Investigation on Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cd fractions in the natural surface coatings sampled and surficial sediments collected in the Songhua River, China

Natural surface coatings sampled (NSCSs) from the surface of shingles and surficial sediments (SSs) in the Songhua River, China were employed to investigate the similarities and difference in fractions of heavy metals (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, and Cd) between NSCSs and SSs using the modified sequential extraction procedure (MSEP). The results show that the differences between NSCSs and SSs in Fe fractions were insignificant and Fe was dominantly present as residual phase (76.22% for NSCSs and 80.88% for SSs) and Fe-oxides phase (20.33% for NSCSs and 16.15% for SSs). Significant variation of Mn distribution patterns between NSCSs and SSs was observed with Mn in NSCSs mainly present in Mn-oxides phase (48.27%) and that in SSs present as residual phase (45.44%). Zn, Cu, Pb and Cd were found dominantly in residual fractions (>48%), and next in solid oxides/hydroxides for Zn, Pb and Cd and in easily oxidizable solids/compounds form for Cu, respectively. The heavy metal distribution pattern implied that Fe/Mn oxides both in NSCSs and SSs were more important sinks for binding and adsorption of Zn, Pb and Cd than organic matter (OM), and inversely, higher affinity of Cu to OM than Fe/Mn oxides in NSCSs and SSs was obtained. Meanwhile, it was found that the distributions of heavy metals in NSCSs and SSs were similar to each other and the pseudo-total concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd in NSCSs were greater than those in SSs, highlighting the more importance for NSCSs than SSs in controlling behaviours of heavy metals in aquatic environments.

Effects of Cu-Wire Surface Fluctuations on Early Failures

Different chemical mechanical polishing （CMP） slurries are used to obtain single-damascene Cu-wires with different surface fluctuations as well as pre-existing surface-defects in wires with rougher surfaces. The presence of such pre-existing defects strongly increases the rate of early failures to almost 100%, reduces electromigration lifetime rapidly to the level of early failures, and changes the multimodal failure distribution into monomodal. The activation energy （0. 74±0.02eV） for the failure mechanism associated with these pre-existing defects confirms a dominant surface diffusion. It shows how a weakest link approximation analysis can he applied to a single wire by dividing the wire into relevant segments and assigning different failure mechanisms to the various segments. The analysis confirms that, although surface-defects are not the fastest early failure mechanism, the ten times higher surface-defectdensity in the rougher wires is responsible for the observed high early-failure rate and unreliable performance.

Cu导线表面起伏程度对早期失效的影响

使用两种化学机械抛光剂得到的单层大马士革Cu导线表面起伏程度不同．扫描电镜观察到明显的缺陷出现在大起伏的Cu导线表面．这种表面缺陷导致早期失效比率剧增至几乎100％、电迁移寿命猛降至早期失效的量级、失效时间分布从多模变为单模，其相应的失效机制激活能为0．744-0．02eV，这说明失效主要是由Cu原子沿导线表面扩散引起的．最弱链接近似被用来分析单根Cu导线

Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta自旋阀多层膜中Cu的层间偏聚及其对磁性的影响

实验结果表明Ta/NiFe/FeMn/Ta多层膜的交换耦合场Hex要大于Ta/NiFe/Cu /NiFe/FeMn/Ta自旋阀多层膜中的Hex. 为了寻找其原因, 用X射线光电子能谱(XPS)研究了Ta(12 nm)/NiFe(7 nm), Ta(12 nm)/NiFe(7 nm)/Cu(4 nm)和Ta(12 nm)/NiFe(7 nm)/ Cu(3 nm)/NiFe(5 nm) 3种样品, 研究结果表明前两种样品表面无任何来自下层的元素偏聚, 但在第3种样品最上层的NiFe表面上, 探测到从下层偏聚上来的Cu原子. 认为: Cu在NiFe/FeMn层间的存在是Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta自旋阀多层膜的Hex低于Ta/NiFe/FeMn/Ta多层膜Hex的一个重要原因.

Cu污染胁迫植物幼苗体内敏感生物标记物的筛选

本文以石英砂和土壤为培养介质，将AFLP分子标记技术和传统分析方法结合研究了Cu在不同胁迫阶段及胁迫水平对大麦和玉米两种植物种子发芽和幼苗形态、生理及DNA损伤的毒性效应，并在此基础上，比较和分析了两种植物对Cu胁迫的敏感性及不同测试指标对Cu胁迫响应的敏感性，进而筛选对Cu胁迫响应敏感的生物标记物；明确了植物对Cu的吸收能力大小与其对Cu胁迫响应敏感性之间的关系。研究结果如下： 发芽实验和生长实验结果均表明玉米对Cu胁迫相应的敏感性稍高于大麦。 对于发芽试验，两种受试植物根伸长对Cu胁迫响应的敏感度均高于发芽率。 对于幼苗生长实验，两种受试植物在两种培养介质下，根长、根系内可溶性蛋白含量及AFLP图谱变化均对Cu胁迫表现出较高的敏感性，其中AFLP图谱的多态性变化对Cu胁迫响应最为敏感，可用于土壤Cu污染的早期诊断。大麦和玉米幼苗生长对Cu胁迫响应的敏感性高于种子发芽对胁迫的敏感性。 土壤对重金属的毒性效应具有很强的缓冲效应，使得Cu在土壤中的毒性显著变小，土壤中Cu含量与植株体内的Cu含量之间呈现明显的剂量－效应关系；玉米对Cu的吸收利用能力较大麦强,因此对Cu胁迫响应的敏感性稍高于大麦。 AFLP图谱多态性变化对Cu胁迫响应的敏感性高于其他指标，但实现其在污染土壤生态毒理诊断中的应用，还需进一步的实验对其重复性予以证明。 关键词 Cu、生物标记物、DNA损伤、AFLP

Cd、Cu污染胁迫对拟南芥幼苗错配修复相关基因表达的影响

土壤重金属污染问题已成为影响我国持续农业和生态环境质量的重要因素，引起了人们的广泛关注。由于传统污染诊断方法的缺点，急需建立土壤污染生态毒理学诊断方法，生物标记物技术则是其中的研究热点之一。本文采用营养液培养的方法，以模式植物拟南芥为试材，采用半定量反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）技术，结合传统分析方法研究了Cd、Cu在不同胁迫水平下对拟南芥幼苗的形态、生理及分子水平的毒性效应，并在此基础上，比较和分析不同测试指标对Cd、Cu胁迫响应的敏感性，进而筛选对Cd、Cu胁迫响应敏感的生物标记物。主要结果如下： 1 不同浓度Cd和Cu污染胁迫下，拟南芥幼苗生长均受到不同程度的影响 幼苗初生根伸长均受到明显抑制，而地上部叶片数、地上部鲜重却没有显著的变化。重金属首先作用于植物的根系，根系的生长对胁迫响应的敏感性高于地上部。 2 幼苗地上部的可溶性蛋白含量受到不同程度干扰，而在不同浓度的Cd、 Cu处理下，叶绿素含量变化不明显，表明幼苗地上部可溶性蛋白质含量对胁迫的敏感性高于叶绿素含量的变化。 3 幼苗地上部错配修复（MMR）和增殖细胞核抗原（PCNA）基因都明显 地出现了表达诱导或表达抑制，表明MMR和PCNA基因表达的变化对Cd、Cu胁迫表现出较高的敏感性。 4 幼苗地上部的可溶性蛋白质含量及幼苗地上部MMR和PCNA基因表达 均对Cd和Cu污染胁迫具有较高的敏感性，两者均可用于指示Cd和Cu污染的敏感生物标记物。基因表达变化图谱虽然对污染胁迫响应比较敏感，是一种污染胁迫响应敏感的生物标记物，但其在生态毒理诊断中的应用还需进一步的实验对其予以证明。

Cd、Pb、Cu、Zn和As在草甸棕壤中垂直迁移规律的研究

本文运用土柱淋溶试验，研究了不同条件下Cd、Pb、Cu、Zn和As等五种重金属元素在草甸棕壤中垂直迁移的规律。试验表明，一般情况下各重金属元素向下迁移的深度不超过10cm，绝大部分还是滞留在表层污染土中，因此在本试验条件下不会因淋溶迁移而导致地下水的污染。从不同重金属元素的迁移情况来看，Cd和Zn的迁移能力较强，Cu、Pb和As的迁移能力较弱。随着土壤pH值降低，Cd、Pb、Cu和Zn的迁移加强，As的迁移减弱。加大淋溶水量，能促进各种重金属离子随土壤水溶液的迁移。在供试浓度下，各重金属元素对水稻的生长没有危害，但对紫花苜蓿的生长却有影响，水稻籽实（或糙米）和紫花苜蓿茎叶中各重金属元素的含量都有增加，甚至超标。土壤施用石灰，能抑制各重金属元素在草甸棕壤中的迁移及被作物的吸收，是降低土壤重金属污染危害的一个有效措施。但是利用施加腐殖酸来防治土壤重金属污染往往会因造成土壤pH值下降、增加某些重金属的可溶性而遭失败。试验还表明，Cd、Pb、Cu和Zn的迁移在酸雨条件下会加剧，但As的迁移仅在弱酸性酸雨条件下增加，强酸性酸雨反而抑制As的迁移。

土壤－植物系统中Cd、Cu和石油烃复合污染效应与机理研究

本研究模拟在Cd、Cu和石油烃复合污染条件上对水稻的生态效应，探讨污染物在土壤－－植物系统中迁移转化规律、污染物间的交互作用关系及其机制。结果表明：Cu与石油烃及Cd与石油烃对水稻的生态效应表明它们之间均存在拮抗作用，Cd、Cu和石油烃三者之间也存在拮抗作用，Cd与Cu之间在低浓度时表现为拮抗作用，而在高浓度时则表现为协同作用。污染物浓度是影响污染物间交互作用关系的重要因子。