃ ～ 250 ℃及135 ℃±；成矿时代74 * 10~6年 ～ 105 * 10~6年，属晚白垩纪；成矿压力350 ～ 500 bar。成矿构造环境为大陆裂谷发展初期。矿床成因类型可确定为浅成中低温火山岩浆混合热液贵金属矿床。

Tuning the Eu luminescence in glass materials synthesized in air by adjusting glass compositions

The doped Eu3+ ions can be partly reduced to Eu2+ in a series of MO-B2O3: Eu (M=Ba, Sr, Ca) glasses synthesized in air atmosphere, but not in the 12CaO-7Al(2)O(3): Eu glass. The different redox-behavior of Eu ions in these two glass systems is attributed to the different host optical basicity. It is found that a lower valence state of Eu2+ is more favorable in acidic glasses, which have lower optical basicities. A notion of the critical value of optical basicity is introduced empirically, which can be used as a guide for the selection of glass composition suitable to incorporate Eu2+ for luminescence. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

森林生态系统的养分循环-一个温带落叶阔叶林生态系统的研究

l、有机质和全N在草甸土壤的不同层次之间呈现明显的差异，表现力随着土壤深度的增加，含量逐渐降低。无机N包括NH4+-N和No3--N在土层之闻的差异并没有象全N和有机质那么显著。NH4+-在表面30Cm的土壤中明显高于NO3--N的。全P在各层土壤中的含量差异并不显著，但有效p在三层土壤中表现出明显的差异，表现为随土壤深度的增加而降低。 K、Na、Ca、Mg、Fe和AI等6种金属元素的可交换成分在革甸土壤中的含量除K表现出明显的土层间的差异外，在表层30cm的土壤中并没有明显的随土壤深度变化的趋势。 有机质和全N在东灵山地区主要森林土壤中的含量以0~lOcm土层中的显著高于10~20cm的土层中的。20cm的土层中无机N中也以NH4+-为主，这与草甸土壤中的一致。全p和有效P在两个土层之间的差异并不十分显著，而以0^lOcm土层略高于10～20Cm土层的。 K、Na、Ca、Mg、Fe和AI等6种金属元素的可交换成分在不同土层间的差异以K和Ca较为明显，K和Ca在O—1Ocm的土层中要高于lO-20cm的。 森林土壤中的有机质、全N（包括NH4+-N）、全p（包括有效P)都表现为低于亚高山草甸土壤中的，主要原因是亚高山革甸分布于海拔1800cm至2300m，而主要森林类型则基本分布在海拔120m至1500m，亚高山草甸较为恶劣的气候条件明显不利于有机质的矿化，因而分解速率较低，积聚了较多的有机质．而森林土壤中较低的NH4+-N和有效P则可能是由于森林中旺盛的生命活动，尤其是微生物的活动，而大量被植物和微生物固持，因而，即使在森林土壤中有较高的矿化速率，但仍具有较低的NH4+-N和有效p的含量． 不同类型的森林土壤之间各化学成分并没有发现有明显的变化趋势，即使森林类型差异较大的落叶阔叶林和针叶林之间也并没有发现十分显著的差异，这说明各森林类型土壤之间养分特征的一致性。两种针叶林均为人工林，林龄不超过30，而在这之前推测也是以落叶阔叶林为主，森林土壤在这30年间并没有发生十分明显的变化。 在l100m至I500m之间的各种森林类型的土壤也没有表现出十分明显的与海拔高度的相关性。同一森林土壤在不同时间的采样之间，各化学成分也没有表现出明显的差异。 2、降水引起的树干茎流水分中全N的含量在降水季节的初期的含量略高于大量降水期间的。而在降水季节后期，随着每次降雨量的减少，降水间隔时间的增加，树干茎流中N的含量明显地有很大幅度的升高。NO3-N在树干茎流中的含量也同样受到了降水量的影响，表现在后期也发生显著的升高，但升高的幅度没有全N的大。受到降水量影响的元素还有S。 全p在树干茎流水分中含量随降水时间的变化，在各个树种之间有很大的差异。 其它几种元素的可交换态在茎流水分中的含量以K的含量为最高;其次是S、ca、Mg，AI在所有分析的元素中含量最低。不过，AI在降水初期(6月22日)的取样中，含量在几个树种的茎流水分样品中普遍较高，Ca和Mg也被发现有类似的情形。 穿透雨中全N的含量在降水初期略高于降水中期的，而至降水末期时又略有升高，这种格局与树干茎流水分中的具有一致性。全P、K、Ca、Mg、S．ＡＩ等包括全N及其无视成分与树干茎流中的含量的差异并不显著． 地表径流中的全N含量在去除枯枝落叶层的径流场的变化格局与树干茎流和穿透雨中的较为一致．表明这三者之间存在一定的相关性．但与未去除枯枝落叶层的径流场的径流水分中全N和NO３－Ｎ的含量并不十分一致，全N和NO３－N的含量有时较高． 取自马牙石沟流水堰口的集水区水样中全N和NO３-N的含量均变化在l～3ｍｇ／L之间;而取自南沟流水堰口的集水区水样中的全N和N03-N的含量均在l～2mg／L之间，但在这两者之间并没有十分显著的差异，说明取自两个集水区溪流水分中的全N和N03-N的含量基本一致。 3、通过对三个森林立地乔木层生物量的两次调查（相隔6年），发现尽管以辽东栎为主要优势树种的暖温带落叶阔叶混交林（91- 03）第一次调查的生物量低于辽东栋林（91 - 02）和桦木林（91 - 04)的，但在生长6年后，该立地的乔木层生物量已明显超过桦木林的，其增长速率在三个样地中为最高。 根据两次调查的结果，三个样地中出现的11种乔木树种胸径的增加可以分成两组，第一组包括北京花楸、糠椴、白桦和辽东栎，另一组则由山杨、五角枫、棘皮桦、大叶白蜡、蒙椴、黄花柳和沙涞组成。6年中，第一组树种的胸径增加量在1.O～l.4em之间，而第二组的增量在0.2~O.9cm之间，两者之间具有显著的差异。 常用的生物量预测模型包括两个因子，即胸径(D)和树高(H)。D通常可以实测得到，但H大部分只能估计得到。本研究通过比较6年前后两次树高的实际估测结果，证明用D和H共同建立的模型预测结果可能会产生较大的人为误差，建议改用D的单因子预测模型。 无论是实测结果还是树木年轮分析结果，都表明处于目前径级水平的暖温带地区分布的这几个树种还处在不断生长的过程中，随着年龄的增加，表现为胸径还有很大程度的增加，因为这些树种目前的大径级个体的年平均增加速率大于小径级的． 树木年龄与胸径的相互关系的分析结果表明，树木年龄和胸径可以很好地用饱和模型Y=a-be－ｃｘ来拟合． 4、通过近5年对辽东栎枝条( D<0.5cm)和叶片凋落物分解的观察和分析，发现辽东栎枝条的总失重率达到了43%，分解速率常数k为2.713x10－3／周，而叶的总失重率则可以达到70%，分解速率常数k为6.234xl0-3/周. 枝条分解过程中的有机质含量变化可以分为三种类型，一种是单调上升型的，如蛋白质，其含量从3.5%增加到约6%;-种是单调下降型的，如半纤维素，约从15%降低至7%;另一种则是相对变化不大，如粗纤维（包括纤维素和木质素），粗纤维的含量变化在58％±3%，木质素变化在56%±2.5%，纤维素则变化在1%～3%之间。 用Olson指数方程拟合，结果表明粗纤维、木质素和半纤维素三者的分解以半纤维素为最快，分解速率常数为5.693xl0-3／周，其次是木质素和粗纤维，分别为2.461x10-3/周和2.352xl0-3／周．而蛋白质和纤维素的拟合结果较差或根本无法拟合． 用Olsoｎ指数方程拟合的结果表明，有些元素在凋落物分解过程中可以很好地用该方程拟合，如K，Na、Mn和C，p和N，Mg，Zn，而一些元素如Ca和Cu没有取得很好的拟合效果。 几种元素在叶片凋落物分解过程过程的丢失速率也以K为最快，其它元素的顺序为，e，N，p，Na，Mn，Mg和Ca（Ca的拟合效果较差），而Cu、Zn也不能很好地用Olson指数方程拟合。 5、根据对东灵山地区6年(199l~1997)的气象观测结果，可得到该地区的年平均降水量和总降水量，用1994年分析的降水中养分含量的数据可以近似计算得东灵山地区每年通过降水进入该暖温带落叶阔叶林生态系统的几种养分输入量。同理可以计算降水输入养分在树干茎流和穿透雨中的分配，还可以计算养分从地表径流中的输出。通过对这几个水分循环的主要环节中养分输入或输出量的计算，发现每年通过降水而进入系统的养分，大部分将积累在系统中，而输出份额只占很小的一部分。 K和Mg两种养分元素在降水通过林冠和树干表面时，将产生大量的淋溶，而Ca的淋溶较小．N、P和AI则产生少量的吸附或吸收。对于S来说，淋溶和吸收或吸附作用相当，或两者都很小。 通过生物量的年平均增量和生物量中的养分含量可以计算得到每年积累在生物量中的养分量即存留量，同理可以计算年凋落物中的养分量、归还量及生物系统从土壤中吸收的养分量，每年养分的存留率．通过以上计算，发现该落叶阔叶林对养分的存留率较低，这可能是由于该落叶阔叶林森林生态系统每年具有较高的养分归还量，对于一些元素来说，还具有较高的淋溶量，尤其是K和Mg．

夏玉米不同生育期对干旱胁迫的响应与适应机制

干旱化问题将在全球环境变化下进一步加剧，并可能严重影响玉米。玉米是我国主要粮食和最重要的饲料作物，其重要性日益突出。水分是制约玉米产量的关键因子。为此，本研究利用大型活动遮雨棚对玉米进行了出苗后全程水分控制试验，研究大田条件下玉米不同生育期对不同土壤水分（包括水分充足well-watered, WW;适度干旱moderately stressed,MS;和严重干旱severely stressed,SS）的响应及适应机制。研究结果表明： 在吐丝和籽粒形成期，Ms对叶片相对含水量和相对电导率的影响没有达到显著或极显著水平，而SS则极其显著地降低叶片相对含水量和增加质膜透性。并且干旱胁迫下，夏玉米生育进程中保护酶SOD、POD和CAT活性基本呈现一致下降的态势，膜脂过氧化作用增强。短期干旱胁迫对SOD）和POD（在第十三叶期）保护酶有一定的激发效应，但此效应维持不长，其后骤降。 干旱会引起叶绿素a，b含量及总叶绿素含量的减少。MS下营养阶段的叶绿素含量没有明显变化，但随着MS的延续，叶绿素含量在生殖阶段显著降低。而SS的叶绿素含量最初就呈现降低并逐渐扩大。另外，在干旱胁迫下叶净光合速率(PN)和蒸腾速率(E)的降低因干旱强度和时间以及发育阶段而异，而且Ss所引起的不利影响更为凸现。SS显著降低营养和生殖阶段的水分利用效率( WUE)，然而MS基本导致前中期WUE增加，后期则减少。 土壤干旱胁迫下，绿色LAI明显降低，特别是生殖时期最高穗位叶面积显著降低：地上部生物量积累在各生育期均为减少。而且，干旱显著减少各生育期的根干重，但MS对第十八叶期(V18)的根干重有短期的促进作用。干旱胁迫下，根冠比在不同生育时期有增有减。MS对第十七叶期(V17)的叶面积、抽雄吐丝出现、叶片展开、最终叶片数以及收获指数影响不大，但其却显著减少各阶段株高、叶面积（第十七叶期除外）、茎粗和生物量积累。随着MS的延续，产量性状诸如穗粒数、百粒重均为降低，而SS对各生育阶段所有生长特性、产量性状及收获指数的影响都较MS更为不利。 生育前期遭遇干旱，可使叶片展开明显迟缓，并且最终叶片数减少。尤其SS减少最终叶片数1～2片，并且延迟抽雄4—5 d，吐丝4—5 d，从而可能导致成熟期推迟。 植物器官的营养吸收动态在短期干旱作用和长期作用之间有所不同。而且P和K元素的积累方式也有别。基本上，干旱胁迫显著降低植物器官在不同生育期的全P和K元素的吸收，尽管后期一些器官诸如叶、鞘和茎等的吸收有所增加，特别是干旱严重影响了根的吸收能力，而且SS较MS对全P.K吸收影响更甚。总之，干旱所导致的生物量减少与植物器官的全P、K吸收的减少是相伴而生的。 与WW相比较，MS和SS的产量两年内分别降低了20,4%—26,1%和59.2%～84.5%，穗粒数分别降低了12.1%～19.7%和39,8%～88.1%，以及百粒重分别降低了2.1%~2.7%和17.7%—46,9%。研究进一步表明，干旱胁迫对多数玉米籽粒的营养品质有利。与WW相较而言，N含量、可溶性总糖、可溶性还原糖、Zn. Ca. Cu. Mg和Mn元素在MS下分别提高了5.9%，39-0%，97.5%，12.1%，4.4%，7.5%，6.1%和2.9%，而在SS下则分别提高了8.6%，99.3%，300.0%，27.8%，24.0%，1 5.3%，9.8%和7.9%。但是，一些玉米籽粒的营养品质诸如淀粉、P和K含量却受到干旱胁迫的不利影响，与WW相比较，MS使籽粒淀粉、P和K含量分别降低了8.3%．12.6%和3.7%，而SS则分别降低了33.3%, 14.6%和18.6%。粗脂肪含量则表现有所不同，与WW比较而言，MS对之有利，2年平均增加9.2%，而SS对之不利，2年平均减少11.3%。 总之，玉米生理生态特征、地上部各部分干物质生产、根系生长、营养吸收、产量性状、营养品质对干旱胁迫的响应和适应不仅依赖于干旱的严重程度（包括强度和时间），而且也依赖于玉米发育阶段。本研究认为，在半湿润地区水分缺乏的条件下，有限灌溉（最低土壤相对含水量55%士5%）在营养阶段抽雄前实施可行。

原子吸收光谱测定刺五加中金属元素的含量

用原子吸收光谱法测定了刺五加根、茎、叶中Ca、Cu、Mg、Fe、Zn、K、Mn、Na等8种矿物质元素的含量,并对其结果进行了分析比较,以此研究了这8种金属元素在刺五加体内的分布.结果显示:各元素在实验范围内,线性关系良好,加标回收率在99%-109.6%之间,相对标准偏差为0.2%-1.8%.刺五加中不同部位的这8种元素间存在显著差异,根中Ca>Mg>K>Fe>Na>Mn>Zn>Cu,其叶中的含量以K为高,而且各部位均有较高的Ca、Cu、Mg、Fe、Zn、K、Mn、Na.从微量元素的角度分析,刺五加的根、茎、叶均有一定的应用价值.

生物小分子体系及血浆中稀土化学形态的研究

对生物小分子体系及人体血浆多元本系中稀土化学形态的研究是考察体内稀土吸收、代谢和生物效应的关键，对阐明稀土对环境和人体健康的影响具有十分重要的意义。本文用pH滴定法和数学模型法研究了生物小分子体系及人体血浆中稀土、钙和锌的化学形态。取得了很有价值的新结果。1.稀土及钙、锌生物小分子溶液体系的研究（1）在模拟生理条件下，用pH滴定法对Pr、Gd、Tb、Yb、Ca、Zn六种金属离子与乳酸、天冬酰胺、瓜氨酸、硫代苹果酸、丁二酸五种小分子生物配体形成的三十个二元体系进行了研究。利用SCOGS2程序处理滴定数据，得到了各体系中合理的物种类型及稳定常数值。在两种氨基酸体系中，稀土和钙均只生成1200型一种配合物，而锌而有1100和1200型两种物种出现。在其它三种小分子有机酸体系中，稀土只生成1100型一种配合物，而钙和锌的物种则相对较多。一般来说，配合物稳定性顺序为：稀 > 稀土 >钙。（2）在模拟生理条件下，用pH滴定法对Pr、Gd、Tb、Yb、Ca、Zn六种金属离子与以柠檬酸为第一配体，分别以乳酸、谷氨酸、组氨酸、脯氨酸、亮氨酸、天冬氨酸为第二配体组成的三十六个三元体系进行了研究，能过计算确定了体系中存在的物种形式，并得到了各三元配合物的稳定常数值。另外，对各体系中金属的物种分布情况也作了深入的研究。各三元体系中均有三元物种生成。除M-Cit-Pro体系中三元配合物种类较少外，其余体系中稀土的三元配合物物种都在两种以上，而锌和钙的三元物种相对要少一些。空间位阻效应对三元配合物稳定性的影响较明显。各体系中稀土离子的配位行为相近，相应三元配合物稳定性有随离子半径减小而增大的趋势。钙的相应三元配合物没有稀土的稳定。锌的配合物稳定性与相应稀土配合物的稳定性相差不大，有的比稀土的低。2.稀土及钙、锌与生物分子多元体系的数学模型法研究（1）利用已有的金属离子与生物小分子二、三元体系的数据，经COMICS程序计算，得到了稀土Pr和Ca共存于以柠檬酸为第一配体，分别以乳酸、谷氨酸、组氨酸、脯氨酸、亮氨酸、天冬氨酸为第二配体的四元体系中金属的物种分布情况，并对体系中的物种变化作了分析。各体系中钙对镨的物种分布基本无影响。而镨对钙有较大影响，且对钙的三元配合物的影响更为强烈。（2）对Tb（III）、Ca（II）和Zn（II）在含有29种配体的人体血浆模型中的物种分布进行了数学模型法研究，并研究了Pb(III)对Ca(II)和Zn(II)物种分布的影响。结果表明，Tb(III)在人体血浆中主要以TbPO_4和Tb_2(CO_3)_3沉淀的形式存在。可溶Tb(III)在浓度较低时，主要与运铁蛋白结合成生[Tb(Tf)]；在浓度较高时，主要以[Tb(HSA)]和[Tb_2(Tf)]的形式存在。Tb(III)浓度的升高将导致自由Ca(II)离子含量的增加和Ca(II)配合物含量的降低。Tb(III)在较高浓度时使Zn(II)配合物的含量降低，对[Zn(Tf)]的影响最显著。

原子吸收光谱法提高某些元素灵敏度的方法研究及应用

原子吸收光谱法自五十年代提出以来发展十分迅速，迄今已是一种比较成熟的仪器分析方法。对大多数元素的研究已趋于完善，要提高分析灵敏度比较困难。本工作主要从基体改进剂的角度来研究石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）提高某些元素，尤其是高温元素的测定灵敏度的方法及其应用。GFAAS测硼的报道很少，硼的分析灵敏度低原因的于硼在低温时易以氧化物形式挥发损失，而高温时又生成难熔的B_4C。因此，必须寻找合适的基体改进剂。本工作通过对基体改进剂量的试验以及基体改进剂对硼的灰化和原子化温度影响的研究，得到3Ca, Sr, Ca/Mg、Ca/La和Sr/Mg均可作为测硼的基体改进剂的结果，其中混合基体改进剂Ca/Mg、Ca/La和Sr/Mg较Ca、Sr单独作基体改进剂性能要优越。本工作将x射线衍射分析与热力学计算相结合，综合已有的实验现象，提出了硼原子化过程的初步机理，同时也解释了基体改进剂Sr(NO_3)_2对硼吸收信号的增强作用，并推测了相应原子化过程。即气态硼原子的产生源自固态硼原子的升华，而固态硼原子的产生源自B_2O_3的碳还原。Sr(NO_3)_2的增感作用在于子化前SrB_6的生成，减少了B_2O_3的挥发损失，阻止了B_4C的生成。此外，本工作在基体改进剂研究的基础上，选用Ca/Mg和Sr/Mg混合基体改进剂分别测定了饮用水，标准参考物质桃叶以及高温镍基合金钢中的痕量硼，进行了灵敏度、线性范围和抗干扰能力试验。硼1％吸收时的特征量分别为2.5 * 10~(-10)g和2.0 * 10~(-10)g，线性范围均达1.6μg ml~(-1)，回收率在98-105%之间，精密度为4.7-8.4%。饮用水的检出限为50ng ml~(-1) B(3σ)。本工作还比较了金属盐类注入和浸渍处理石墨管后，GFAAS测硼的灵敏度、精密度和石墨管的使用寿命。用扫描电镜分析了石墨管的表面结构，并作了相应解释。建立快速、准确和灵敏的方法检测环境试样中的痕量Be、Al、Sn和Ge，是环境分析的重要课题之一。GFAAS作为一种灵敏的分析方法已广泛地用于环境分析上，但测定某些试样中的Be、Al、Sn和Ge灵敏度尚低。为此，本工作以Ca(NO_3)_2为基体改进剂探讨了增强这四种元素灵敏度的方法。实验结果表明，最佳条件下对比测定，Ca(NO_3)_2能将Be、Al、Sn和Ge的分析灵敏度分别提高3.6，5.7，9和50倍。Ca(NO_3)_2不仅提高了Be、Al、Sn和Ge的分析灵敏度，而且也提高灰化温度，并降低原子化温度，也增强抗干扰能力。本工作还探讨了Ca(NO_3)_2对Be、Al、Sn和Ge的增感机理。实验结果表明，钙对Be和Ge的增感主要在于气相作用，钙对Al的增感主要是固相作用，而钙对Sn的增感不仅有气相作用，也有固相作用。同时利用钙的增感作用直接测定了地下水及水系沉积物标样中的痕量铍，其检出限为5.5 * 10~(-13)g Be(3σ)，回收率在98-105%之间，精密度为2.8-4.4%。也利用钙的增感作用直接测定了河水及地下水中的痕量铝，其检出限为1.1ng ml~(-1) Al (3σ)，回收率在95-106%之间，测定的精密度为2.7-6.8%。此外，本工作也研究了石墨炉原子吸收光谱法测铝时各种氯化物的干扰现象。结果发现，NaCl，KCl，FeCl_3和CuCl_2对铝产生负干扰，这种干扰来自气相中Cl和Al的结合；MgCl_2和CaCl_2对铝产生正干扰，这种干扰来自它们的氧化物对铝的增感作用；HCl不干扰铝的测定，而HClO_4对铝的干扰与石墨管的表面有关。本工作所建立的GFAAS测Al，B，Be的方法，具有简单、快速，且灵敏度高的特点，适用于环境试样中痕量铝、硼、铍的测定。

有机酸淋洗修复重金属污染土壤的研究

本文以冶炼厂土壤和张士灌区土壤为研究目标，以污染土壤中镉、铅、锌、铜四种重金属离子为主要的修复目标，有针对性的筛选出柠檬酸和酒石酸作为淋洗剂，通过室内模拟实验，考察了两种有机酸在振荡淋洗条件下和土柱淋洗条件下对重金属污染土壤的修复效果，并通过板栗内皮吸附的方法，成功实现淋洗废液的再生和回用。 振荡淋洗条件下，柠檬酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为Cd89.1%、 Pb26.8%、Zn41.7%、Cu14.2%；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为52.9%Cd，32.9%Pb，40.7%Cu，13.6%Zn；酒石酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的去除率分别为87.9%Cd，15.7%Pb，40.6%Zn，13.9%Cu；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为53.5%Cd，43.6%Pb，41.4%Cu，21%Zn。 土柱淋洗条件下，柠檬酸淋洗能去除冶炼厂土壤中91.3%Cd，11.1%Pb，39.2%Zn，11.1%Cu；酒石酸淋洗能去除88.0%Cd，9.5%Pb，35.6%Zn，10.9%Cu。 形态分级的结果表明，在上述两种淋洗条件下，两种有机酸均能有效去除污染土壤中交换态、碳酸盐结合态部分重金属，并能显著降低氧化物结合态部分重金属，而对有机态和残余态部分重金属离子去除效果不明显。 板栗内皮两次连续吸附能去除有机酸淋洗废液中90%以上的重金属离子，实现有机酸溶液的再生。再生后的有机酸溶液对污染土壤中重金属离子的去除能力与原有机酸溶液相似。 柠檬酸和酒石酸淋洗修复重金属污染土壤具有可行性。 关键词：有机酸，淋洗，重金属，形态，再生

重金属对矮小拟丽突线虫的毒性效应研究

为了探讨重金属对矮小拟丽突线虫（Acrobeloides nanus）的毒性作用，本文采用室内培养的方法，研究了不同浓度Cu、Zn、Pb、Cd对矮小拟丽突线虫死亡率、生长发育和繁殖的影响，并对线虫世代间的毒性效应进行了比较。结果表明：1）Cu、Zn、Pb、Cd对矮小拟丽突线虫24 h的半致死浓度LC50值分别为 0.80、71.20、12.94 和 1.42 mg • L-1，48 h 的半致死浓度LC50值分别为 0.71、35.08、2.65 和 0.32 mg • L-1。不同重金属离子对矮小拟丽突线虫产生的毒性具有一定的差异，24 h四种重金属离子对矮小拟丽突线虫的毒性大小依次为Cu > Cd > Pb > Zn，48 h毒性大小依次为Cd > Cu > Pb > Zn；2）与对照组相比，各暴露组当代（P0）和后代（F1）线虫平均体长均显著降低（P<0.05, P<0.01）；随着暴露浓度的增加，当代（P0）和后代（F1）线虫平均体长呈逐渐降低的趋势。生物量比体长更能敏感地反应重金属对矮小拟丽突线虫生长发育的影响，可作为重金属污染的敏感检测指标；3）供试线虫的产卵数随着Cu、Zn、Pb、Cd暴露浓度的增加而降低；其中Cu对线虫产卵数的72h-EC50、EC20和EC10值分别为1.35、0.49 和 0.2mg • L-1，Zn的72h-EC20和EC10值分别为330.29 和 163.9 mg • L-1，Pb的72h-EC20、EC10分别为17.41、4.36 mg•L-1，而Cd对线虫产卵数的72h-EC50、EC20和EC10分别为4.47、0.91 和 0.53 mg • L-1。研究结果表明，重金属Cu、Zn、Pb、Cd暴露可显著抑制矮小拟丽突线虫的生长发育和繁殖；线虫体长、产卵数表现出明显的重金属浓度依赖性。

沈阳市苔藓植物及其对大气质量的指示作用

沈阳是东北地区重要的老工业基地，也是该地区的交通枢纽。本文在对沈阳市进行广泛调查并采集苔藓植物标本的基础上，系统地研究了沈阳市苔藓植物的种类构成、区系、分布格局及其与环境因子的关系，同时利用苔藓植物对沈阳市的大气质量进行了指示。得出的主要结论有： （1）对882份苔藓植物标本进行鉴定，共记录苔藓植物30科67属143种及变种，其中包括苔类（含角苔）9科11属14种，藓类21科56属128种1变种。在记录中发现辽宁省新记录属1个，新纪录种36种，东北新纪录种18种，主要以丛藓科（Pottiaceae）和真藓科（Bryaceae）等地面生藓类为主。 （2）将研究区苔藓植物划分为10个区系成分，其中以北温带分布占据绝对优势，其次为东亚分布和中国特有分布，具强烈的温带性质。通过相似性系数的计算，表明沈阳市苔藓植物区系与鞍山市和抚顺市的亲缘性较大；与上海市和杭州市亲缘性较远。 （3）应用TWINSPAN和DCA，以样点为对象，苔藓植物的重要值为指标，对研究区苔藓植物分布格局进行了分析。结果将样点划分为三个组，从组一到组三，物种丰富度和苔藓盖度逐渐增加。分类与排序的结果与样点的实际物种分布特点基本一致。 （4）采用CCA对沈阳市35种主要地面苔藓植物与环境因子间的关系进行了分析。根据环境因子的影响，将沈阳市主要地面苔藓植物分为两类。同时发现土壤含水量、乔木层郁闭度和人为干扰是影响沈阳市苔藓植物分布的主要因素。 （5）采用大气净度指数法（IAP）和重金属元素（Mn, Fe, Cu, Cr和Pb）化学分析法对沈阳市的大气质量进行了监测。结果表明市区污染远重于郊区，市区西部污染重于东部，南部重于北部；各区以Pb污染最为严重，值得重视。同空气污染指数（API）进行比较，发现IAP与Cu、Pb和API之间具显著负相关性，说明随着重金属含量和API值的升高，IAP值降低，即苔藓植物的种类和盖度下降。以IAP值为自变量，API值为因变量，建立了回归方程y=-0.914x+101.849，进一步说明了IAP值与API值之间的关系。

我国部分地区土壤环境背景值历史动态变化规律研究

以我国南方经济开发区。东北重工业区以及内蒙古草原区主要土壤类型为研究对象，分析近半个世纪以来不同历史时期土壤中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、As、Hg元素的背景值及其变化规律。结果表明，近半个世纪凤来，土壤金属元素背景值普遍存在变化。海拉尔草原区暗栗钙土近30年来Cu、Pb、Cd浓度相对稳定。As浓度有增加，而Ni、Zn、Hg浓度降低。上海郊区水稻土近10年As、Pb、Hg浓度呈现降低。南京东郊黄棕壤近50年来Cd、Hg浓度降低。Zn、Ni、Pb、As浓度升高。沈阳郊区草甸土，草甸棕壤及棕壤近30年来Pb、Zn、Cd、Cu浓度多呈升高，Hg浓度下降。各地区10—50年间土壤表层金属元素年变化率以上海、沈阳地区较大，海拉尔草原区相对较小。在2Km * 2Km面积上，草甸棕壤表土17个采样点间，7种金属元素浓度变异系数（%）分别为：Cd(33.1) > Hg(31.2) > Pb(11.3) > As(8.5) > Cu(8.3) > Zn(8.1) > Ni(7.2)。距该中心处不同距离的采样点间，各元素测定结果无显著差异（α = 0.01）。

川西亚高山两种针叶树幼苗对增温和施氮的响应

人类活动引起全球大气中温室气体（CO2、CH4、NOx）浓度不断增加，致使地球表面温度在过去的100 年中已经增长了0.74 ± 0.18℃，预计到本世纪末将会增加1.1-6.4℃。此外，氮沉降也是当今社会的重要环境问题，随着经济发展的全球化, 高氮沉降也呈现出全球化趋势。全球气候变暖和氮沉降给陆地生态系统的地上、地下生物学和生物地球化学过程所带来巨大影响越来越引起人们的关注。 本文以川西亚高山针叶林的两个重要树种云杉和油松幼苗为研究对象，采用红外辐射增温（空气增温2.1℃，土壤增温2.6℃）和根部施氮（施氮量25 g N m-2yr-1）的方法，从生长形态、光合作用、抗氧化能力和矿质营养等方面研究这两种幼苗对气候变暖和氮沉降的响应。该实验为室外控制实验，包括四个处理：(1)不增温+不施氮（UU）；(2) 不增温+施氮（UF）；(3) 增温+不施氮（WU）；(4) 增温+施氮（WF）。本研究旨在从生理生化、物质代谢 、生长及形态等不同水平上研究模拟增温和施氮对两种树苗的联合效应，提高我们对全球变化下亚高山针叶林早期更新过程的理解，同时也为森林管理提供科学依据。具体研究结果如下： 单独增温处理显著提高了云杉和油松幼苗的地茎、叶重、茎重、根重以及总生物量；单独施氮处理也增加了两种幼苗的株高和总生物量。而增温和施氮联合作用对两种幼苗生长的影响并不相同，联合作用对云杉幼苗生长指标的正效应显著低于单独施氮处理，但是联合作用比单独增温或施氮更大程度的促进了油松幼苗生物量的积累。 单独增温和施氮都有利于提高云杉和油松叶片中叶绿素含量、净光合速率(A)、最大净光合速率(Amax)、表观量子效率（Φ）、最大光能转化效率（Fv/Fm）和量子产量（Y）。与对两种幼苗生长指标的影响相似，加氮和增温共同作用下油松幼苗的以上光合指标比在单独增温或施氮处理下有更大程度的提高；而联合作用下云杉幼苗叶绿素含量、净光合速率、最大净光合速率、表观量子效率、最大光能转化效率以及量子产量比单独施氮处理明显地降低。 增温和施氮都显著地降低了云杉和油松幼苗针叶组织中活性氧和丙二醛的积累。交互作用降低了云杉幼苗叶片的抗氧化酶活性、脯氨酸和ASA 的含量，却显著提高了油松幼苗SOD、POD、APX 等抗氧化酶的活性，并且对油松幼苗脯氨酸和ASA 积累的促进作用比单一因子更加明显。因此，增温和施氮共同作用下油松幼苗叶片中O2-产生速率、H2O2 及MDA 含量明显降低，而云杉叶片中只有O2-产生速率出现降低趋势。 增温和施氮都降低了云杉体内的P、Ca、Mg 元素的含量，增加了Cu、Zn、Mn 在各器官内的积累。对油松幼苗而言，增温和加氮单独作用也显著降低了Ca 含量增加了Cu、Zn、Mn 的积累，但是不同于云杉幼苗的是P、Mg 也显著增加。增温和施氮联合作用对云杉幼苗体内元素的影响与单一施氮处理或增温处理相似，不同的是比单一因子作用更为明显降低了P、Ca、Mg 含量，增加了植株中N、Cu、Zn、Mn 的含量，但是油松矿质元素含量在联合作用下并没有产生类似于云杉幼苗的双因子叠加效应。 总之，尽管单独增温或者施氮都有利于云杉和油松幼苗生长指标、光合能力以及抗氧化能力的提高。但是，增温和施氮对云杉幼苗生长生理的促进效应非但没有在交互作用下有更大的提高，反而低于单独氮处理。与此不同的是，增温和施氮联合作用比单因子作用更有利于油松幼苗生长及生理指标的提高。 With the continued increase in atmospheric concentrations of greenhouse gases (CO2、CH4、NOx), the mean global surface temperature has increased by about 0.74 ± 0.18℃ over the past century and is predicted to rise by as much as 6.4℃ during this century. Besides global warming, nitrogen deposition is another serious environmental problem caused by human activities, and high nitrogen load has become globalization as a result of global economy development. Global climate warming and nitrogen deposition have induced dramatic alternations in above - and below- ground biology and biogeochemistry process in terrestrial ecosystems, and more and more attention has been invited to those problems. This experiment mainly studies two important species Picea asperata and Pinus tabulaeformis in subalpine coniferous forest of western Sichuan, China. Infared heaters are induced to increase both air and soil temperature by 2.1℃ and 2.6 ℃, respectively. Ammonium nitrate solution (for a total equivalent to 25 g N m-2 year-1) is added to soil surface. There are four treatments in this study: (1) unwarmed unfertilized (UU); (2) unwarmed fertilized (UF); (3) warmed unfertilized (WU); (4) warmed fertilized (WF). This study is conducted to determine the influences of experimental warming and nitrogen fertilization on physiolchemistry, nutrition metabolism, growth and morphology in the two coniferous species seedlings. The current study is favorable for increasing our understanding on the early phase of regeneration behavior in subalpine coniferous forest, and it also provide scientific direction for forest management under future global changes. The results are as follows: Artificial warming alone significantly increased basal diameter, leaf mass, stem mass, root mass and total biomass for Picea asperata and Pinus tabulaeformis seedlings, and single nitrogen fertilization are also favorable for growth of the two species and stimulate plant hight and total biomass. The two species seedlings respond differently to the combination of elevated temperature and nitrogen addition. Warming combined with nitrogen fertilization weakens the positive effects of nitrogen addition for growth of Picea asperata seedlings. However, the combination of elevated temperature and nitrogen fertilization further increase biomass accumulation of Pinus tabulaeformis seedlings. Both elevated temperature alone and nitrogen fertilization alone can increase photosynthetic pigments contents, net photosynthetic rate (A), maximum net photosynthetic rate (Amax), apparent quantity yield (Φ), maximum photochemical efficiency of photosystem II (Fv/Fm) and effective quantum yield (Y). Similarly with growth parameters, the combination of warming and nitrogen addition induced more increment of these above photosynthetic parameters for Pinus tabulaeformis seedlings. However, these photosynthetic parameters of Picea asperata seedlings under the combination of warming and nitrogen addition are lower than those under nitrogen fertilization alone. The levels of active oxygen species (AOS) and malodiadehyde (MDA) in needles of the two coniferous species seedling are obviously decreased by experimental warming or additional nitrogen. Warming combined with nitrogen fertilizer reduces the activities of SOD, CAT and APX, and the contents of proline and ASA of Picea asperata seedlings, but the combination significantly increases activities of these antioxidant enzymes in needlels of Pinus tabulaeformis seedlings and further improves the accumulation of proline and ASA compared to either artificial warming or nitrogen addition. Therefore, the rate of O2 - production, the contents of H2O2 and MDA in needles of Pinus tabulaeformis seedlings are remarkably reduced by the combination of warming and nitrogen addition, but the combination only significantly decreased the rate of O2 - production of Picea asperata seedlings. Elevated temperature or nitrogen fertilization decrease the contents of P, Ca, Mg but increase Cu, Zn, Mn contents for Picea asperata seedlings. For Pinus tabulaeformis seedlings, elevated temperature alone and nitrogen fertilization alone decreased Ca, but increased P, Mg, Cu, Zn, Mn contents. The effects of the combination of warming and nitrogen addition on these element contents in needles of Picea asperata seedlings are added or multiplied the effects of warming and nitrogen addition alone, resulting in less contens of P, Ca, Mg and more contents of Cu, Zn, Mn than either elevated temperature or nitrogen fertilization. Howere, these adding or multipluing single-factor effects on contents of these elements are not observed in the case of Pinus tabulaeformis seedlings. In conclusion, growth parameters, photosynthetic capacities and antioxidant abilities of Picea tasperata and Pinus abulaeformis seedlings are improved by experimental warming or nitrogen fertilization. Interestingly, the positive effects of warming and nitrogen addition on growth and physiological performances are not multiplied by the combination of elevated temperature and nitrogen fertilization, even dempened for Picea asperata seedlings. However, for Pinus tabulaeformis seedlings, growth and physiological performances are further improved by the combination.

利用皂素溶液淋洗修复重金属污染土壤

通过室内模拟试验,采用振荡淋洗的方法研究了皂素溶液浓度、pH值、淋洗时间对重金属去除效果的影响。并通过一个一级反应动力学模型对试验数据进行了拟合,得到了两个重要的参数Ce(反应达到平衡时重金属在液相中的浓度)和K(质量转移系数)。结果表明:皂素溶液在质量浓度为3%、pH值为5.0-5.5、淋洗时间12 h的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率。去除率分别为Cd 93.5%,Pb 20.5%,Cu 8.64%,Zn 48.4%。模型拟合的结果表明:镉的质量转移系数最大,其次是锌,然后是铅,最后是铜。这一结果同时也说明了在土壤淋洗过程中,镉和锌最先达到质量转移的平衡状态,然后是铅和铜。