洞庭湖流域人类活动净磷输入及其空间分布

本研究基于人类活动净磷输入模型(NAPI)估算了1985、1995、2005和2015年洞庭湖流域及其子流域磷元素的输入特征,并分析其时空分布及变化趋势.结果表明:过去30年洞庭湖流域NAPI呈现先升高后降低的趋势,1985、1995、2005、2015年流域NAPI分别为7.00、9.20、10.33、10.01 kg·hm^-2·a^-1.从磷的组成来年,1985年最大的输入源为食品/饲料净输入,1995-2015年NAPI最大输入源为磷肥施用.磷肥输入年均值为6.01 kg·hm^-2·a^-1,占NAPI年均值的65.8%;其次是食品/饲料磷净输入,年均值为2.65 kg·hm^-2·a^-1,占比为29.0%;非食品磷输入年均值为0.47 kg·hm^-2·a^-1,占比为5.2%.从空间分布上,洞庭湖流域的较高的NAPI主要分布在东北部,与该区域农业的相对集中分布有关.从子流域NAPI组成上,洞庭湖子流域的NAPI总体均呈现逐年上升的趋势,各流域年均NAPI强度从高到低依次为:洞庭湖环湖区>湘江下游>资江上游>湘江上游>澧水>沅江上游>沅江下游>资江下游.洞庭湖环湖区是子流域中NAPI最高的区域,1985年NAPI为13.01 kg·hm^-2·a^-1,2015年上升至24.14 kg·hm^-2·a^-1.农业生产和人口增长是导致当前人类活动净磷输入的主要原因,其带来的负面生态效应是不容忽视的.     

多溴二苯醚的环境暴露与生态毒理研究进展

多溴二苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险的新型环境有机污染物.作为阻燃剂,PBDEs已经被愈来愈广泛地添加到工业产品中,并因此对大气、水体、沉积物和土壤等环境介质及相关生态系统产生日益广泛的污染.鉴于这一环境新问题的产生,本文基于有限的资料,初步探讨了PBDEs的人为来源和环境暴露途径,大致给出了PBDEs在不同生物和人体不同组织器官中可能的存在及含量水平;在扼要介绍其基本性质的基础上,从甲状腺、神经系统和生殖发育毒性等三个方面分析了PBDEs对动物和人体可能产生的毒性效应与生态影响,以及PBDEs在生态系统中可能具有的生物积累和生物放大风险;并对今后研究PBDEs的环境暴露与生态效应以及人体健康影响等方面的工作重点进行了展望.     

祁连山国家公园植被时空变化及其对人类活动的响应

祁连山国家公园地处青藏、蒙新、黄土三大高原交汇地带的祁连山北麓,作为国家公园体制试点之一,是我国重要的生态功能区、水源涵养地和生物多样性保护优先区域,其生态功能不可忽视。以祁连山国家公园2000—2019年归一化植被指数(NDVI)和净初级生产力(NPP)数据为基础,结合气温、降水、土地利用、矿产开采和旅游发展数据,利用泰尔-森趋势分析(Theil-Sen趋势分析)、曼-肯德尔检验(Mann-Kendall显著性检验)、土地转移概率矩阵和多元残差分析方法,分析该区域的植被时空分布特征、变化趋势特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明：(1)2000—2019年祁连山国家公园内NDVI和NPP在空间上呈现出东南高西北低,由东南向西北递减的格局。时间上呈现上升趋势,上升速率分别为0.0053/a和0.0014/a;(2)祁连山国家公园内NPP提高、降低和稳定区域分别占总面积的87.29%、0.40%和12.30%。降低区域零星分布于整个国家公园,其中在走廊南山和冷龙岭交汇处,靠近甘青两省交界边缘分布最为集中。提高区域分布广泛,尤其以国家公园东部最为明显;(3)祁连山国家公园NDVI与气...     

1990—2010年淮河流域人类活动净氮输入

1990—2010年,淮河流域粮食产量由6414×10⁴ t增长到10121×10⁴ t(增幅为58%),城市化率由13%增长到35%(涨幅为22%),流域社会经济发生了显著变化.从流域整体定量评估人类活动所带来的生态环境影响将为区域生态环境管理提供科学依据.本文估算淮河流域1990—2010年人类活动净氮输入(NANI)的空间分布及变化趋势.结果表明: 研究期间,淮河流域氮输入量呈现出增加趋势;1990—2001年流域内氮输入量快速增加,2001年后氮输入增加趋势减缓.1990年氮输入量为17232 kg N·km^-2·a^-1,2003年氮输入量最高,为28771 kg N·km^-2·a^-1,2010年回落为26415 kg N·km^-2·a^-1.从氮输入的组成上来看,化肥和大气氮沉降仍然是最主要的输入来源,其次为食品/饲料和生物固氮的输入.化肥和大气沉降输入占总氮输入的比例持续增加,由1990年的64%和16%分别增长至2010年的77%和19%.单纯以增施化肥来实现粮食增产、化石燃料大量燃烧来推动经济发展的观念,应切实转变到改善农业耕种技术、实现新能源的发展轨道上来,进而推动社会经济的可持续发展.     

1990-2010年淮河流域人类活动净氮输入

1990-2010年,淮河流域粮食产量由6414× 104 t增长到10121×104 t(增幅为58％),城市化率由13％增长到35％(涨幅为22％),流域社会经济发生了显著变化.从流域整体定量评估人类活动所带来的生态环境影响将为区域生态环境管理提供科学依据.本文估算淮河流域1990-2010年人类活动净氮输入(NANI)的空间分布及变化趋势.结果表明:研究期间,淮河流域氮输入量呈现出增加趋势;1990-2001年流域内氮输入量快速增加,2001年后氮输入增加趋势减缓.1990年氮输入量为17232 kg N·km-2·a-1,2003年氮输入量最高,为28771kgN·km-2· a-1,2010年回落为26415 kg N·km-2·a-1.从氮输入的组成上来看,化肥和大气氮沉降仍然是最主要的输入来源,其次为食品/饲料和生物固氮的输入.化肥和大气沉降输入占总氮输入的比例持续增加,由1990年的64％和16％分别增长至2010年的77％和19％.单纯以增施化肥来实现粮食增产、化石燃料大量燃烧来推动经济发展的观念,应切实转变到改善农业耕种技术、实现新能源的发展轨道上来,进而推动社会经济的可持续发展.     

土壤动物多样性的地理分布及其生态功能研究进展

土壤动物多样性地理分布及其生态功能研究已成为地学和生态学等领域共同关注的科学前沿。本文在介绍相关研究最新进展的基础上, 讨论已有研究的局限性或不确定性, 展望未来研究的重点方向。近10年来, 代表性土壤动物类群的全球分布研究取得突破性进展; 国内土壤动物研究的尺度和采样区域也有明显拓展, 尤其在蚯蚓和线虫相关研究上取得了系列成果。结果表明, 土壤动物多样性随纬度的变化模式主要有两种, 即在低纬度的热带最高或在中纬度的温带最高; 而土壤动物多度与多样性可能同步变化、无明显关系、截然不同甚至相反; 降水、植物生产力和土壤有机质是土壤动物分布格局的关键驱动力, 但它们的影响力因土壤动物类群不同而异。土壤动物具有改善土壤物理结构、促进养分循环和有机碳稳定、提高作物健康水平等多重功能; 土壤动物的多功能性评估方兴未艾, 但仍面临诸多挑战。简单分析土壤动物随经纬度等的变化规律存在较大局限性, 考虑在基于地质-生态历史及“经纬度-海拔-离海岸距离”等构建的多维时空框架内, 探究土壤动物分布特征及其驱动力。土壤动物分布格局对其潜在的生态功能有关键影响, 但是目前对土壤动物分布格局的预测和模拟仍主要依靠经验模型; 代谢生态学等理论在土壤动物群落研究中的应用值得关注。探究分类多样性的冗余机制, 突出功能多样性, 可以将生物多样性与生态功能更好地联系起来; 同时, 需要在特定条件和时空下, 从整个土壤食物网及其与植物的联系中理解土壤动物多样性与多功能性的联系。建议未来关注两个研究方向: (1)量化人类活动和气候变化给土壤动物多样性和生态功能带来的巨大不确定性; (2)完善土壤动物群落特征预测的理论框架和开展土壤动物群落的精准调控, 综合评价其多功能性, 进而将土壤动物与人类福祉更紧密地联系起来。     

基于RS和转移矩阵的泾河流域生态承载力时空动态评价

利用泾河流域1986、1995、2000、2008年4期遥感数据和转移矩阵分析方法,在GIS平台上,对该流域近23a的生态承载力时空变化进行了定量评价和空间化表达,结果表明,泾河流域生态承载力空间分布极不均匀,整体呈南高北低,并由东南向西北递减,由上游向下游递增的空间变化趋势,表现出与流域地貌特征,土地利用/覆被和环境禀赋相关联的地理特性和空间异质性;随着时间的推移,全流域生态承载力呈逐年降低趋势,尤其以2000年以后下降趋势明显,但流域内部不同区域的生态承载力及其各类土地生态承载力的变化幅度与趋势各有不同;3个时段内(1986-1995年、1995-2000年、2000-2008年)流域各类土地生态承载力转换频繁,转向趋势明显,且以2000年为拐点,前两时段以林地和草地生态承载力向耕地和建筑用地生态承载力转移为主,后一时段以耕地和建筑用地生态承载力向林地和草地生态承载力转移为主,导致近23a来泾河流域生态承载力及其内部组成变化均较大,说明土地利用/覆被的变化是流域生态承载力变化的主导因素,而1999年以后国家实施的退耕还林还草生态工程则是2000-2008年该流域生态承载力变化的主要驱动力。     

2001-2019年中国自然保护区生态环境质量时空变化特征及其驱动力

自然保护区对维护生物多样性,改善生态环境质量具有重要作用。然而,我国自然保护区生态环境质量变化及其对自然因素与人类活动的响应规律还不清晰,理解这些规律对我国的生态文明建设以及生物多样性的保护具有重要意义。基于2001—2019年中国历史高分辨率生态环境质量数据CHEQ数据集以及自然因素,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及多元回归残差分析等方法,探究了2001—2019年中国自然保护区的生态环境质量时空变化特征及其对自然因素与人类活动驱动因素的响应。结果表明：(1)我国自然保护区的CHEQ指数呈现多阶段波动变化,总体呈小幅度下降趋势,平均趋势率为-0.54×10^-3/a;在空间上,中国自然保护区CHEQ变化趋势值呈“南高北低,东高西低”的分布格局;(2)自然因素与人类活动的共同作用是我国自然保护区生态环境质量恶化的主要原因,且恶化区域主要分布在自然保护区的实验区和缓冲区。其中自然因素对我国自然保护区生态环境质量变化的影响在-3×10^-3/a—0/a之间,人类活动的影响在-1×10^-3     

NMD机制及其对人类遗传病的治疗意义

无义介导的mRNA降解机制(nonsense-mediated mRNA decay,NMD)是真核细胞内重要的RNA质量监控机制,能够识别并降解含有提前终止子(premature termination codon,PTC)的mRNA,避免细胞内积累有害的截短蛋白质产物。同时,NMD机制还调控着大量不含PTC的mRNA稳定性,影响其蛋白质产物的含量。现综述了NMD机制的底物、调控因子及其对人类遗传病治疗意义的最新研究进展。     

A quantitative approach to evaluate urinary benzene and S-phenylmercapturic acid as biomarkers of low benzene exposure

Context: Benzene is a ubiquitous pollutant; smoking habit, genetic polymorphisms, and analytical difficulties impact the identification of the best biomarker.

Objective: To apply a systematic quantitative approach to evaluate urinary benzene (BEN-U) and S-phenylmercapturic acid (SPMA) as biomarkers of low benzene exposures.

Methods: Seventy-one blue collar refinery workers, 97 white collar refinery workers and 108 general population subjects were included. Intrinsic characteristics, sampling and analytical issues were compared.

Results: BEN-U and SPMA were detected in 99% and 78% of samples, which correlated with benzene exposure (r?=?0.456 and r?=?0.636, respectively) and with urinary cotinine (r?=?0.630 and r?=?0.570, respectively). Intrinsic characteristics were similar for the two biomarkers: specificity (0.64 and 0.69 for BEN-U and SPMA), sensitivity (0.74 and 0.83), as well as intra- and inter-individual variability (150% and >14 for both).

Conclusion: BEN-U and SPMA show similar intrinsic characteristics; analytical issues in detecting SPMA suggest that BEN-U is more convenient for investigating low exposure levels.     

Effects of methylmercury on epigenetic markers in three model species: Mink,chicken and yellow perch

We previously reported that methylmercury (MeHg) exposure is associated with DNA hypomethylation in the brain stem of male polar bears. Here, we conveniently use archived tissues obtained from controlled laboratory exposure studies to look for evidence that MeHg can disrupt DNA methylation across taxa. Brain (cerebrum) tissues from MeHg-exposed mink (Neovison vison), chicken (Gallus gallus) and yellow perch (Perca flavescens) were analyzed for total Hg levels and global DNA methylation. Tissues from chicken and mink, but not perch, were also analyzed for DNA methyltransferase (DNMT) activity. In mink we observed significant reductions in global DNA methylation in an environmentally-relevant dietary exposure group (1 ppm MeHg), but not in a higher group (2 ppm MeHg). DNMT activity was significantly reduced in all treatment groups. In chicken or yellow perch, no statistically significant effects of MeHg were observed. Dose-dependent trends were observed in the chicken data but the direction of the change was not consistent between the two endpoints. Our results suggest that MeHg can be epigenetically active in that it has the capacity to affect DNA methylation in mammals. The variability in results across species may suggest inter-taxa differences in epigenetic responses to MeHg, or may be related to differences among the exposure scenarios used as animals were exposed to MeHg through different routes (dietary, egg injection), for different periods of time (19–89 days) and at different life stages (embryonic, juvenile, adult).     

Environmental metabolomics: a critical review and future perspectives

Environmental metabolomics is the application of metabolomics to characterise the interactions of organisms with their environment. This approach has many advantages for studying organism–environment interactions and for assessing organism function and health at the molecular level. As such, metabolomics is finding an increasing number of applications in the environmental sciences, ranging from understanding organismal responses to abiotic pressures, to investigating the responses of organisms to other biota. These interactions can be studied from individuals to populations, which can be related to the traditional fields of ecophysiology and ecology, and from instantaneous effects to those over evolutionary time scales, the latter enabling studies of genetic adaptation. This review provides a comprehensive and current overview of environmental metabolomics research. We begin with an overview of metabolomic studies into the effects of abiotic pressures on organisms. In the field of ecophysiology, studies on the metabolic responses to temperature, water, food availability, light and circadian rhythms, atmospheric gases and season are reviewed. A section on ecotoxicogenomics discusses research in aquatic and terrestrial ecotoxicology, assessing organismal responses to anthropogenic pollutants in both the laboratory and field. We then discuss environmental metabolomic studies of diseases and biotic–biotic interactions, in particular herbivory. Finally, we critically evaluate the contribution that metabolomics has made to the environmental sciences, and highlight and discuss recommendations to advance our understanding of the environment, ecology and evolution using a metabolomics approach.     

有机污染环境的植物修复研究进展

分析了近年来国内外的文献资料,对有机污染物污染环境的植物修复研究进展作了综述。植物能通过根系从环境中吸收和积累PCBs、PAHs等有机污染物,并将吸收的TNT、TCE及有机农药降解为高极性产物、水和CO2;另一方面植物根际可促进有机污染物的根际生物吸收与,使植物对有机污染环境的修复效果更明显。文中探讨了有机污染环境的植物修复技术的优势、问题与未来的研究。     

广东南江工业园噪声对其环境的影响分析

南江工业园地处珠江支流北江江边,内设有电镀、五金加工企业,为查明工业园所在区域的环境状况,确定工业园噪声对周边环境产生的影响,对南江工业园的环境噪声进行了调查,结果表明:工业园噪声已对其周边环境造成一定的影响,施工期施工噪声均已超过标准值,已对附近自然村和学校产生较大的影响,而且尤以夜间的影响最大。运行期对3个敏感自然村,1所小学的环境噪声水平普遍升高,全天分别超过2类和1类标准,昼间超出标准值7.5%～17.2%,夜间超出标准值19.2%～33.3%。     

亚致死剂量杀虫剂对异色瓢虫繁殖力的影响

为协调害虫的化学防治与生物防治,测定了吡虫啉、鱼藤酮、氰戊菊酯、阿维菌素、抗蚜威和印楝素6种杀虫剂亚致死剂量对异色瓢虫成虫繁殖力的影响．结果表明,各处理异色瓢虫每雌每日产卵量为40～55粒,吡虫啉接触法和饲喂法预处理及鱼藤酮和印楝素饲喂预处理后,均显著低于对照．所有处理间每雌累积产卵量差异不显著．6种药剂2种方式处理异色瓢虫后,其所产卵的孵化率均低于对照,从卵发育至蛹期的累积存活率均显著降低．吡虫啉两种方式处理和氰戊菊酯接触处理,从卵至蛹期的总发育历期显著延长,鱼藤酮两种方式处理和氰戊菊酯、阿维菌素、抗蚜威、印楝素饲喂法处理的总发育历期明显比对照缩短,而鱼藤酮和阿维菌素接触处理的与对照差异不显著．药剂直接浸渍处理异色瓢虫卵后,各处理卵的孵化率均较对照降低．氰戊菊酯处理的l龄幼虫存活率也明显较对照低,2龄至蛹期的存活率也有所下降．鱼藤酮和氰戊菊酯处理的总发育历期显著延长．这些研究结果显示,低剂量的杀虫剂对异色瓢虫繁殖力的影响很复杂,药剂的类型、作用方式、毒性高低以及给药途径等均影响到试验结果．     

广东南江工业园对其生态环境的影响分析

南江工业园地处北江江边,内设有电镀、五金加工企业,为查明工业园所在区域的环境状况,确定本项目对周边生态环境的影响,对南江工业园的陆地生态环境和水生生态环境进行了调查,结果表明工业园对其陆地生态环境造成一定的影响,约333hm2土地受到占用及将受到破坏,其中挖方、填方造成的水土流失量分别为110t·km-2·a-1、225t·km-2·a-1,而采取水土保护措施后,挖方、填方造成的水土流失量分别为58t·km-2·a-1、45t·km-2·a-1。在水生态方面亦对水生生物造成了一定的直接影响。     

广东南江工业园经济区对周边水域的影响分析

南江工业园地处北江江边,内设有电镀、五金加工企业,为查明工业园所在区域的环境状况,确定本项目对周边水域的影响,调查了南江工业园的水质状况,用单因子评价法对其水质进行了评价。结果表明:工业园周边水域的水质未受到重金属的污染,水质状况良好,但却受到了有机物的污染。