植物释放 NO_2 与光照及相关生物化学过程关系的研究

N_2O 是影响全球气候变化的重要温室气体，其源汇估算是深入了解人类活动对环境变化的基础。目前 N_2O 源汇的估算仍有不确实性。大气 N_2O 主要来自生物排放。植物本身作为 N_2O 排放源的发现为 N_2O 源的估算开辟了新的研究领域，为提高 N_2O 源汇估算的精确度提供了可能。植物排放 N_2O 的研究己日益引起科学家的重视。本文采用田间栽种和室内培养实验相结合的研究方法，对植物 N_2O 排放与光照的关系，及相关生物化学过程进行了系统的研究。通过对大豆及叶菜类蔬菜的观测实验，进一步证实了植物释放 N_2O 这一重要植物生物生态现象的存在；对影响植物释放 N_2O 的重要环境因子-光照对 N_2O 排放通量的影响进行了深入的探讨；研究了植物体 N 代谢过程中涉及N_2O 产生过程的硝酸盐还原作用、亚硝酸盐还原作用和植物 N_2O 释放通量之间的关系。部分揭示了植物释放 N_2O 的机理，为植物释放 N_2O 及光调节机理模型的建立提供了必要的实验和理论依据。主要实验结果如下：1）通过对不同光照条件下，不同 N 素营养供给水平大豆N_2O 释放通量 叶片内的硝酸盐、亚硝酸含量的测定，结合使用硝酸盐同化（或异化）还原作用的抑制剂（如 CH_4 或 C_2H_2），对不同培养条件下大豆的 N_2O 释放进行了测定，进一步证明了光照对大豆释放 N_2O的影响，即强光照下大豆 N_2O 的释放较少，弱光照下大豆 N_2O 的释放较多。验证乙炔对大豆植物转化 N_2O 的抑制作用。硝酸盐培养同铵盐培养相比，在不同光照条件下，大豆苗 N_2O 释放明显增加，并有较高硝酸盐积累，光照强度的降低也能导致 NO_3~- 的积累，硝酸盐培养的大豆体内 NO_2~- 含量高于铵盐培养。2）用封闭式箱法和乙炔抑制技术，通过对 200 和 40 μmol·m~(-2)·s~(-1) 光照条件下不同苗龄大豆植株 N_2O 释放通量和叶片硝酸盐还原酶活性及硝酸盐和亚硝酸盐含量的同步测定，研究了不同光照对苗期大豆 N_2O 释放和硝酸盐还原酶活性的影响。首次揭示，在强光照条件下苗期大豆叶片硝酸还原酶活性呈现“V”形变化，在此期间 N_2O 释放通量逐渐增加，两者变化趋势不呈现相关性；在弱光照条件下，同一时期大豆体内硝酸盐还原酶活性与强光照条件下相比较低，而 N_2O 释放通量较高，也呈现逐渐增加趋势，硝酸还原酶活性和 N_2O 释放通量显著相关。强光照条件下大豆叶片硝酸还原酶活性和大豆叶片硝酸盐含量显著相关。两种光照处理下，亚硝酸盐含量均较低。3）利用 3 种不同光照条件处理，对苗期大豆亚硝酸盐还原酶提取液的活性进行了观测，同时结合三种不同处理亚硝酸盐还原酶提取液的 N_2O 释放通量测定，发现不同光照条件对 30-55 天大豆亚硝酸还原酶活性没有明显的影响，三种不同处理酶提取液 N_2O 释放或吸收呈现不同变化，发育时期和亚硝酸还原酶活性对酶提取液 N_2O 释放通量起主要作用；还原剂和三种亚硝酸盐还原提取液 N_2O 释放没有明显相关性。4）通过对除草剂 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放的观测，首次发现 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放通量分别是 14.1 和 19.7 ng N_2O g~(-1) fw h~(-1)。2，4-D 和溴苯腈处理的大豆中 N_2O~--N 含量为 8 μmol·m~(-2)·s~(-1)，是对照的 5 倍；除草剂处理的大豆体内 NO_3~--N 与对照相比，没有显著差别，因此推断 NO_3~--N 吸收过程中代谢积累的 NO_2--N 导致所观测的 N_2O 释放，N_2O 有可能是植物代谢过程中 NO_2~--N 植物代谢物反应或是 NO_2~--N 降解的副产物。5）通过对强弱两种光照条件下，高硝酸盐含量叶菜类蔬菜小白菜、菠菜和芹菜的 N_2O 释放的吸收随时间变化的观测，结合叶片中硝酸根、亚硝酸根含量的测定，发现光照强度对菠菜、芹菜、小白菜 N_2O 释放和吸收有影响，总体上表现为弱光照下三种植物 N_2O 释放量较高，强光下很少释放或表现为吸收。在 120 min 的观测中，三种植物释放和吸收曲线没有呈现明显的规则变化。喷洒除草剂 2. 4-D 增加芹菜在黑暗条件下 N_2O 的释放。强光照射与弱光相比三种植物的硝酸根含量均略低，而亚硝酸含量没有明显的差异。6）结合实验结果探讨了植物释放 N_2O 的三种机理：1）N_2O 是逆境条件下植物不正常代谢化学反应的产物的可能；2）植物将土壤中产生 N_2O 传输到大气中；3）N_2O 可能作为植物体硝酸还原代谢产物而被植物释放。综合后三种可能提出了在各种环境因子作用下植物释放 N_2O 的模型，认为植物N_2O 的释放可能是后两种途径共同作用的结果，硝酸盐代谢过程中相关酶的还原起主要作用，随环境条件的不同，三种释放途径的作用强度可能发生改变。

流动注射光度法同时测定血清中NO_3~-和NO_2~-

采用流动注射分析技术,以分光光度计为检测器,建立了同时测定血清中N0_3~-和N0_2~-的方法。以α-萘胺-7-磺酸为显色剂,在520nm比色,测定流路中装有锌—镐还原柱,将NO_3~-在线还原为NO_2~-。分析速度达45样·h~(-1),NO_3~-和NO_2~-的检出限分别为0.01mg·L~(-1)、0.003mg·L~(-1),相对标准偏差分别为1.0％、0.5％。

离子色谱法测定AgNO_3中的微量Cl~-、NO_2~-和SO_4~(2-)

用离子色谱法测定AgNO_3溶液中的Cl~-、NO_2~-和SO_4~(2-),以5.0mmol/L Na_2CO_3-5.0mmol/L NaHCO_3混合溶液作淋洗液,采用离子交换法将AgNO_3转换成KNO_3,以除去Ag~+。讨论了NO_3~-对Cl~-、NO_2~-和SO_4~(2-)测定的影响。AgNO_3溶液中Cl~-、NO_2~-和SO_4~(2-)的回收率分别为93.3％、108％和94％。

天然水中No_2~-和NO_3~-的毛细管电泳分离测定

在pH8.2硼酸缓冲液中,用高效毛细管电泳分离亚硝酸根,硝酸根,并用内标法直接检测了矿泉水,井水中的NO_2~-、NO_3~-.以CTAB为电渗流改性剂,离子迁移时间相对标准偏差小于1.5%;二甲亚砜作为内标,样品对内标的峰高比重现性较好.检测下限NO_2~-为2.5×10~(-11) mol/L,NO_3~-为1.8×10~(-11)Mol/L,分析结果与离子色谱对照,符合较好。

控制电位电解NO_2监测仪的研制

控制电位电解ＮＯ＿２监测仪的研制中国矿业大学冯业铭中国科学院长春应用化学研究所０李长志１概述测定ＮＯＺ的方法主要有比色法、检测管法、库仑法和化学发光法等。这些方法，各有弊端。１９７４年美国Ｂｌｕｒｔｏｎ等人［‘ｊ首先提出控制电位电解法为原理的气体成份...

Vibrational predissociation spectroscopy of mass-selected ionic clusters

This thesis presents structural investigations of molecular ions and ionic clusters using vibrational predissociation spectroscopy. Experimentally, a pulsed beam of the mass-selected ion is crossed by a tunable infrared laser beam generated by a Nd:YAG pumped LiNbO_3 optical parametric oscillator. The resulting fragment ion is mass-analyzed and detected, with its intensity as a function of the laser wavelength being the "action" spectrum of the parent ion. In the case of SiH_7^+, we observed a vibrational band centered at 3866 cm^(-1) with clear P, Q, R branches, which is assigned as a perturbed H_2 stretch. The absence of a second H_2 band suggests that the ion forms a symmetric complex with a structure H_2•SiH_3^+•H_2 , in contrast to the species CH_7^+, which has the structure CH_5^+•H_2. The infrared spectra of NO_2^+(H_2O)_n clusters exhibit a marked change with cluster size, indicating that an intracluster reaction occurs with sufficient solvation. Specifically, in NO_2^+(H_2O)_n clusters where n≤3, H_2O binds to a nitronium ion core; but at n=4 the NO_2^+ reacts, transforming the cluster to a new structure of H_3O^+•(H_2O)_(n_2)•HNO_3. For protonated chlorine nitrate, we have observed two distinct isomers previously predicted by ab initio calculations: NO_2^+•(HOC1), the lowest energy isomer, and (ClO)(HO)NO^+, a covalently bonded isomer about 20 kcal/mol higher in energy. Both isomers decompose to NO_2^+ and HOCl upon photo-excitation. These results for HClONO_2^+ lend strong support to the involvement of an ionic mechanism in the reaction of ClONO_2 on polar stratospheric cloud surfaces, a critical step in the dramatic springtime depletion of ozone over Antarctica. Current research activities on halide-solvent clusters and metal-ligand complexes as well as technological improvements of the apparatus are also discussed.

Photodissociation and reaction dynamics of chlorine-containing species important in stratospheric ozone chemistry

Chlorine oxide species have received considerable attention in recent years due to their central role in the balance of stratospheric ozone. Many questions pertaining to the behavior of such species still remain unanswered and plague the ability of researchers to develop accurate chemical models of the stratosphere. Presented in this thesis are three experiments that study various properties of some specific chlorine oxide species.

In the first chapter, the reaction between ClONO_2 and protonated water clusters is investigated to elucidate a possible reaction mechanism for the heterogeneous reaction of chlorine nitrate on ice. The ionic products were various forms of protonated nitric acid, NO_2 +(H_20)_m, m = 0, 1, 2. These products are analogous to products previously reported in the literature for the neutral reaction occurring on ice surfaces. Our results support the hypothesis that the heterogeneous reaction is acid-catalyzed.

In the second chapter, the photochemistry of ClONO_2 was investigated at two wavelengths, 193 and 248 nm, using the technique of photofragmentation translational spectroscopy. At both wavelengths, the predominant dissociation pathways were Cl + NO_3 and ClO + NO_2. Channel assignments were confirmed by momentum matching the counterfragments from each channel. A one-dimensional stratospheric model using the new 248 nm branching ratio determined how our results would affect the predicted Cl_x and NO_x partitioning in the stratosphere.

Chapter three explores the photodissociation dynamics of Cl_2O at 193, 248 and 308 nm. At 193 nm, we found evidence for the concerted reaction channel, Cl_2 + O. The ClO + Cl channel was also accessed, however, the majority of the ClO fragments were formed with sufficient internal energies for spontaneous secondary dissociation to occur. At 248 and 308 nm, we only observed only the ClO + Cl channel. . Some of the ClO formed at 248 nm was formed internally hot and spontaneously dissociated. Bimodal translational energy distributions of the ClO and Cl products indicate two pathways leading to the same product exist.

Appendix A, B and C discuss the details of data analysis techniques used in Chapters 1 and 2. The development of a molecular beam source of ClO dimer is presented in Appendix D.

植物根系、根区微生物对大气CO2浓度倍增的反应及其生态学意

预测下世纪中叶，大气CO_2浓度将高到目前的两倍（即达到700μ1•1~(-1)）。CO_2倍增对植物地上部的影响已经有了较多的研究，胆是由于方法学上的困难，至今关于倍增CO_2对植物根及根区微生物的研究仍是非常匮乏。本文应用国际上最新的根研究方法，以根系为中心，研究开顶式CO_2C熏蒸培养室中，CO_2倍增条件下根系与地上部，根系与根区微生物[共生的泡囊－丛枝菌根（VAM）真菌，非共生的土壤微生物]的关系。 1. CO_2倍增对根系的影响目前CO_2倍增对根系影响的研究多集中在根生物量的测定，或根／冠比值的测定，而善于其它参数如根长度则很少涉及，而根表面的反应目前还未见文献报道。本实验以幼苗期小麦“青323”（Triticum aestivum）、水稻“中作 29”(Oryza sativa)、大豆“科农4号”（Glycine max）、玉米“农大3138”（Zea mays）、甜高粱“M－81E”（Sorghum saccharatum）为材料，研究CO_2倍增对植物生物量的影响，发现CO_2倍增使C_3植物水稻、大豆的地上部、根系干重均显著增加，使小麦的根系干重显著增加，地上部无显著差异;C_4植物玉米和甜高粱的地上部和根系均没有显著反应。植物干重反应资料表明在光合产物的分配方面，C_3和C_4植物之间存在巨大的差异。 为了解根系获取土壤资源的能力的变化，我们对根系总长度和总表面积进行了分析。用样格交叉法研究根系长度的变化，结果显示，幼苗期的小麦、大豆的根系长度均被显著促进，尤其值得注意的是，尽管玉米根系干重没有显著改变，但是根长度已发生显著变化。同时应用研究根系表面积的最新方法－Na NO_2吸附法，研究发现幼苗期小麦、水稻和大豆的根系表面积在CO_2倍增条件下均显著增加，C_4植物玉米的根表面积亦有显著增加，但甜高粱的根表面积却没有显著反应，这说明即使在C_4植物类型中，根系表面积的反应在不同物种间仍存在很大差异。由于根长度和根表面积增幅大于根干重的增幅，所以推断在CO_2倍增条件下，植物根系细根比例增加，这有利于植物获取更多的养分。由于不同植物之间根系的反应不同，这将改变群落中原有的根系竞争关系，从而影响群落中物种的组成。 2. CO_2倍增对VAM真菌侵染强度和活力的影响本文应用NBT染色法，并结合浸染强度等级和活力等级标准，首次对CO_2倍增条件下，植物VAM真菌的侵染强度和活力的变化进行了检测。对比常规的酸性品红乳酸甘油法和NBT法，发现两者在显示侵染强度时元显著差异，但后者能同时用于侵染活力等级的研究。对幼苗期大豆以及不同生长期的小麦和玉米根系VAM真菌的侵染强度和活力进行观测，结果显示，倍增CO_2对大豆的侵染强度和活力均没有显著效应;使幼苗期玉米的侵染强度显著增加，但侵染活力无显著差异，但随生长期的推移，侵染强度所受的CO_2倍增效应逐渐减小，与14天苗龄（DAP）和35DAP相比，侵染活力在22DAP时所受效应最大;使10DAP小麦的VAM侵染强度和活力均显著增加，而且这种效应在30DAP小麦中的表现与10DAP小麦的相同。说明C_3、C_4植物中，菌根真菌对CO_2倍增反应不同，这也许是C_3、C_4植物对CO_2倍增反应不同的原因之一。倍增CO_2改善了VAM真菌的发育，所以较之于非菌根侵染植物，菌根侵染植物将因为CO_2倍增而获益更多，另一方面不同种植物中，VAM真菌的发育反应不同，这将使植物群落中，根系获取无机营养的竞争能力发生变化，最终影响植物群落的物种丰度和生物多样性以及群落的演替。 3. CO_2倍增对非共生土壤微生物的影响CO_2倍增使生长70天的小麦、垂柳（Salix babylonica）、藜(Chenopodium album)、繁穗苋（Amaranthus cruentus）品种“红苋K112”的地上部和根系的生物量增加。以这些植物所在土壤为材料，用氯仿熏蒸直接提取法研究土壤微生物生物量C（C_(mic)）和生物量N（N_(mic)）的变化，发现CO_2倍增尽管使各类型植物的C_4植物）土壤中C_(mic)的变化趋势不完全相同（小麦和藜所在土壤的C_(mic)下降，垂柳中C_(mic)升高，而在繁穗苋中无显著差异），但N_(mic)在各物种所在土壤中均有不同程度的上升，在繁穗苋中增幅最大。C_(mic):N_(mic)比值在4个物种所在土壤中均明显下降，这意味着CO_2倍增后在植物生长后期，土壤微生物活性提高，分解植物凋落物和土壤中其它有机质的能力加强，从而改善贫瘠土壤中有机质质量。 4.CO_2倍增对植物呼吸和光合作用及C素积累的影响 1）CO_2倍增对植物暗呼吸的影响：以杜仲（Eucommia ulmoides）、紫花苜蓿(Medicago sativa)和玉米等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料，研究不同测定温度（15～35 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明：在较低温度（15 ℃、20 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸没有显著效应;在较高温度（30 ℃、35 ℃）时，多数被测植物的暗呼吸显著增强。由于植物在不同温度时它们的暗咱吸受CO_2倍增的促进幅度不同，这将导致不同地区（环境温度不同）的植物暗呼吸反应有差异，而且由于不同物种的暗呼吸增幅不同，综合光合效应，它们的生物量的反应也会不同。 2）CO_2倍增对整株植物的CO_2气体交换及植物C素积累的影响：利用自行设计的一套CO_2气体测定装置，首次尝试同步测定CO_2倍增条件下幼苗期小麦地下部和地上部的气体交换在昼夜24小时内的变化及C素的积累。发现CO_2倍增不仅使小麦地上部C素的积累增加，也使地下部释放的C素增加，但整株植物的C素收入仍高于对照两倍多，这从植物与环境的CO_2气体交换角度为CO_2倍增促进植物生物量的增加提供了依据。并首次提出：植物的整体性及植物所在的环境条件（主要是温度和光照强度）决定着植物暗呼吸对CO_2倍增的响应方式：被抑制或无效应。

长江中下游地区浅水湖泊群中无机氮和TN/TP变化的模式及生物调控机制

对长江中下游地区33个浅水性湖泊的氨态氮(NH_3-N)、硝态氮(NO_3-N)、亚硝氮(NO_2-N)和氮磷比(TN/TP)在生长季节和非生长季节的变化进行了研究。各营养盐浓度之间均呈显著正相关,整体上生长季节的相关性较好。当TP＞0．1 mgL~(-1)时,随TP浓度的升高,非生长季节氨态氮浓度增加较快,硝态氮在生长季节呈增长趋势而在非生长季节有下降的趋势,这主要因为非生长季节超富营养湖泊中的溶氧和温度较生长季节低,而硝化作用对溶氧和温度较敏感所致。当TP为0．035 mg·l~(-1)～0．1 mg

十三种硝基苯类化合物对大型蚤(Daphnia magna Straus)急性毒性试验

本文应用静水试验研究了十三种硝基苯类有机物对大型蚤（D、M）的急性毒性。初步证明了硝基苯类有机物因其取代基团的不同（-Cl_、-OH_、-OH_、-NO_2）或取代基团的位置不同（邻、间、对）而表现出对大型蚤的不同毒性,且从分子结构上分析了毒性差异的机理。试验结果表明,对二硝基苯的毒性最大,其24hLC50为0.98±0.03ppm。

武汉东湖富营养化的综合评价

兼顾富营养化评价和水生态系统常规监测,提出了以7种常见营养物(NO_3-N,NO_2-N,NH_4-N,TN,PO_4-P,TP,SiO_2)和浮游植物3个常用参数(日平均初级生产量P_G,生物量B,chla)为指标体系的湖泊营养类型评价标准;使用层次分析法,对上述10个因子作出权重分配,从而建立起评价湖泊富营养化程度的一种新方法。评价结果表明:尽管近年来东湖浮游植物的几项指标有所下降,但东湖富营养化程度奉有明显改变,

自然界可能存在第二种固氮途径

<正> 近年来,发现了一些真核固氮生物,如红酵母(Rhodotorula sp.)、小球藻(Chlorococcus sp.)、卵囊藻(Oocystis sp.),报告者都以~(l5)N法测出其固氮能力,或在无氮培养基上培养,发现其含氮量提高。但一些实验室以乙炔还原法检测其固氮酶活,又否定了这些报道。那么,我们是否可以提出另外一种固氮途径,其固氮能力不能以乙块还原法测出呢?笔者对此设想如下: 在真核固氮生物中有一类氮的氧化酶,与电子传递链相联,可以把N_2氧化成NO甚至NO_2~-、NO_3~-。如果是N

黑龙江及达赖湖的水化学材料

<正> 一、材料和方法黑龙江水化学分析是1958年在黑河断面进行的。断面位置、分层分点、采样时间等都与浮游生物的断面采集相同,同时进行。表层采样用改良北原式采水器;底层采样用茹可夫斯基式采水器,用来分析气体的水样则取自缚在茹可夫斯基式采水器上的带出水管的玻瓶采水器中。测定项目共16项——pH、O_2、CO_2、硷度、溶解有机物耗氧量、PO_4~=、NO_3~-、NO_2~-、NH_4~+、Fe~(+++)、总铁量、SiO_2~=、Mg~(++)、总硬度、Cl~-和SO_4~=。最后四个分析项目(Mg~(+

分子导线的合成、组装及电子传输性能研究

分子导线作为未来分子电子学的重要组成部分，其合成、组装及电子传输性能研究是当今化学、物理、生物及微电子工程学等领域里一个非常热门的课题，而我国在这方面的研究几乎空白。本人在王献红研究员和王佛松院士的悉心指导下在国内率先开展了分子导线的研究工作。总结起来，前一段时间的工作成果主要有以下几个方面：一、功能化分子导线的合成 通过以Heck偶联为主的反应，我们合成出八种功能化的分子导线，其两端所带的功能团(-SAc, -NH_2, -NO_2, N_2BF_4)不仅可以使它们在不同的基底上实现组装，而且对于研究分子导线的电子传输性能，探讨分子导线在生物、化学传感器中的应用具有重大意义。我们对关键组分的合成作了重大改进。所有化合物都经过红外、核磁、质谱、元素分析或紫外－可见光谱等表征手段的鉴定。二、分子导线的固定相合成 分子导线在溶液相中合成碰到的最大难题是分离纯化。经过一段时间的积累，我们提出了一个双向快速增长的固定相合成路线，并采用该方案合成出长度接近50A两端为乙酰巯基“分子钳“的可溶性分子导线。我们的方案允许对分子导线进行精确地裁剪，并有望在现有的合成基础上经过简单的几步反应合成出具有逻辑、记忆和放大功能的单分子器件。三、分子导线的组装 我们将合成出的功能化分子导线组装在单晶或多晶金电极表面，通过扫描隧道显微镜观察了组装上分子导线单层后单晶金电极表面的形貌，通过电化学技术研究了分子导线自组膜的钝化行为，并现场观察了分子导线的组装过程。我们还讨论了分子导线的结构、长度及组装条件对自组膜性能的影响。四、分子导线的电子传输性能研究 我们将自组装技术和电化学纳米粒子沉积技术结合起来构筑了几种“金电极－分子导线－金的纳米粒子“的夹心结构，通过STM观察了整个过程中修饰电极表面形貌的变化。循环伏安和交流阻抗技术测定了这种夹心结构的电子传输性能，发现夹在两个金电极之间的分子导线单层具有很好的电子导通能力。作为比较，我们采用一种巧妙的办法将柔性的双硫醇单层夹在两个金电极之间，发现其电子传输性能明显比分子导线单层差。结合MM2力场理论计算结果，我们详细地讨论了分子导线的骨架结构、长度、对称性以及界面接触对分子导线电子传输性能的影响。