重金属研究
重金属对植物生态的影响研究
重金属对植物生态的影响研究重金属，是指相对标准状态中密度大于5克/立方厘米的金属元素，包括铅、镉、汞等常见的有毒重金属。
这些重金属在环境中普遍存在，会对人类和植物造成不可忽视的影响，尤其是作为一种大量生产和排放的污染物，对生态系统的影响尤其值得关注。
植物是生态系统中最重要的组成部分之一，它们通过吸收土壤中的营养和水分来生存，但同时也会吸收土壤中的污染物。
重金属在植物内部可以积累并影响植物的生长发育，进而影响整个生态系统的平衡。
因此，对重金属对植物生态的影响进行深入研究非常必要。
首先，重金属对植物组织的影响是显著的。
重金属离子可以通过根系渗透到植物内部并在各个部位进行积累，从而使植物形态和生理变化。
例如，铅离子可以降低植物根系的活力和新陈代谢，使植物根部发生变形和脱落；镉则会导致叶片上的气孔关闭以减少水分蒸发，从而降低光合作用对二氧化碳的利用率。
这些影响不仅会影响植物的生长和生产力，还会将积累在植物内部的重金属转移到植食动物体内，对整个生态系统造成连锁反应。
其次，重金属对植物的光合作用和呼吸作用产生深远的影响。
植物光合作用是将光能转化为化学能的过程，是维持植物生命的重要途径。
重金属离子在植物内部累积，会导致光合作用酶的功能受到干扰，进而使植物无法有效地吸收阳光提供的能量，从而影响植物的生长；同时，重金属也会影响植物的呼吸作用，使得植物体内的氧气含量下降，从而影响植物的呼吸和代谢过程。
最后，重金属对植物内部物质代谢的影响也是植物生态中不容忽视的一部分。
植物体内的物质代谢是繁衍生命所必需的过程之一，也是维持生态系统平衡的重要途径。
重金属通过影响植物体内的物质代谢，例如糖类和氨基酸等物质的代谢，会对植物生长发育产生深远的影响。
此外，重金属积累也会影响植物体内肽酶和多酚的合成、分解和转运，影响植物的免疫系统和抗氧化能力。
综上所述，重金属对植物生态的影响非常深远，从形态生理到分子水平都存在显著的影响。
为了保护生态系统的平衡，我们必须对重金属对生态系统的影响进行深入的研究，并尽可能地减少重金属的排放和污染。
研究方向 土壤重金属
研究方向土壤重金属一、引言土壤是地球表面的重要组成部分，对维持生态平衡和人类生存具有重要作用。
随着工业化和城市化的快速发展，土壤受到了严重污染，其中包括了重金属的污染。
重金属是指密度较大、原子量较大的金属元素，如铅、镉、汞等，它们在土壤中的积累和富集会对土壤生态系统和人类健康造成严重影响。
土壤重金属污染已成为当前环境科学领域中的热点问题之一，对此展开深入研究具有重要的意义。
二、土壤重金属的来源和影响1.来源土壤重金属主要来源于工业废水、废气、化肥和农药残留、城市垃圾填埋等多种渠道。
工业活动是重金属进入土壤的主要途径，而农业生产和城市化过程也会加剧重金属在土壤中的积累。
2.影响土壤重金属对作物生长、土壤微生物和生态系统的稳定性产生了严重影响。
在食物链中，重金属会从土壤逐渐积累到植物、动物和人体中，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
三、土壤重金属研究方向及方法1.土壤重金属的监测与评价通过对重金属在土壤中的积累情况进行监测和评价，可以及时了解土壤环境的污染状况，为土壤修复和环境保护提供依据。
2.土壤重金属的迁移与转化机理研究土壤重金属的迁移与转化机理，探究重金属在土壤中的复杂物理化学过程和生物地球化学过程，阐明其在土壤-植物系统中的行为规律。
3.土壤重金属的生物有效性通过研究土壤中重金属的形态转化和生物有效性，可以预测重金属对植物的毒性作用，并为土壤修复和植物种植提供科学依据。
4.土壤重金属的修复技术探索土壤重金属的专业修复技术，如植物修复、微生物修复、土壤改良等方法，以减轻土壤重金属污染带来的环境和健康风险。
四、土壤重金属研究的意义与展望1.意义土壤重金属研究对于保护生态环境、维护农产品安全和人类健康具有重要意义。
通过深入研究土壤重金属的来源、转化规律和修复技术，可以有效地减少重金属对环境和人体的危害。
2.展望未来的土壤重金属研究将面临更为复杂的挑战和机遇。
一方面需要加强对土壤重金属污染的监测和评估，提高数据的精准性和可靠性；另一方面需要探索新的土壤修复技术和方法，加大对土壤重金属研究的投入，为实践应用提供更为科学的技术支撑。
重金属污染的防治与修复技术的高质量发展研究报告
重金属污染的防治与修复技术的高质量发展研究报告摘要随着工业化进程的加快和人类活动的增加，重金属污染问题日益严重。
重金属污染对环境和人类健康造成严重影响，因此研究防治与修复技术对于解决这一问题具有重要意义。
本报告综述了当前国内外有关重金属污染防治与修复技术的研究进展，总结了不同技术在不同环境条件下的适用性和效果，并提出了未来发展方向和挑战。
第一章引言1.1 研究背景随着工业化进程的加快和人类活动的增加，重金属污染问题日益严重。
重金属是一类密度较大、具有较高的原子量和毒性的金属元素，包括铅、镉、铬、汞等。
这些元素在自然界中广泛存在，但由于人类活动导致了其大量释放到环境中，造成了环境中重金属浓度升高。
这对于土壤、水体和大气等环境介质造成了严重影响，同时也对人类健康造成了潜在风险。
1.2 研究目的本报告的目的在于总结国内外关于重金属污染防治与修复技术的研究进展，分析不同技术在不同环境条件下的适用性和效果，并展望未来发展方向和挑战。
通过对相关研究成果的综述和分析，为重金属污染防治与修复技术的发展提供参考。
第二章重金属污染现状2.1 重金属来源及其影响因素重金属污染主要来源于工业废水、废弃物、农业用药和燃煤等。
工业生产过程中，许多行业都会产生含有重金属物质的废水和废弃物。
农业用药中含有铅、镉等重金属元素，长期使用会导致土壤中重金属累积。
同时，燃煤过程中释放出来的二氧化硫也会导致大气中铅、镉等元素含量升高。
2.2 重金属在环境中的迁移转化规律环境介质之间的相互作用导致了重金属在环境中的迁移转化。
土壤中的重金属可以通过迁移转化进入水体，进而影响水环境质量。
土壤中重金属的迁移转化受土壤pH值、有机质含量、离子交换能力等因素的影响。
水体中重金属的迁移转化受水体pH值、溶解氧含量等因素的影响。
第三章传统防治与修复技术3.1 物理方法物理方法主要包括沉淀、过滤和离心等技术。
沉淀通过添加沉淀剂使重金属形成不溶于水的沉淀物，从而实现去除效果。
关于土壤中重金属污染的研究
关于土壤中重金属污染的研究【摘要】本文综述了土壤中重金属污染的研究现状及相关内容。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在详细讨论了重金属污染的来源、土壤中重金属的迁移与转化、重金属污染对生态环境的影响、重金属污染的监测方法和治理技术。
在展望了未来对土壤中重金属污染的研究方向和总结了本文的主要观点。
本文旨在为进一步研究土壤中重金属污染提供参考，希望能推动相关领域的发展，保护生态环境和人类健康。
【关键词】关键词：土壤、重金属污染、迁移与转化、生态环境、监测方法、治理技术、展望、未来研究方向、总结。
1. 引言1.1 研究背景重金属污染是指土壤中重金属元素（如铅、镉、汞等）超过环境容忍度而对生态环境和人类健康造成危害的现象。
随着工业化和城市化进程的加快，重金属污染已成为全球环境问题中的重要内容之一。
重金属污染不仅会直接影响土壤质量，影响作物生长和食品安全，还会通过食物链进入人体，对人体健康造成潜在威胁。
近年来，随着人们对环境保护意识的增强，重金属污染的研究也逐渐受到重视。
了解重金属污染的来源、迁移规律、影响和治理技术对于有效预防和治理土壤中的重金属污染至关重要。
当前，国内外学者围绕土壤中重金属污染展开了大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果，但仍有很多问题有待深入探讨和解决。
开展本研究，深入研究土壤中重金属污染的来源、迁移与转化规律、影响及治理技术，具有重要的现实意义和深远的社会影响。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解土壤中重金属污染的现状和影响，探索其来源、迁移与转化规律，揭示这种污染对生态环境的潜在危害。
通过研究重金属污染的监测方法和治理技术，为有效防治土壤重金属污染提供科学依据和技术支持。
通过对土壤中重金属污染的研究展望和未来研究方向的探讨，为我国土壤环境保护和可持续发展提供战略性建议和指导，促进土壤生态环境的改善和生态文明建设。
研究的目的在于为解决土壤重金属污染问题提供理论支撑和实践指导，促进土壤环境的健康发展和生态安全保障。
《2024年水体重金属污染研究现状及治理技术》范文
《水体重金属污染研究现状及治理技术》篇一一、引言随着工业化的快速发展和城市化进程的加速推进，水体重金属污染问题日益严重，已经成为全球关注的焦点。
水体重金属污染主要来源于工业废水、农业排放、城市污水等，这些含有重金属的污染物进入水体后，不仅对水生态环境造成严重影响，还威胁着人类健康。
因此，研究水体重金属污染的现状及治理技术，对于保护水环境、维护生态平衡、保障人类健康具有重要意义。
二、水体重金属污染研究现状1. 污染现状水体重金属污染的现状十分严重。
常见的重金属污染物包括铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)等。
这些重金属通过工业废水、农业排放、城市污水等途径进入水体，导致水质恶化。
重金属在水中难以降解，且具有生物累积性，通过食物链进入人体后，可能引发各种疾病。
2. 污染来源水体重金属污染的来源广泛，主要包括工业生产过程中的废水排放、农业化肥和农药的使用、城市生活污水的排放等。
此外，大气沉降、雨水冲刷等自然因素也会将重金属带入水体。
3. 研究进展目前，国内外学者在水体重金属污染研究方面取得了显著进展。
通过分析水体重金属的来源、迁移转化规律，研究了重金属在水环境中的生态风险。
同时，针对不同地区、不同行业的水体重金属污染特点，开展了大量的实地调查和监测工作，为制定污染防治措施提供了依据。
三、水体重金属污染治理技术1. 物理法物理法主要包括吸附、沉淀、膜分离等技术。
吸附法利用多孔性固体物质吸附水中的重金属离子，如活性炭、膨润土等。
沉淀法通过向水中投加化学试剂，使重金属离子形成沉淀物，从而从水中分离出来。
膜分离法利用半透膜的选择透过性，实现重金属离子与水分子的分离。
2. 化学法化学法主要包括氧化还原法、混凝沉淀法、中和沉淀法等。
氧化还原法通过氧化或还原作用改变重金属的价态，使其转化为易于沉淀或分离的状态。
混凝沉淀法利用混凝剂使水中的胶体物质发生凝聚，与重金属离子一起形成沉淀物。
中和沉淀法通过调节水体的pH值，使重金属离子形成氢氧化物沉淀。
重金属元素的分离与提取技术研究
重金属元素的分离与提取技术研究重金属元素是指密度较大的金属元素，如铜、铁、锌等。
这些元素在现代工业生产中扮演着重要角色，但它们也会对环境造成严重影响。
因此，分离和提取重金属元素是现代化工生产过程中重要的一部分。
本文将讨论重金属元素的分离与提取技术研究。
1. 重金属元素污染和危害重金属元素在行业生产中的使用量巨大。
例如，用于生产电子产品和军事器材的铅、锡、镉、铊等重金属元素都会在生产过程中产生大量污染物。
这些污染物不仅可危害人体健康，还对周围环境和生态系统带来不可逆转的影响。
根据相关的研究，过量摄入重金属元素会导致人体器官受损、免疫系统受损，甚至产生癌症等严重后果。
2. 重金属元素分离技术为了避免重金属元素的污染问题，现代化工生产过程中必须采用分离技术。
分离技术的重要性在于，通过分离重金属元素，可以使其不再对环境造成损害，同时也可以将这些有用的金属元素重新利用。
分离技术包括物理隔离和化学隔离两种方法。
物理隔离主要是通过一些物理原则，如重力、磁性和筛分等，将不同的物质分离开来。
这种方法可以用于大多数重金属元素的分离，但是无法分离化学性质相似的元素。
例如，物理隔离无法将两种重金属元素的离子分离开来。
化学隔离则是通过一系列化学反应，来分离不同的重金属元素。
这种方法因为能够针对具体元素之间的化学差异性进行操作，那么可以实现各种重金属元素的分离。
不过，化学分离通常需要更长时间，更复杂的过程和更高的成本。
3. 重金属元素提取技术除了分离技术，提取技术也是一项重要的工艺。
提取技术可以将有价值的元素从废料中提取出来，再进行再利用或销售等活动。
提取技术包括化学提取和生物提取两种方法。
化学提取通常涉及高温高压的反应，需要大量的能源和设备。
生物提取则利用微生物去吸收有价值的金属元素。
这种方法不仅有较低的成本，而且会导致鲜少的污染物。
这使得生物提取成为环保和生态三合一的最佳选择。
4. 重金属元素的应用前景随着环境保护和资源循环利用的要求不断提高，重金属元素的分离和提取技术将逐渐受到更多的关注和支持。
重金属在药理学中的作用研究
重金属在药理学中的作用研究重金属是一类具有高密度和毒性的金属元素，在环境中广泛存在。
它们可以通过工业排放、农药使用等途径进入我们的生活环境，对人类健康造成潜在威胁。
然而，除了其毒性之外，重金属在药理学中的作用也值得关注和研究。
本文将探讨重金属在药理学中的作用及其研究进展。
一、重金属的药理学作用1. 抗癌作用重金属元素如铂、锇等被广泛应用于化疗药物中。
这些化合物能够与DNA结合，干扰肿瘤细胞的生长和分裂，从而抑制癌细胞的增殖。
铂类化疗药物如顺铂、卡铂等已经成为临床上治疗多种癌症的重要药物，为患者的生存率提供了显著改善。
2. 抗炎作用某些重金属元素具有一定的抗炎作用。
例如，铜可以促进伤口愈合和抗菌，被广泛应用于医疗和保健产品中。
镉、铅等重金属元素在低剂量下也可以发挥一定的抗炎作用，对炎症相关的疾病具有一定的疗效。
3. 抗氧化作用一些重金属元素可以作为抗氧化剂，帮助清除体内的自由基，减轻氧化应激对人体的伤害。
铜、铁等元素在维持细胞健康和延缓衰老过程中发挥重要作用。
此外，硒、锌等重金属元素也能够增强机体的抗氧化能力，有助于预防氧化应激相关的疾病。
二、重金属在药理学研究中的进展1. 重金属配合物的合成与药效优化研究人员通过合成不同结构的重金属配合物，并测试其在药理学上的作用。
这些研究旨在发现更有效的化合物，提高其药效和减少毒副作用。
例如，一些研究正在探索铂类化疗药物的新配方，以提高其抗癌活性并降低耐药性的发生。
2. 重金属与药物相互作用的机制研究重金属元素与药物分子之间的相互作用机制对于理解其药理学作用至关重要。
一些研究使用计算化学和分子模拟等方法，研究重金属与药物之间的结合方式、结合位点以及相互作用的力学性质。
这些研究为合理设计新的药物分子提供了重要的理论依据。
3. 重金属在药物传递系统中的应用重金属的特殊性质使其在药物传递系统中具有一定的应用潜力。
一些研究利用重金属纳米微粒作为载体，将药物包裹其中，增加药物的稳定性和生物利用度。
食物中的重金属测定实验
食物中的重金属测定实验一、引言重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素，如铅、镉、铬等。
这些金属在自然界中广泛存在，但过量摄入可能对人体健康造成严重影响。
为了保障食品安全，食物中重金属含量的测定成为一项重要的科学研究和监管工作。
本文将介绍食物中重金属测定的实验方法和步骤。
二、材料与设备1. 标准品：包括铅、镉、铬等重金属的标准溶液，浓度分别为1mg/mL；2. 样品：待测食物样品；3. 试剂：硫酸、硝酸、盐酸等；4. 仪器设备：原子吸收光谱仪、比色计、天平、消解仪等。
三、实验步骤1. 样品前处理a. 取适量待测样品，如蔬菜、水产品等，并将其洗净，去除表面杂质；b. 将样品加工成可消解的形式，如将蔬菜样品切碎、水产品加工成均质状态；c. 样品的加工过程中要注意避免外界受到污染，并使用干净的容器和器具。
2. 样品消解a. 取消解仪，加入适量的溶解试剂，如硫酸、硝酸等；b. 将样品加入消解仪中，并进行加热消解，建议使用微波消解仪进行高效消解；c. 等待样品完全消解，并冷却至室温。
3. 样品前处理a. 将已消解的样品取出，进行滤液处理，去除残渣和杂质；b. 将滤液用蒸馏水稀释到标定体积，使其浓度适合原子吸收光谱仪检测。
4. 原子吸收光谱仪检测a. 打开原子吸收光谱仪，预热至工作温度；b. 将稀释后的样品注入进样器，进行金属元素的测定；c. 确保仪器的校准准确，并根据各金属元素对应的波长和浓度范围进行检测。
5. 数据处理与结果分析a. 将测定结果进行记录，并计算各重金属元素的含量；b. 通过与标准样品的对比，评估待测样品中的重金属含量；c. 分析结果，判断样品食品安全性。
四、实验注意事项1. 在整个实验过程中，避免对样品进行过度处理，以免干扰分析结果；2. 实验前，确保各仪器设备的检测和校准正常；3. 严格遵守实验室的安全操作规范，佩戴好实验服、手套和护目镜；4. 实验后，彻底清洗实验器材，保持实验环境的整洁。
不同消解方法检测土壤重金属含量研究
不同消解方法检测土壤重金属含量研究土壤中的重金属污染是一种严重的环境问题，对生态系统和人类健康均会造成严重影响。
因此，及时准确地检测土壤中重金属的含量对于环境保护和人类健康至关重要。
目前，检测土壤中重金属含量的方法有很多种，其中不同的消解方法在一定程度上影响着检测结果的准确性。
本文将对不同的消解方法进行探讨，以便更好地检测土壤中重金属的含量。
一、酸消解法酸消解法是目前应用最为广泛的土壤重金属检测方法之一、其原理是将土壤样品加入适量的酸溶液中，通过加热消解土壤中的有机物和无机物，使重金属元素转化为可溶性的离子，然后用各种分析方法测定重金属元素的含量。
酸消解法的优点在于简单易行，但缺点是可能会影响检测结果的准确性，因为不同的酸对重金属元素的消解效果有所差异。
二、碱熔融法碱熔融法是一种较为粗糙的土壤重金属检测方法，其原理是将土壤样品与碱性熔剂进行高温熔融，使土壤中的有机物和无机物完全溶解，然后用不同的萃取剂将重金属元素从熔融液中提取出来进行检测。
碱熔融法的优点在于能够将土壤中的重金属元素完全溶解，提高检测的准确性，但缺点是操作复杂，容易引起误差。
三、微波消解法微波消解法是一种高效、快速的土壤重金属检测方法，其原理是利用微波能量使样品中的有机物和无机物迅速升温，将重金属元素溶解在消解液中，然后用合适的分析方法进行检测。
微波消解法的优点在于操作简单快速，可以提高检测效率和准确性，但缺点是需要昂贵的设备和专业的操作技能。
四、高温熔融法高温熔融法是一种较为粗糙的土壤重金属检测方法，其原理是将土壤样品置于高温熔炉中加热，使土壤中的有机物和无机物溶解，然后用适当的酸或碱进行调节，将重金属元素提取出来进行检测。
高温熔融法的优点在于可以将土壤中的重金属元素完全溶解，但缺点是操作复杂，需要高温环境，容易引起误差。
综上所述，不同的消解方法在检测土壤中重金属含量时各有优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法。
在实际应用中，可以结合多种方法进行检测，以提高检测结果的准确性和可靠性。
环境科学中的重金属元素研究
环境科学中的重金属元素研究在过去几十年的工业化进程中，为了满足人类生活和生产需求，许多人类活动对环境产生了严重的影响。
其中，重金属元素排放是一种特别严重的环境污染。
重金属元素不仅会对地下水、土壤、大气和生态系统等环境要素造成极大的破坏，而且也是造成生物体生理功能紊乱、癌症、神经系统退化和生殖系统等健康问题的主要因素。
因此，环境科学中对重金属元素的研究无疑具有十分重要的意义。
1. 重金属元素的种类和来源重金属元素是一种密度较大、相对原子质量较高的元素，包括铜、铅、锌、汞、镉、铬等。
在自然界中，重金属元素普遍存在于地壳中、海洋中、岩石中、大气中、生物体中等环境要素之中。
对于有些人类活动来说，如燃烧煤炭、生产和应用电池、冶炼金属、制造化工原料等产生的废弃物中，会含有较高浓度的重金属元素。
个人和工业废水的排放、城市垃圾的填埋和焚烧等过程也会导致重金属元素的释放。
2. 重金属元素的影响重金属元素的累积效应是其对环境和生物体所带来的严重影响之一。
一旦进入环境中，重金属元素就会不断地在生物体、土壤和地下水中积累，进一步富集和扩散，对于环境进行危害。
此外，重金属元素还会进入到人体中，影响各个器官系统，对健康产生危害。
如铅中毒会导致神经系统受损，锰中毒会导致氧输送受阻，银化合物过量摄入会导致感觉器官受损，镉中毒会导致脊髓神经细胞损伤。
3. 重金属元素的治理与研究为了降低重金属元素对环境和人体的危害，需要人们采取相应的治理和研究措施。
治理需要针对重点行业和地区采取措施，如对于排放重金属元素的工厂和企业需要进行严格的限制，对于生活污水也需要进行处理。
同时，也需要采用科学技术，针对重金属元素的来源和特性进行分析和评价，设计合适的治理技术和措施，达到有效的治理目的。
对于重金属元素的科学研究，也是十分重要的一步。
尽管已经有很多研究人员对于重金属元素在环境和生物中的特性和影响展开了深入的研究，但是仍然有许多未知的因素。
因此，就需要进一步加强研究，包括对于重金属元素的迁移和转化机理、生物毒性、环境监测、治理技术等方面展开更加深入的研究，提高对于重金属元素的理解和治理能力。
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G EN. A PPL. P LANT P HYSIOLOGY, S PECIAL I SSUE, 2006, 53-6053EFFECT OF Cu2+ ON THE RED MICROALGA RHODELLA RETICULATAT. Toncheva – Panova a*, M. Merakchiyska a, R. Djingova b, J. Ivanova a, M. Sholeva a, S. Paunova aa M. Popov Institute of Plant Physiology, Department of Experimental Algology, Bul-garian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgariab University of Sofia, Department of Chemistry, BulgariaSummary. The effect of different Cu2+ concentrations on the red microalgaRhodela reticulata was studied. Rhodella cells cultivated in Cu+2 contain-ing media exhibited ability to uptake and accumulate the heavy metal fromthe suspension. The analyses performed by ICP-AES demonstrated that Cu+2biosorption increased with the increase of the heavy metal concentration incultivation media. Cu+2 had inhibitory effect on algal cells in the order:0.25> 0.025> 0.0025> 0.00025 mg/ 100ml. Cu+2 was toxic for Rhodellacells at concentrations up to 0.0025mg/ 100ml as judged by the decrease ingrowth rate expressed as changes in dry weight and polysaccharide produc-tion. Synthesis of the photosynthetic pigments was found to decrease oreven was inhibited by the higher amounts of Cu+2. Phycobiliproteins (Cphycocyanin and B phycoerytrin) were affected to a lesser extent comparedto chlorophyll ”a” and carotenoid contents. Lower Cu+2 concentrations in-fluenced positively the growth and photosynthesis of algal cells, which wasconfirmed by the increase in red and green pigments. It is suggested thatpolysaccharides produced by algal cells as well as the metabolic activity ofbacteria contaminating the non-sterile algal culture resulted in Cu+2 immo-bilization and detoxification.Keywords: copper influence, Rhodella reticulata, biosorption, polysaccha-rides.* Corresponding author, e-mail: tonit@bio.bas.bgT. Toncheva – Panova et al.54INTRODUCTIONCopper (Cu2+) is an essential biological element which interferes with numerous physiological processes as a component of different enzymes, taking part in electron flow and redox reactions in plant cell ingredients: cell wall, cytoplasm, mitochon-dria, chloroplasts (Lolkemia and Vooijs, 1986). Latest investigations demonstrate that cyanobacteria (Synechocystis) have metal requirements resulting in Cu2 + traf-ficking to the thylakoids (Cavet et al., 2003). However, it was found, that excessive Cu2+ concentration has harmful effects on growth and photosynthesis, destroying the photosynthetic apparatus and plasma membrane permeability of plants (Ouzounidou, 1993; 1994). It was reported that higher copper concentrations are able to inhibit some sulfhydryl – dependent enzymes (Silverberg et al., 1976).Copper is among the persistent and ubiquitous environmental pollutants, intro-duced into the environments through anthropogenic and industrial activities. Cu2+ pollution of marine aquatic environments occurred as a result of copper use in anti-fouling paint for ships hulls as an algicide and wood preservatives (Clark, 1992). Algae in aquatic ecosystems are continuously exposed to toxic metals influence. The toxicity of Cu2+ to different algal types varies (Fitzgerald and Faust, 1963). Some algal species demonstrated tolerance to different heavy metals possessing mechanisms to prevent their toxic effects on metabolism or damage of intracellular structures. Green algae exposed experimentally to Cu+2 bind the heavy metal by protein ligands and sequestered it in the form of intranuclear inclusions (Silverberg et al., 1976), while blue green algae sequester copper ions via synthesis of phytochelation complexes (Gekeler, 1988).Cell wall constituents have been implicated as being responsible for metal bind-ing in interaction of heavy metals with the algal cells in aqueous solutions where both electrostatic attraction and the formation of complexes play a role (Shiewer and Volesky, 2000).The dominant role of some algal polysaccharides (carrageenan) in accumulation of metals was proved in microalgae and is considered to be correlated with the abil-ity of the polysaccharides to form gels (Pengfu et al., 2001); the ion exchange prop-erties of the sulfated polysaccharides (Schiewer and Volesky 1995); the degree of sulfatation of the carageenan molecule (Veroy et al., 1980), and the presence of alginate uronic, glucuronic and galacturonic acids (Strong et al., 1982; Bender et al., 1994; Davis et al., 2003).Considerable information on specific interactions between different green, blue-green algae, and copper exists but only limited data are available for the heavy metal effect on red algae (Pasher et al., 2004).The aim of this study was to assess the effects of Cu2+ toxicity on growth, photo-synthesis, polysaccharide production and viability of the red microalgae Rhodella reticulata, representatives of Rhodophyta.55MATERIALS AND METHODSThe non – axenic culture of the red alga Rhodella reticulata (Rhodophyta, strain UTEX LB2320 from the algal collection of the Department of Botany, University of Austin, Texas, USA) was used in the experiments. Rh. reticulata was intensively cultivated for 96 h in Brody Emerson modified medium at light intensity of 260µEm -2s -1 and temperature 27 o C. Suspension was aerated with 1% CO 2 as described by Georgiev et al. (1987). Influence of increasing Cu +2 concentrations (CuSO 4 10 -6, CuSO 410 -5; CuSO 410-4, CuSO 410-3 respectively Cu 2+: 0.000025; 0.00025; 0.0025;0.025 mg L -1) on microalgal growth was monitored for 96 hours and expressed as changes in dry weight, polysaccharide production, and pigment contents. Pigments (chlorophyll”a” and carotenoids) were extracted with methanol and their absorbance spectra were determined according to the McKinney method. Phycobiliproteins (phy-coerythrin, alo and c- phycocyanin) were determined spectrophotometrically (Spec-trophotometer Carl Zeiss Iena, Germany) according to Pekarkova et al. (1988). Ac-cumulated extracellular polysaccharides were assayed according to the method of Simon et al. (1993); viscosity was measured using a Viscosimeter B3 (Veb kombinat medizin und labortechnik, Leipzig, MLW Prufgerarate – werk Medingen sitz freital,Germany).Measurements of Cu +2 concentrations were performed using Spektroflame D (Spektro Analytical Instruments, Kleve, Germany) ICP-AES (atomic emission spec-trometer with inductively coupled plasma). The instrument operating parameters were: Plasma power 1000 W; Coolant gas flow 14 L/min; Auxillary gas flow 1 L/min; Nebuliser gas Flow 0.8 L/min; Nebuliser Cross-flow; Sample uptake 2 ml/min.Rinsing with nitric acid for 30 s was performed between sample measurements.Calibration of the spectrometer was done using freshly prepared solutions of Cu +2(stock solution 1000 mg/L, Merck) in the concentration range 0.01 - 10 mg/L.Supernatant was measured directly – firstly algal cells were digested with 2 ml concentrated nitric acid and then diluted to 25 mL with bidestilled water.The viability of Rhodella cells exposed to Cu 2+ was determined after seeding of 200µl treated algal material on agar plate and subsequent cultivation.All experiments were repeated at least three times and data presented are means of three separate experiments.RESULTSCu +2 has specific influence on Rhodella reticulata culture grown in laboratory con-ditions of intensive cultivation. Toxic effect of the metal proved to be higher at increasing metal concentrations in the medium (from 0.000025 to 0.025 mg L –1)demonstrating proportional inhibition of the algal growth expressed as dry weight Effect of Cu 2+ on the red microalga Rhodella reticulata56and polysaccharide production. (Fig.1). The toxic Cu +2 concentration (0.025 mg L -1) decreased the algal productivity by 88% while the lowest concentration applied (0.000025 mg L -1) slightly influenced this parameter (33%).Toxic effect of Cu +2 on photosynthetic structures of Rhodella cells depended on the heavy metal concentrations. It was found that 0.0025 mg L -1 Cu 2+decreased dry weight, chlorophyll ”a”content and carotenoids. In addition, it inhibited phycobiliprotein synthesis. Algal cells treated with Cu +2 bellow this concentration,had higher content of pigments (chlorophyll”a”, carotenoids, phycoerytrin allophycocyanin, C-phycocyanin ) compared with the control (Fig.2).Measurements of Cu +2 quantities in the algal suspension using a ICP-AES spec-trometer demonstrated the potential of Rhodella cells to uptake and accumulate Cu 2+.The amount of the heavy metal absorbed by the algal cells was: >2.3.10-7g>0.0024mg> 0.059mg> 1.06 mg. The enhancement of the effect registered was re-lated to the increase of Cu +2 concentrations added (0.000025; 0.00025; 0.0025; 0.025mg L -1) (Table 1).Vitality test of Rhodella cells manifested algal colonies growing on an agar medium after sowing material treated with different Cu +2 concentrations. The persistor cells produced colonies 14 days after inoculation. Their recultivation in a liquid medium resulted in growth of colonies regardless the heavy metal pre-treatment.Our results confirmed the suggestion that this alga possesses mechanisms for detoxi-Figure1. Effect of copper on dry weight and viscosity of Rhodella reticulataLegend: k – control Rh. reticulat ; 1 – Rh. reticulata + CuSO 4 × 10 -3M; 2 – Rh. reticulata +CuSO 4 ×10 -4M; 3 – Rh. reticulata +CuSO 4 × 10 -5M; 4 – Rh. reticulata +CuSO 4 × 10 -6M.T. Toncheva – Panova et al.57Table 1. Cu 2+ concentration in Rhodella cells and supernatant measured by ICP AES AccumulatedCu 2+ mg/ mgcontrol Cu 2+ (10-3M)Cu 2+ (10-4M)Cu 2+ (10-5M)Cu 2+ (10-6M)algal cells<0.0015 mg 1.06 mg 0.059 mg 0.0024 mg 2.3*10-7g supernatant <0.0006<0.0008<0.00078<0.0006<0.0006Figure 2. Algal pigments (A, B) after exposure of Rhodella to different CuSO 4 concentrations.Legend: k – control Rh. reticulata ; 1. Rh. reticulata + CuSO 4 x 10 -3M; 2. Rh. reticulata +CuSO 4 x 10-4M; 3. Rh. reticulata +CuSO 4 x 10 -5M; 4. Rh. reticulata +CuSO 4 x 10 -6M.c -Phycocyanin; b -Phycoeritrin; alo -PhycocyaninEffect of Cu 2+ on the red microalga Rhodella reticulataT. Toncheva – Panova et al.58fying the heavy metal and that the effect of Cu2+ on Rhodella reticulata is algistatic. The toxic effect of Cu2+ on the physiological parameters of Rhodella reticulata de-pended on the initial amounts of Cu+2 to which the algal cells were exposed as well as on the presence of contaminating bacteria during the non-sterile algal cultivation.DISCUSSIONRhodella reticulata is a representative of Rhodophyta, which during growth in non-axenic culture is able to produce copious amounts of extracellular polysaccharides that cover algal cells and are released into the medium. Extracellular polysaccha-rides encase the algal cells and could be responsible for their heavy metal stress protection by binding and stopping its diffusion.Chemical analysis of polysaccharides of some heavy metal resistant algae showed that the presence of galacturonic and glucuronic acids is related to the metal – bind-ing capacity of some blue green algae – Aphanothece halophytica and Oscillatoria (Pengfu et al., 2001). Similarly strong metal binding capacity was demonstrated for the carboxyl groups of uronic acids (carboxylated polysaccharides) (Kaplan et al. 1987) as well as for other negatively charged functional groups: amino-, thio-, hydroxo- and hydroxo–carboxylic acids (Xue et al., 1988). Regarding these data it can be suggested that the metal binding activity of Rhodella could be related to the carboxyl groups of galacturonic acids in the polysaccharide produced by the alga (Dubinsky et al., 1992).Rhodella reticulata exposed to Cu+2 during intensive cultivation uptakes and accumulates the heavy metal. Similarly to other algae (Stokes et al., 1973) this red microalga exhibited tolerance to heavy metal presence. It was demonstrated by the observation that Rhodella cells did not exclude Cu2+ but rather accumulated it in high quantity, and meanwhile the cell division and culture growth remained unaf-fected.Rhodella cells possess a mechanism for heavy metal detoxification. The toxic effect of Cu+2 on Rhodella reticulata could be defined as algistatic. We suggest that the polysaccharide it produces is able to encase Cu+2 and this could be related to algal detoxification properties. Partial inhibition of the electron transport chain in the cells was registered, but this did not damage phycobilisomes which was con-firmed by the preserved photosynthetic activity of the treated cells (Fig. 2).Some authors suggested that Cu+2 toxicity towards algae is due to the formation of insoluble forms of the heavy metal in some solutions (Maloney and Palmer, 1956), which can be precipitated by bacteria. Having in mind the presence of bacteria con-taminating non-axenic Rhodella growth (Toncheva – Panova and Ivanova, 2002) it could be suggested that detoxification of Cu+2 was a result of the action of polysac-charides as well as the activity of bacterial microflora in the cultivation media.Effect of Cu 2+ on the red microalga Rhodella reticulata59 Our results are encouraging evidence for the usefulness of red microalgae Rhodella reticulata and its product - heteropolysaccharide, for different applica-tions.Experiments with synthesized nanocomposites, containing red algal heteropolysaccharide as a natural organic polymer are in progress. It has been proved that this material can be applied as a carrier in sol-gel nano matrices for cell immo-bilization, for biosorption of heavy metals, etc.Acknowlegments: This investigation was supported by research grant DO1– 491(NT2-03) 2006, FSI of MON, Sofia, Bulgaria and PISA-INI14/01.09.2005 (The Bulgarian Ministry of Education and Science).ReferencesBender, J., S. Rodriguez-Eaton, U.M. Ekanemesang, P. Phillips, 1994. Characterization of metal-binding bioflocculants produced by the cyanobacterial component of mixedmicrobial mats, Appl. Environ. Microbiol., 60, 2311-2315.Cavet, J.S., G.P. Borrelly, N.J. Robinson, 2003. Zn, Cu and Co in cyanobacteria: selective control of metal availability, FEMS Microbiol., Rev., 27, 165-181.Clark, R., 1992. Marine Pollution, Oxford University Press, Oxford.Davis, T.A., F. Llanes, B .Volesky, G. Diaz-Pulido, L.J. McCook, A. Mucci, 2003. H-NMR study of Na alginates extracted from Sargassum spp. in relation to metal biosorption,Appl. Biochem. 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