京津冀区域市政污水厂活性污泥种群结构的多样性及差异

【背景】活性污泥中微生物的种群结构影响着污水生物处理的高效性及稳定性,是有效保证污水处理效果的关键。【目的】研究活性污泥中细菌的群落结构组成及多样性,并分析相应菌群的主要功能,旨在更好地发挥细菌的净化作用、保持污水处理过程的稳定及提高污水的处理效率。【方法】以京津冀区域内典型市政污水厂活性污泥为研究对象,通过IlluminaMiSeq高通量测序及实时定量PCR技术,对5个污水厂活性污泥的微生物种群结构特征进行了详细解析,研究不同工艺参数下活性污泥中优势种群及脱氮菌群丰度的差异。【结果】5个污水厂活性污泥种群结构具有一定差异,其中Hengshui (HS)厂污泥的群落结构受温度的影响最大,而Shahe (SH)、Daoxianghu (DXH)、Nangong(NG)厂活性污泥群落结构则受总氮、总磷与氨氮的共同影响,氨氮对SH厂活性污泥种群结构影响最大。DXH、NG和HS厂污泥中优势菌均为Anaerolineaceae,而SH和Hejian (HJ)厂的优势菌则为Saprospiraceae与Lactobacillus。活性污泥中反硝化菌丰度最高的为HJ厂,丰度最低的为HS厂,反硝化功能基因nirS比nirK分布更为广泛。【结论】对于不同污水厂,影响其活性污泥群落结构组成的环境因素也是不同的,并且特殊的进水水质也会对污泥菌群组成和生物多样性产生影响。     

中国县域畜禽粪便N2O排放清单

畜禽粪便是我国N₂O两个最大排放源之一.为建立我国畜禽粪便N₂O高分辨率排放清单,选择2008年县域尺度活动数据、具有空间分异性的本土排放因子和参数来评估其排放规模、组分结构、空间格局及不确定性.与基于IPCC、EDGAR等研究结果相比,该排放清单具有更好的可靠性和全面性.我国畜禽粪便2008年N₂O排放总量为572 Gg,其中除了牧场草地粪便之外的畜禽粪便为322 Gg(56.3%),牧场草地畜禽粪便为180 Gg(31.5%),挥发沉降和淋溶径流造成的间接排放分别为45.8 Gg(8.0%)和1.23 Gg(0.2%);排放格局非常集中,主要分布在东北三省、山东、四川、湖南和河南,其累积规模为全国总量的52.4%,其中近50%贡献源于占全国县域数<3%的84个县(区、市、旗);所建立排放清单具有较高的空间分辨率和准确度.与此相比,IPCC对直接排放存在低估,对间接排放存在高估,对排放总量高值区存在低估(-1.5%～-6.0%),低值区存在高估(1.6%～13%);对于贡献最大的排放途径,EDGAR在高值区低估达到-18.8%～-50.0%,在大部分低值区高估达到25%～54.1%.     

流域水生态功能分区以及区划方法的研究进展

持续而剧烈的人类活动已经对水生态系统的健康和安全造成了严重的影响。对流域的水生态功能进行甄别,合理划分其生态功能区,并按不同功能合理管理水资源,成为协调经济发展和水生态保护的关键因素之一。本文通过分析流域水生态功能分区的概念、内涵、特征以及区划方法的系统发展,提出了水生态功能分区的一般划分原则、划分指标和方法,为建立和完善我国流域水生态功能分区的理论和方法,提供了基础信息。     

《生物多样性公约》国际履约过程变化分析

本文系统地分析了《生物多样性公约》(以下简称《公约》)国际履约的全过程, 得出履约是一个动态的、反馈的、注重实效的过程。其中核心议题变化、利益集团结盟和分化以及国家层面的履约是履行《公约》的三个相辅相成的过程。核心议题是历次缔约国大会的精髓, 核心议题产生关键性的决议, 其变迁导致公约组织机构、履约行动策略和计划发生变化, 也是利益集团分化的根本原因之一。利益集团分化是国际层面上对公约变化的响应, 是公约发展的驱动力之一, 然而利益集团难以协调也是目前阻碍《公约》发展的主要原因。国家层面上, 各国通过调整执行公约条款的优先顺序响应新的决议。不同国家根据各自国情有不同的履约优先顺序, 而我国履约实践存在优先顺序不明确, 缺少对《公约》的响应等问题, 直接导致我国履约效率低下。最后依据对《公约》履约过程变化分析结果, 宏观上提出中国履约对策建议。     

基于生态系统净化与人为调控耦合作用的水环境承载力评估

针对目前水环境承载力相关研究中未突显生态系统净化作用和人为调控作用的问题,从生态系统污染净化功能和人为调控污染削减功能两个角度,提出基于生态系统净化-人为调控耦合作用的水环境承载力概念,并构建流域环境承载力评估模型。以滇池流域为例,计算了2015年滇池流域水环境承载力。研究结果表明:滇池流域2015年水环境承载力综合指数为1.16,处于超载状态;流域环境承载力分布呈现北高南低,北部限制因子化学需氧量,南部为总磷;调水工程调入水量出境携带污染物约为流域水环境承载力的16%,对流域水环境改善十分重要;人为调控污染削减能力在流域水环境承载力中所占比例已超过50%,成为不可忽视的一部分。     

红树林土壤中产聚羟基脂肪酸酯细菌的分离及其评估

[背景] 细菌能通过合成聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalknoates,PHA）在细胞内储存物质和能量,提高对环境的适应能力。在红树林中,由于土壤周期性受海水浸没,形成营养物质种类丰富和含量波动大的特殊生境,为细菌进化出特殊的PHA合成途径提供了条件。[目标] 为了增加对红树林产PHA细菌资源的了解,获得产PHA细菌,使用纯培养方法分离和鉴定细菌,并评估菌株的产PHA能力。[方法] 采集红树植物海桑根系和红树滩涂土壤样品,连续5周培养、分离纯化获得细菌菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定细菌分类地位,利用PHA合成酶基因（phaC）鉴定细菌合成PHA的能力;通过基因组草图测序,分析细菌的phaC基因种类、代谢通路及系统进化关系;通过气相色谱分析细菌产PHA的累积量及组成。[结果] 从红树林土壤样品中分离得到97株细菌,其中13株带有phaC基因,包括坚强芽孢杆菌（Cytobacillus firmus）、弯曲芽孢杆菌（Bacillus flexus）、除烃海杆菌（Marinobacter hydrocarbonoclasticus）和酯香微杆菌（Microbacterium esteraromaticum）。B. flexus MN15-19以丙酮酸盐为碳源,可累积细胞干重11%的PHA,同时具有固碳功能的还原性三羧酸循环通路,有开发成为固碳产PHA工程菌株的潜力。酯香微杆菌可产PHA,但是其phaC基因结构特殊,基因组注释未能识别出任何已知phaC基因。[结论] 研究发现红树林土壤可培养细菌中存在未知的PHA合成途径,说明红树林生态系统中的细菌具有资源挖掘的重要价值。     

两种纯培养外生菌根真菌对柴油的降解效率

采用紫外法和GC-MS,研究了柴油污染情况下（10 g·L^-1）外生菌根真菌铆钉菇和双色蜡蘑的生长特点及对柴油的降解效率.结果表明：铆钉菇和双色蜡蘑均能利用柴油作为唯一碳源生长.经过14 d培养,在柴油含量为10 g·L^-1液体培养基内,铆钉菇和双色蜡蘑的质量降解率分别为31.32%和39.90%,且主要减少的是16～21碳烃.不同培养基对外生菌根真菌的降解能力也有显著影响.虽然外生菌根真菌在含有葡萄糖的培养基上的生物量是对照（未添加葡萄糖）的2～5 倍,但其对柴油的降解能力明显受到抑制.高浓度的无机氮对外生菌根真菌的降解效率有一定的提高作用,但效果不明显.     

铜胁迫下4种外生菌根真菌的耐受性比较

外生菌根对重金属具有较强的耐受性,通过生物固定对重金属污染土壤有一定修复能力。本试验选择4种外生菌根真菌红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron)、双色蜡蘑(Laccaria bicolor)、铆钉菇(Gomphidius viscidus)和彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius)进行离体培养,通过分析不同浓度铜(0、10、25、35、50和90 mg/L)胁迫下外生菌根真菌生长、铜积累和分泌耐热蛋白的变化,以探索4种外生菌根真菌的重金属耐受性及其机制。研究结果发现,铜胁迫处理组X.chrysenteron、P.tinctorius的菌丝干重比对照组分别仅减少7.8%~33.6%、0.2%~11.5%,而单位菌丝铜积累量显著低于L.bicolor和G.viscidus(P0.05),在生长方面表现出对过量铜胁迫的较强耐受性;从单位菌丝耐热蛋白分泌量来看,G.visciduss(X.chrysenteron,P.tinctorius)L.bicolor,但由于X.chrysenteron、P.tinctorius生物量干重较大,耐热蛋白分泌总量足够多,从而降低培养环境中的Cu2+,X.chrysenteron、P.tinctorius通过分泌耐热蛋白耐受铜胁迫能力更强;通过SDS-PAGE图谱发现铜胁迫诱导X.chrysenteron、G.viscidus和L.bicolor分泌出分子量在31~43 k D之间的多种新耐热蛋白成分。     

基于RS和GIS的北京市景观生态安全评价

结合RS、GIS和景观生态学方法,基于景观结构、功能、活力、生态敏感性和景观压力构建了景观生态安全评价指标体系,并分析1988和2004年北京市景观生态安全程度及其时空分布规律.结果表明：1988-2004年,北京市生态服务价值处于较高水平,景观活力和景观压力处于较低水平,景观结构稳定性下降,生态敏感度则处于较低水平;1988和2004年北京市景观生态安全度均处于中级水平,其景观生态安全指数平均值分别为0.410和0.403,表明研究期间北京市景观生态安全整体水平呈稳中稍降的趋势.     

槟榔林冠穿透雨空间格局的时间稳定性

槟榔林是热带地区广泛种植典型经济林,独特的树冠结构改变了穿透雨的空间格局,但针对穿透雨空间格局的时间稳定性研究很少,影响对穿透雨生态效应的认识与调控。以海南岛槟榔林为研究对象,基于33场降雨数据,研究了穿透雨的空间格局及时间特性,结果显示:(1)槟榔树冠内不同位置穿透雨差异极显著(P0.01),穿透雨率分别为:树干附近(85.6%)、冠幅中央(48.3%)、冠幅边缘(59.8%),穿透雨空间格局表现为向树干附近汇集的特点;不同方位的穿透雨率仅东面显著高于南面(P0.1),表明风向对穿透雨空间格局具有一定影响。(2)槟榔树冠下各位点穿透雨时间变异程度大(65.7%),但槟榔树冠幅中央穿透雨时间稳定性较好(55.6%),而树干旁边和冠幅边缘穿透雨时间稳定性较差(25%、19.4%),各方位穿透雨的时间稳定性相差不大(约1/3)。(3)距树干距离和降雨量影响穿透雨的时间稳定性,距树干不同距离平均叶片倾斜角度的差异是造成穿透雨在时间上不稳定的关键因素,平均叶片倾斜角度与穿透雨时间不稳定程度呈现显著正相关关系(P0.05);穿透雨时间稳定性在中等降雨条件下最差,随着降雨量增加,冠层对穿透雨的"屏蔽效应"减弱,"滴水效应"增加。揭示槟榔植株个体穿透雨的空间格局及时间稳定性,可为认识乔木个体尺度穿透雨时空特征提供参考,也可为解释林地小尺度土壤水分和土壤侵蚀的空间格局及时间动态提供依据。