有机卤呼吸微生物菌群营养交互的作用机制

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiringbacteria,OHRB)是污染场地土壤与地下水中厌氧降解及生物修复有机卤代污染物的主力军。微生物种群间的资源竞争、生长抑制、代谢交叉喂养(crossfeeding,即营养的动态交换,包括碳源、氮源、氨基酸、维生素、核苷酸、电子供体、电子受体和其他生长因子等)、水平基因转移及其他交互作用机制是群落结构稳定平衡的基础,有利于促进有机卤代污染物消减效率的最大化。本文围绕OHRB种群及与其他微生物种群间的互作机制(如交叉喂养机制、竞争机制及抑制机制等)进行了概述,并对未来互作机制的研究进行了探讨与展望,旨在为有机卤代物污染场地生物修复效率的提高提供科学理论和技术参考依据。     

农业废弃物养分循环利用技术模式评估模型的研究进展

农业废弃物的养分循环利用技术模式是实现农业循环经济的重要手段,其评估模型为优化养分循环利用技术提供了重要支撑。本文总结了农业废弃物养分循环技术模式评估框架、评估模型及评价指标、模型的数据源及其不确定性分析,以及模型应用尺度的研究进展。当前,常用于评估养分流动的模型主要是过程数学模型和产业生态学模型。过程数学模型和产业生态学模型在评估结果的可靠性和模拟尺度上存在较大差异,前者主要集中在实验室或中试规模,精度较高;后者可以实现从微观到宏观的多尺度模拟,数据的获取方式导致其具有较高的不确定性。最后,本文对农业废弃物养分循环利用技术评估模型的研究进行展望,提出为了在区域尺度上实现对农业生产系统废弃物资源化利用技术的准确评估,可以将过程数学模型与工业生态学模型相结合,建立可靠的模型框架和数据库,同时,在工厂、农场、村落、乡镇、区域等地理尺度进行模型拓展研究。     

溶解态硅酸盐对臭葱石稳定性影响

溶解态硅酸盐在矿物表面的吸附和聚合行为影响矿物在水环境中的稳定性。研究溶解态硅酸盐在矿物表面的聚合行为及其对矿物稳定性的影响具有重要的理论和实际意义。本文研究了溶解态硅酸盐在臭葱石上的吸附动力学,利用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)表征其吸附行为,并对吸附硅的臭葱石进行了淋溶稳定性分析。结果表明:溶解态硅酸盐与臭葱石在弱酸性环境中同时受吸附机理与受置换反应的控制;在pH3和pH4时,臭葱石吸附硅量较高,红外光谱显示硅在臭葱石表面形成类似于硅酸(SiO_2·xH_2O)的高聚物;此外,含硅臭葱石与臭葱石相比,在pH 4、pH 6和pH 8的淋溶稳定性实验中砷浸出量分别降低了68.1%、52.5%和15.5%。本研究可为有色冶炼含砷废渣的储存及进一步稳定化降低其环境风险提供科学依据。     

大豆根系应答重金属Cd胁迫的转录组分析

重金属镉(Cd)作为一种非生命活动所需的常见污染物,在土壤中以低浓度存在时,便可以对生物体产生极强的毒性,影响农作物的生长发育.为了解大豆对重金属Cd 胁迫应答的分子机制,把发芽7 d的大豆苗在75 μmol·L^-1Cd浓度中处理0、4、8、12和48 h,然后取根进行转录组表达分析.共得到2670个表达差异基因,其中4、8、12和48 h处理组中分别有244、1545、442和1401个基因显示了表达差异.这些基因通过GO分类,可分为56类;采用COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为25类.KEGG通路富集分析表明,差异表达基因主要富集在苯丙氨酸代谢、泛醌和其他萜类醌生物合成,以及半胱氨酸和甲硫氨酸代谢等通路中.发现3个异黄酮2′-羟化酶基因、2个异黄酮还原酶基因和1个查尔酮合成酶基因在Cd 胁迫下均表达上调.RT-PCR 检测 4个差异表达基因的表达模式与 RNA-Seq分析结果一致,证实了 RNA-Seq结果的可靠性.     

福州市生态系统破坏损失评估

生态系统破坏损失核算是构建绿色国民经济和经济生态生产总值核算体系的关键内容。本研究以福州市生态系统为研究对象,根据其人类不合理利用生态情况,构建了符合福州市的生态系统破坏损失核算框架体系,对2015和2018年福州市生态系统破坏损失进行核算。结果表明: 福州市2015年生态破坏损失成本为90.81亿元,占GDP比重的1.6%。在系统类型上,海洋的生态破坏损失最大,为63.11亿元,占总生态破坏损失的69.5%,其次为湿地生态系统,占比28.7%,农田生态破坏损失最小,占比仅为1.8%;在功能组成上,产品供给功能损失最大,为63.13亿元,占总生态破坏损失的69.5%,其次为调节功能损失,占比27.5%,主要源于水流动调节功能和气候调节功能损失;在区域分布上,生态破坏损失成本主要集中在罗源县、连江县、福清市和闽清县,累计高达80.92亿元,占总生态破坏损失的89.7%。与2015年相比,2018年福州市生态系统破坏损失成本减少26.08亿元,呈明显降低趋势,降幅达28.7%,主要源于连江县、罗源县、福清市和闽清县生态破坏损失成本的降低,降幅分别为86.4%、14.8%、19.9%和12.6%,主要源于海洋和湿地生态系统类型人为破坏率的降低,表明福州市人民生态保护意识不断增强,海洋与湿地系统人为生态破坏现象明显好转。本研究对生态系统生态破坏损失的定价为促进区域可持续发展和生态文明建设提供了数据支撑。     

基于MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析

通过社会代谢多尺度综合分析方法,采用社会不同层次人类活动时间、体外能代谢率与人类活动的社会开支和体外能的社会开支等指标,评价我国30个北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵州、云南和青海30个省级行政区的社会代谢状况,识别出限制区域可持续发展的关键因素可持续发展水平,并通过因子分析和相关分析方法,识别限制区域可持续发展的因素。结果表明,该方法社会代谢多尺度综合分析方法适合于中国省级行政区的可持续发展评价;与2003年相比,2007年我国各省级单位的社会生产和消费水平普遍提高。在内蒙古自治区,矿业的迅速发展及其对工业和服务业的剧烈带动作用,造成了体外能代谢改善水平高于全国其他省级行政区。在海南省,整体工业化水平不高,以农业和旅游业为主的产业特点,使其体外能代谢的改善水平低于全国其他省级行政区。在江西和贵州,生产性行业发展过快,而服务业发展的和民生的工程人民生活水平改善发展的滞后,导致生产部门体外能代谢水平提高,而消费部门体外能代谢水平下降。在河北、青海和新疆维吾尔自治区,社会各行业均发展较快,而人民生活水平的改善较慢,使其付薪部门体外能代谢水平提高,而家庭部门体外能代谢水平下降。在安徽和广西壮族自治区,农业生产发展和消费水平提高较快,而工业生产水平和服务业发展有所降低,使其非农生产部门体外能代谢水平下降,而农业和家庭部门的体外能改善水平提高。在山西和上海地区,工业、服务业的发展和人民生活水平改善较叫快,而农业生产发展较慢,导致非农部门和家庭的体外能代谢水平提高,而农业部门的体外能代谢水平有所降低,这为地区可持续发展政策的制定提供了科学依据。与2003年对比,2007年资本和技术聚集是我国大部分地区社会发展的重要影响因素。北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区仍需加大力度调整地区产业结构;吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵州、云南和青海继续加大资本技术的引进力度,以解决个省级行政区经济发展中的资本技术聚集与区域产业结构的不协调问题。而且,2007年中国省级行政区社会代谢表现异常,大多数省级行政区社会开支并未随社会发展而增加,社会负担表现为自南方向北方转移的倾向;内蒙古、宁夏和新疆3个矿产资源丰富的省级行政区的经济发展使当地环境承压过重。30个省级行政区中只有上海接近中等发达国家水平,北京、天津、河北等16个省级行政区仍需着力调整区域的产业结构,吉林、江苏、浙江等14个省级行政区仍需着力资本技术的引进力度,中国的社会负担出现南方转移到北方的倾向;与其他国家和地区相比,大部分省级行政区仍处于发展中国家水平,对这些国家和地区曾遇到的不可持续发展问题我们应引以为戒。     

降解菌系和助腐剂对不同还田方式下水稻秸秆降解特征的影响

基于田间小区试验,设置两种秸秆还田处理(以秸秆混土处理模拟旋耕还田,以秸秆不混土处理模拟秸秆沟埋还田),采用尼龙网袋法,通过测定秸秆降解率及秸秆半纤维素、纤维素和木质素的含量,研究两种还田方式下施用降解菌系和助腐剂后水稻秸秆的降解规律。结果表明:在试验前5个月,不混土处理的秸秆降解率始终高于混土处理4.5%～11.6%;至第12个月,混土处理秸秆降解率显著高于不混土处理4.9%～13.0%。在前2个月,各处理水稻秸秆降解较快,秸秆降解率均超过50%,此后秸秆降解进入缓慢期。混土处理中,降解菌系和助腐剂仅能在第1个月提高秸秆的降解效率,此时秸秆降解率分别比对照组高11.0%和10.2%(P0.01);不混土处理中,降解菌系在1～5个月内显著提高秸秆降解效率4.3%～9.7%,助腐剂在1～12个月显著提高秸秆降解效率7.3%～14.4%。试验至第5个月时,喷施助腐剂的秸秆半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别达79.1%、80.2%和34.7%,且与喷施菌系处理差异不显著。综上所述,秸秆降解菌系和秸秆助腐剂均能提高水稻秸秆的降解效率,且不混土处理的施用效果好于混土处理。     

干酪乳杆菌对虫草素的生物转化研究

探讨干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)对虫草素的生物转化。采用L.casei与虫草素共培养的方法,以虫草素水溶液为底物,接入L.casei活菌体进行厌氧培养,培养液经高效液相色谱(HPLC)和液质联谱(LC/MS)检测后有新产物生成,标记为CA。产物CA由制备液相分离、纯化后经核磁共振波谱(NMR)检测,被确定为3′-脱氧肌苷(3′-Deoxyinosine)。结果表明,L.casei能够对虫草素进行生物转化,可将虫草素C-6位的氨基水解为羟基,生成3′-脱氧肌苷,并在培养72 h时使虫草素转化率达91.2%。     

3种假单胞菌CaCl2法感受态细胞制备及转化条件

假单胞菌因其生境和代谢类型的多样性,在污染环境修复、生物转化、生物防治等领域具有广阔的应用潜力;外源基因的导入是假单胞菌遗传改造的重要环节,而感受态细胞的制备和转化方法的建立是导入外源基因的重要方法学基础.本研究以从石油污染土壤中分离筛选的假单胞菌属的3个菌株Pseudomonas putida TS11、P. stutzeri DNB、P. mendocina JJ12为对象,通过3因素4水平正交实验设计,研究了不同CaCl₂浓度、热激时间及复苏时间对不同假单胞菌感受态细胞制备及转化效率的影响.结果表明： CaCl₂浓度是影响假单胞菌转化效率的最主要因素(P<0.05),且在制备感受态细胞之前用无菌蒸馏水多次洗涤菌体细胞,转化率明显提高.3种假单胞菌的CaCl₂转化优化条件分别为：100 mmol·L^-1 CaCl₂,热激3 min,复苏1.5 h;50 mmol·L^-1 CaCl₂,热激6 min,复苏1.5 h;75 mmol·L^-1 CaCl₂,热激4.5 min,复苏0.5 h.在上述转化条件下,3种假单胞菌的外源质粒转化效率均达到10.5个转化子·μg^-1 DNA水平.