农业生态系统的氮素循环研究进展

在自然和人为作用的双重驱动下,地球表面氮素的生物地球化学过程及其环境效应成为当前全球变化中区域研究的重要内容。探讨了氮素循环各个过程及其数量特征,对氮素循环模型进行了介绍,并对当前生态系统中氮素循环的研究热点进行了简要的论述。     

与环境污染物转化相关的细菌厌氧呼吸研究动态

基于细菌呼吸理论为基础的环境有毒物质降解为环境污染治理提供了新的策略和方法,是近年来研究的热点问题.细菌呼吸是自然界中一个最基本、最重要的生物代谢过程,具有很大的灵活性和多样性,且与生态环境密切相关.在厌氧条件下,细菌利用环境中多种有毒物质作为呼吸链末端电子受体进行厌氧呼吸,在有毒物质被还原甚至降解的同时实现电子在呼吸链上的传递,形成跨膜的质子浓度电势梯度,进而转化为其生长代谢所需的能量.细菌以环境有毒物质为电子受体的厌氧呼吸不断被发现,这对于深入理解细菌呼吸的本质具有重要的理论意义,同时对于有毒物质的降解及元素的生物地球化学循环具重要的环境学意义,对于提高对地球表面有毒物质污染生物修复策略的认识具有重要的现实意义.图1表1参45     

微生物电合成系统还原二氧化碳产甲烷的电势依赖性

二氧化碳(CO_2)资源化利用是近年来的一个研究热点,利用生物电化学系统还原CO_2生产能源物质是一种新兴技术.在微生物电合成系统(MES)中利用混合微生物富集阴极功能微生物,评估阴极电势对其还原CO_2产甲烷的影响.当阴极电势从-0.70 V降低到-0.90 V vs Ag/Ag Cl时,MES产甲烷的量和速率都在增加,最大的产甲烷量和速率分别达到了0.265 mol/m~2和0.025 mmol/h.与此同时,MES的电流密度从0.002 A/m~2增加到0.18 A/m~2,阴极产甲烷的库伦效率在49%和90%之间.当阴极电势更负时,MES阴极几乎不产甲烷.扫描电镜分析(SEM)表明,有多种不同形态的微生物吸附在阴极碳毡上,它们的形态主要呈杆状和球状.16S r DNA测序分析表明Methanobacterium是MES阴极生物膜上优势的产甲烷菌.本研究表明,微生物电合成系统还原CO_2产甲烷的阴极电势必须控制在适当的范围内,才能高效地还原CO_2产甲烷.     

大气污染物对平流层臭氧的影响

一、引言 臭氧是地球大气中的微量成份,主要集中在10—50公里高空的平流层中,在30公里高空附近,臭氧浓度达最大值(约10ppm左右)。 臭氧对于地球生命很重要。因为臭氧能强烈地吸收紫外光,特别是能有效地阻挡住日光中200—300nm波长范围的短波紫外辐射进入地面。如果平流层臭氧含量减少的话,则地面的短波紫外辐射强度就会显著增加。短波紫外辐射对地球上的生物危害极大,     

Er3+和稀土多元复合肥对蚕豆根尖细胞的微核效应

稀土元素是镧系金属元素的总称,在地壳中含量稀少,约占１５×１０－６．我国对稀土元素的开发利用较早,特别是农业上稀土多元复合肥常与农药一起使用,这对生物和环境的影响为人们所关注,给环境研究带来了新课题．目前对稀土元素的研究主要集中在地球化学、农业化学和...     

陆源海洋污染

世界海洋覆盖地球表面的近3/4,容纳约13.5O亿立方公里的水,占地球总水量的97%以上。由于数字如此巨大,容易使人认为海洋是一个无穷尽的人类废物纳污场所。 但事实并非如此,1990年,海洋污染科学问题联合专家组（GESAMP）得出如下结论:“在海洋中,到处都有人类的指纹。从极地到热带,从海滨到深不可测的海洋深渊,现在都能观察到化学污染和垃圾。”该联合专家组的报告把全球的焦点放在海洋污染上。然而,即 使他们现在是在全球层次上开展研究,海洋污染问题基本上也只是局部的或地区性的。     

《杞人忧天——只有一个地球》简介

<正>《杞人忧天——只有一个地球》由环境保护部南京环境科学研究所王健民研究员等编著,将于年内由中国环境出版社出版。该书是在编著者40年研究与思考的基础上,用科普形式表达出来的辛勤工作的结晶,是在学习50年前蕾切尔·卡逊(美国)的环保启蒙书《寂静的春天》前提下的继承与发展。该书是一部大视野、百科式的著作,几乎囊括了人类与地球关系的各个方面:从地球在宇宙中实际上的唯一性出发,为我们展现了人类社会发展进程中人与自然关系的变化、大自然的报复、在生物圈和生态系统中人与生物的关系、支撑人类和所     

微生物电催化转化反应器(BECR)转化CO_2合成有机化合物

针对大量CO_2所带来的环境问题,构建BECR(Bioelectrochemical catalysis reactor)反应系统,将电化学还原与微生物催化还原相结合,转化CO_2合成有机化合物.从牛粪中分离筛选出产氢菌(Clostridium sp.S1),确定最优产氢条件.将筛选好的菌种接入BECR电催化转化反应器,通入CO_2,外加恒定阴极电势,检测合成的有机化合物.结果表明,反应装置接入电化学工作站进行CV测试时,在-0.7 V时出现还原峰发生还原反应,恒电位仪恒定阴极电势,合成的化合物为甲醇和乙酸.在24 h时甲醇和乙酸的积累量达到最大分别为3.096 mmol·L~(-1)和2.01 mmol·L~(-1).在电化学和微生物的共同作用下,实现了对CO_2的还原过程,并合成了有机化合物.     

一本值得精读的好书--评《环境地学原理》一书

宇航员从太空看到的地球是一颗璀璨光辉的星球。地球是如此美好。虽然，地球按其自身的规律不停地转动，但越来越强烈的人为活动打破了原有的环境与人类的和谐。“人类只有一个地球，地球是人类的家园”的呼声日益高涨。因而，环境保护是人类永恒的主题。环境科学研究的目的就是要保护环境造福人类，使地球人及其子孙后代有一个良好的生息和工作的环境。     

钒钛磁铁矿冶炼渣场周边土壤-鱼塘-河流系统中钒铬分布特征及生态风险评价

为探究冶炼废渣中钒(V)和铬(Cr)对周边环境的影响,采集渣场周边土壤、沉积物、鱼塘底泥、鱼塘水和河水样品,分析V和Cr的浓度、赋存形态,并采用富集因子法、地质累积指数法和潜在生态风险指数法对V和Cr的污染状况和生态风险进行评价。结果表明,研究区土壤中V和Cr平均含量分别约为四川省背景值的2.6和4.0倍,富集程度分别为轻微和中度富集;沉积物中V、Cr平均含量分别约为对照沉积物的5.0和3.2倍,底泥中V、Cr平均含量分别约为对照沉积物的5.5和1.4倍,V和Cr富集程度均为中度和轻微富集;水样表现为V污染,鱼塘水和河水V平均浓度分别约为金沙江水样的17.6和1.8倍。研究区V和Cr主要以残渣态形式存在于土壤中,其占比分别为57.1%和89.4%,沉积物和底泥中V和Cr残渣态占比分别为20.1%和74.9%,各环境介质中V的生物可利用率及迁移率要远高于Cr;结合V和Cr地球化学性质分析,研究区环境介质中V和Cr可能主要以V⁵⁺和Cr³⁺形式存在。污染评价结果表明,土壤中V、Cr污染程度分别为轻微和中度污染,沉积物与底泥中V、Cr污染程度分别为...     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

不同浓度的五氯酚对斑马鱼运动行为的影响

由于突发性水源污染频发,建立一种实时的风险监测评估系统十分迫切。本研究通过在线生物监测仪实时记录斑马鱼在五氯酚(PCP)中暴露前后的3D行为响应数据,分别从运动轨迹、游动速度(中值)、浮出水面频率及熵值4个指标分析斑马鱼的行为响应。结果表明：与对照组相比,暴露于低浓度(0.25、0.5 mg·L^-1)的PCP中的斑马鱼,其游动速度(中值)和熵值呈递减趋势,但趋势不明显,其浮出水面频率有不同程度的增加;而暴露于较高浓度(1.0、2.0 mg·L^-1)的PCP中的斑马鱼,其游动速度(中值)、浮出水面频率、熵值约有10 min的急速升高之后降低;暴露于高浓度(4.0 mg·L^-1)的PCP中的斑马鱼,所有指标均呈明显下降趋势。这表明斑马鱼的毒性行为响应随PCP的浓度变化而变化,所以可以通过监测鱼类的行为变化来反映水体的污染状况。因此,鱼类行为学研究在高浓度突发性水源污染的实时监测方面具有一定的应用前景。     

基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

我国农用稀土光转换材料研究进展

概述了近年来我国农用稀土光转换材料的研究进展及目前存在的问题.重点介绍了转光剂的类型及研究现状,展望了稀土光转换材料的发展前景.     

Evaluating and managing wildlife impacts of climate change under uncertainty

Wildlife managers face the daunting task of managing wildlife in light of uncertainty about the nature and extent of future climate change and variability and its potential adverse impacts on wildlife. A conceptual framework is developed for managing wildlife under such uncertainty. The framework uses fuzzy logic to test hypotheses about the extent of the wildlife impacts of past climate change and variability, and fuzzy multiple attribute evaluation to determine best compensatory management actions for adaptively managing the potential adverse impacts of future climate change and variability on wildlife. A compensatory management action is one that can offset some of the potential adverse impacts of climate change and variability on wildlife. Implementation of the proposed framework requires wildlife managers to: (1) select climate impact states, hypotheses about climate impact states, possible management actions for alleviating adverse wildlife impacts of climate change and variability, and future climate change scenarios; (2) choose biological attributes or indicators of species integrity; (3) adjust those attributes for changes in non-climatic variables; (4) define linguistic variables and associated triangular fuzzy numbers for rating both the acceptability of biological conditions under alternative management actions and the relative importance of biological attributes; (5) select minimum or maximum acceptable levels of the attributes and reliability levels for chance constraints on the biological attributes; and (6) define fuzzy sets on the extent of species integrity and biological conditions and select a fuzzy relation between species integrity and biological conditions. A constructed example is used to illustrate a hypothetical application of the framework by a wildlife management team. An overall best compensatory management action across all climate change scenarios is determined using the minimax regret criterion, which is appropriate when the management team cannot assign or is unwilling to assign probabilities to the future climate change scenarios. Application of the framework can be simplified and expedited by incorporating it in a web-based, interactive, decision support tool.     

全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展

大气中存在的卤代甲烷对臭氧层具有极强的破坏作用并参与其它气候现象，其动态变化对臭氧的恢复和地球生态系统有重要影响。文章概述了全球变化下卤代甲烷源汇的研究情况并简单探索其进一步的研究方向。几种卤代甲烷中，溴代甲烷源汇最复杂且对臭氧具有最强的破坏力，因此研究较多。已证明CH3Br的来源有：海洋、土壤、生物燃烧、陆地植物和沼泽地的释放等；CH3Br的汇包括：光化学分解、被土壤和植物吸收、在海洋中的化学和生物降解等。但事实上是已知汇远远大于已知源，且各个源汇的通量在不同研究中结果差异较大，归其原因是卤代甲烷释放与吸收机制的不确定性。虽然近几年的研究也应用了稳定同位素示踪技术，但卤代甲烷各源汇的具体贡献并不清楚。今后卤代甲烷源汇的研究重点应放在与气体产生机制最密切的地下部分即“地下生态学”对其通量的影响，而同位素技术的改进及其在痕量气体研究中的应用也将是未来的重点方向。     

大功率IGBT模块并联技术在电磁搅拌上的特殊应用

介绍一种计算机控制模式电磁搅拌器控制系统,其特点在于计算机设置和处理搅拌器所需的参数,并通过脉宽调制和驱动回路实现交—直—交电源的转换,为搅拌器提供稳定和精确的电流和频率参数;逆变装置采用大功率模块并联技术分立安装,容易获得大电流的输出且维护方便.     

农田重金属污染原位钝化修复研究进展

污染土壤重金属原位钝化修复是通过向土壤中施加一些活性钝化修复材料,通过溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来改变重金属在土壤中的赋存状态,降低土壤中重金属的有效浓度、迁移性和生物有效性。这种方法成本较低、操作简单、见效快且适合大面积推广,在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用。尤其对主要由污水灌溉、大气沉降等造成的农田土壤面源污染,一些具有吸附固定土壤中重金属离子特性的天然物质和工业副产品都可运用在实地的钝化修复中,且不同类型的钝化修复剂对重金属污染土壤的钝化修复效果各不相同。采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估钝化修复材料对污染土壤中重金属离子的固定效率;另一方面可以评估钝化修复材料对土壤理化性状、养分状况和生物活性的影响。对重金属污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类,目前广泛使用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及新型材料等,概述了它们各自对重金属污染土壤的钝化修复效果。从研究方法、评价指标、环境影响因子、钝化机制以及环境风险评价等方面分析了该领域的研究现状以及存在的主要问题,今后应重点关注钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险以及钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价。     

高速一次微分UWB脉冲发生器设计

利用与高频丁类功放的类似的电路结构和RL回路放电规律,设计能产生高速近似一次微分的UWB脉冲发生器,并分别通过仿真和实验的方法验证了设计可行性．实验测量得到的UWB脉冲幅度Vp-p=6．25V,脉冲峰谷宽度2δ=0．33ns,脉冲重复频率可达500MHz,并且电路简单、成本低、稳定性好．图6,参6．