膜生物膜法在水污染控制及资源回收中的研究进展

传统以达标排放为核心目标的废水处理工艺往往以高能耗、高物耗换取污染物削减,形成了"减排污染物、增排温室气体"的尴尬局面,并不符合可持续发展理念。作为一种新型的膜处理技术,膜生物膜法可利用无泡曝气的方式将气态电子供体(甲烷、氢气)或受体(氧气)提供给附着在膜表面的微生物,从而驱动水体中的污染物去除,并产生一些极具回收潜力的物质,最终实现污染物削减、节能减排及资源回收三大目标的有机整合。本文系统介绍了膜生物膜的传质过程及其去除污染物的微观机制,探讨了膜生物膜法在水处理资源回收方面的研究前景,梳理了膜生物膜反应器在水污染控制方面的实验研究和中试应用现状,并总结了膜生物膜法面临的挑战及发展趋势。     

城市建筑屋顶光伏发电潜力评估方法和模型

建筑屋顶作为闲置的土地资源已成为光伏发电重要的潜在空间,屋顶光伏发电是脱碳电力供应的主要方式,将在实现城市碳中和进程中发挥重要作用。对建筑屋顶光伏发电潜力进行精确评估将有助于分布式光伏的科学规划和合理布局,提升土地利用效率。旨在对建筑屋顶光伏发电潜力影响因素和评估方法,以及光伏发电潜力主要评估模型进行系统性阐述,比较分析不同评估方法的优缺点,总结未来研究的重点方向。现有研究表明,建筑屋顶光伏发电潜力评估已从经验取值发展为定量空间分析,评估尺度、评估精度和评估成本已经成为不同评估方法综合权衡的重点。现有三种评估方法中,采样法计算成本和数据成本较低,但评估结果不确定性较大、精度较低;全面评估法评估精度较高,但数据获取成本和计算成本较高;机器学习法能够高效挖掘大数据潜力,且算法性能显著提升,因而相较于其他方法更适宜大尺度建筑屋顶光伏发电潜力评估。当前建筑屋顶光伏发电潜力评估仍然存在大尺度精细评估缺乏、评估结果不确定性大以及评估模型计算量大等问题。未来研究重点应关注三个方面：1)建立适宜不同区域的高精度简化模型并完善技术潜力评估模型;2)阐明建筑屋顶光伏发电潜力的影响因素,为代表性建筑分类体系...     

一株嗜麦芽窄食单胞菌裂解性噬菌体的分离及生物学特性

【背景】嗜麦芽窄食单胞菌是一种广泛存在于医院和自然环境中的条件致病菌,其分离率与耐药率逐年增加。噬菌体是一类能特异性感染并杀灭细菌的病毒。【目的】分离一株新型嗜麦芽窄食单胞菌噬菌体,为临床嗜麦芽窄食单胞菌感染及防控提供补充手段。【方法】以临床分离的嗜麦芽窄食单胞菌为宿主菌,用点板法从医院污水中分离鉴定噬菌体;用双层平板法测定噬菌体效价及一步生长曲线等生物学特性;用透射电镜观察噬菌体形态;提取噬菌体基因组DNA进行全基因组测序,拼接噬菌体基因组并进行注释。【结果】分离到一株嗜麦芽窄食单胞菌裂解性噬菌体,命名为v B＿Sma S＿P11。该噬菌体感染宿主菌的潜伏期小于5 min,快速增殖60 min后达到平稳期,暴发量为100 PFU/cell。透射电镜观察该噬菌体为长尾噬菌体,具有典型的二十面体头和不可收缩的尾部。基因组测序结果表明,该噬菌体基因组全长44 600 bp,GC含量为63.7%,无抗生素耐受基因、毒力基因和t RNA,与NCBI数据库中所有已知嗜麦芽窄食单胞菌噬菌体相比同源性很低。基因组注释显示该噬菌体含有66个开放阅读框(open reading frame,ORF),其...     

气候变化条件下全氟化合物对海岸带可持续发展的影响及管控策略

海岸带生态系统为人类提供了食物、水等丰富的物质以及文化、休闲等生态系统服务。但由于全氟化合物等污染物的排放和气候变化的影响,海岸带地区环境日益恶化、资源枯竭、极端气候灾害加剧。这些问题直接导致了海岸带水质下降、近海生物多样性减少、生物群落结构变化,海岸带生态系统可持续发展受到影响。全氟化合物在自然环境中难以降解,会沿食物链在生物体内累积和放大进而对人类健康造成风险。随着氟化工产业在我国的快速发展、新型全氟化合物的不断更替以及气候变化的加剧,全氟化合物对海岸带生态的影响面临着极大的不确定性。为了更好地服务海岸带生态系统的可持续发展,目前仍需要加快完善立法保障,在全国范围内对全氟化合物进行监测;将海洋与陆地作为一个有机整体,统筹陆地影响和海岸带管控,严格控制污染物的排放。     

三峡库区人类活动强度与景观格局的耦合响应

人类活动和景观格局是人地系统中两大要素的重要表征,探析人类活动强度与景观格局的耦合变化特征对揭示区域人地关系的演变意义重大。为弥补当前对人类活动强度与景观格局耦合响应研究的不足,构建了山区人类活动强度与景观格局耦合演变模型,提出了综合显性—隐性人类活动强度指数,定量评价了三峡库区腹地奉节县2000—2020年的人类活动强度,并通过双变量空间自相关模型探讨了综合人类活动强度与景观格局的空间耦合特征。研究表明：(1)奉节县的综合人类活动强度在时间上由2000年的11.59%增加为2020年的12.48%,在空间上表现为整体收缩,局部增强的特点,另外人类活动强度和景观格局的空间分布与奉节县的地形梯度密切相关;(2)奉节县的人类活动强度与景观格局空间耦合变化表现出协调型、拮抗型、逐渐协调型和逐渐拮抗型四种类型;(3)影响奉节县综合人类活动强度与景观格局的耦合变化的重要因子为距聚落距离、距县行政中心距离、高程等,社会经济因素逐渐成为区域社会生态系统演变主导因素;(4)三峡库区腹地人类活动强度与景观格局存在耦合响应,且其耦合响应具有一定的多样性和特殊性。三峡库区腹地通过沟谷土地集约化来换取山区的生...     

昆虫病原线虫对红火蚁的致病力及田间防控效果

红火蚁Solenopsis invicta Buren是一种国际重大外来入侵生物,严重危害农林生产、生命健康、公共安全和生态环境。本研究在室内条件下测定了小卷蛾斯氏线虫Steinernema carpocapsae All品系、长尾斯氏线虫S. longicaudum X-7品系和芫菁夜蛾斯氏线虫S. feltiae SN品系对红火蚁的致病力,并筛选出高致病力品系及其对红火蚁的田间防控效果。结果表明,不同昆虫病原线虫对红火蚁不同虫态的致病力存在显著差异。3种线虫对红火蚁幼虫具有较高的致病力,处理3 d后,幼虫的累计校正致死率均为100%。3种线虫对工蚁的致病力均较弱,处理10 d后的校正死亡率均小于30%。与芫菁夜蛾斯氏线虫SN品系相比,长尾斯氏线虫X-7品系和小卷蛾斯氏线虫All品系对蛹和生殖蚁具有较强的致病能力,10 d后累计校正死亡率均达到90%以上。田间试验表明,施用小卷蛾斯氏线虫All品系对红火蚁工蚁的防控效果最高可达63.7%,且不会增加红火蚁的迁巢风险。综上所述,小卷蛾斯氏线虫All品系和长尾斯氏线虫X-7品系为红火蚁的高致病品系,田间施用小卷蛾斯氏线虫All品系对红火蚁工蚁具有显著的控制作用,可推荐用于红火蚁的生物防治。     

西方蜜蜂磁受体基因AmMagR的克隆及表达分析

本研究旨在克隆西方蜜蜂Apis mellifera磁受体基因AmMagR的序列,并分析该基因在工蜂不同日龄、不同组织中的表达特征,以期为该基因的功能研究提供理论基础。以西方蜜蜂工蜂为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR技术克隆西方蜜蜂MagR基因的序列;利用多种生物信息学软件对其核酸及氨基酸序列分析;采用实时荧光定量PCR技术(qPCR)分析在西方蜜蜂工蜂不同日龄(1日龄、5日龄和21日龄)和不同组织(头部、胸部和腹部)中MagR基因的相对表达量。克隆到西方蜜蜂MagR基因,并命名为AmMagR(GenBank登录号:MH635411),其序列长度为748 bp,编码区长390 bp,编码130个氨基酸,其蛋白质分子量为14.142 kDa,理论等电点为9.06,无信号肽,无跨膜结构,且在第24～126位氨基酸之间得到一个结构域Fe-S_biosyn。系统发育树显示,西方蜜蜂AmMagR与小蜜蜂Apis florae AfIscA(IscA别称MagR)、中华蜜蜂Apis cerana cerana AcIscA基因聚成一支。荧光定量PCR结果表明,AmMagR基因在西方蜜蜂不同日龄的工蜂头部、胸部和腹部均有表达。5日龄工蜂的相对表达量最高,5日龄工蜂头部和胸部的AmMagR基因表达量显著高于1日龄(P0.05)和21日龄(P0.05),腹部AmMagR基因表达量显著高于21日龄(P0.05),但与1日龄的比较差异不显著(P0.05)。1日龄、5日龄和21日龄工蜂胸部的AmMagR基因表达量均显著高于头部和腹部(P0.05);1日龄工蜂头部AmMagR基因表达量均高于腹部(P0.05),但5日龄和21日龄工蜂AmMagR基因在头部与腹部的表达量无显著差异(P0.05)。明确了该基因在西方蜜蜂工蜂不同日龄和不同组织中的表达模式,并推测AmMagR可能参与了西方蜜蜂的定位、归巢过程。     

城市化的生态风险及其管理

城市化体现在人口向城市聚集和城市景观扩张的同时,社会结构发生了极大变化,城市生产生活方式向更加广泛的地区扩散。然而,随着人口的过度密集和城市的日益扩张,交通拥堵、空气污染、废物堆积、流行病肆虐等"城市病"频发。城市通过大量汲取和消耗自然资源,向周围环境排放大量污染物,改变了区域生态系统的原有结构和功能,产生了严峻的生态风险,进而制约着城市生态系统的可持续发展。城市化的生态风险正逐步得到广泛关注,但对其具体的内涵和影响尚不明晰。归类描述了城市化过程中面临的各种生态风险,分析了导致生态风险的主要因素,阐述了辨识与评价生态风险的基本方法,提出了城市化生态风险的调控管理对策。     

樱桃属(Cerasus)植物根围微生物多样性

研究了樱桃属(Cerasus) 5种植物本溪山樱(Cs)、大青叶(Cp)、马哈利(Cm)、考特(Cap)、早红宝石(Ca)各主要生长期根围微生物数量、种群组成、Shannom-Wiener指数(H)、丰富度(S)、Pielou均匀度指数(J)、Simpson 优势度(D)和优势微生物种群变化动态.从樱桃根围共分离到细菌18属,优势菌属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和黄杆菌属(Flavobacterium);放线菌为链霉菌的12个类群,优势类群主要为白色类群(Albosporus)、吸水类群(Hygroscopicus)和黄色类群(Flavus);真菌6属,优势菌属为青霉属(Penicillium).樱桃根围微生物的多样性指数(H)、丰富度指数(S)、均匀度指数(J) 及优势度指数(D) 随樱桃种类不同而发生变化,细菌的多样性和丰富度指数为Ca＞Cs＞Cp＞Cm＞Cap,放线菌为Ca＞Cp＞Cs＞Cm＞Cap,真菌为Cm＞Ca＞Cp＞Cs＞Cap.各生长期根围微生物种类与数量发生变化,新梢迅速生长期Ca、Cs、Cp和Cm根围微生物种类与数量较多,新梢停长期Cap根围微生物种类与数量较多,落叶期5种樱桃属植物根围微生物种类与数量均较少.