生物标志物在全新世古气候和古环境研究中的应用进展

全新世作为最年轻的一个地质年代,其气候环境变化与人类社会发展息息相关。回顾了近年来全新世古气候和古环境研究的进展,总结了重建古气候和古环境的常用方法,重点介绍了生物标志物包括萜类化合物、长链烯酮、甘油二烷基甘油四醚、甾醇、烷基酯类、木质素和色素在该领域的应用,并提出了开发新型生物标志物、构建多指标体系,以及与地球微生物学、生物化学、微生物学等相关学科开展交叉研究等展望。     

氧化铜尾矿对水溶液中磷的吸附

研究不同pH条件下氧化铜尾矿颗粒对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir方程能很好地描述氧化铜尾矿对磷素的等温吸附特征;影响氧化铜尾矿对磷素吸附的因素主要有尾矿的比表面积、钙及铁氧化物含量、水溶液中磷素的初始浓度、体系pH值等;其吸附量随着钙及铁氧化物含量的增加、磷素初始浓度的提高以及体系pH值的降低而增大;其吸附机制主要为物理吸附和化学吸附.     

基于荧光细菌感受器的AgNPs生物有效性研究

采用可表达绿色荧光蛋白的大肠杆菌(lac::GFP)为模型,研究了新鲜的和经氯化钠溶液老化的纳米银(AgNPs)生物有效性。经0、0.5、1、2μg/m L新鲜的AgNPs处理大肠杆菌10 h后,利用酶标仪、荧光显微镜、流式细胞仪和质粒抽提试剂盒检测AgNPs毒性。经不同浓度氯化钠(Cl/Ag摩尔比分别为0、100、500、800)老化12 d后的AgNPs(0、0.5、1、2μg/m L)及其离心后相应上清处理大肠杆菌10 h后,利用紫外可见分光光度计检测AgNPs在Na Cl溶液中吸收光谱,并用酶标仪和流式细胞仪统计细菌GFP抑制率。结果表明:AgNPs抑制大肠杆菌GFP表达,影响重组质粒复制,即有显著的生长抑制作用;氯离子的存在可加速AgNPs溶解,且在老化过程中,随着Cl/Ag比例增大,AgNPs的抑制作用有所下降。     

嗜根寡养单胞菌DSM14405T对高浓度Cr(Ⅵ)的抗性及其还原特性分析

为了寻找植物-微生物联合治理Cr（VI）污染的合适微生物,分析了一株植物根际促生菌——嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T（Stenotrophomonas rhizophila DSM 14405^T）对不同浓度Cr（VI）的还原能力、Cr（VI）还原最适培养条件、对连续投加Cr（VI）的还原能力及高浓度Cr（VI）处理不同时间的转录组变化.结果表明,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T在24 h内对10、50、200和500 mg·L^-1 Cr（VI）的还原率分别为100%、92.4%、26.2%和16.5%,且在30℃、pH=7.5、转速180 r·min^-1条件下培养能最经济、高效地还原Cr（VI）.该菌能在64 h内完全还原2次所投加的50 mg·L^-1的Cr（VI）,第3次投加后仅能还原55.2%左右.比较转录组学分析可得,200 mg·L^-1Cr（VI）作用下,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T细胞表现出显著的抗性.具体表现为：大幅度上调胞内消除有毒自由基的相关基因、DNA修复相关基因以防止DNA因自由基受损,同时下调细胞组分及蛋白代谢等与细胞抗性相关性低的通路.并且,随着Cr（VI）的还原和细胞对环境的适应,Cr（VI）抗性相关基因及通路的调节在长时暴露中明显少于短时暴露.本研究为Cr（VI）污染的原位植物-微生物联合治理提供了可选菌株和理论依据.     

松嫩平原芦苇湿地退化与修复过程中土壤细菌和甲烷代谢微生物的群落结构

湿地是全球CH₄重要的源与汇.受人为活动和气候条件影响,我国湿地退化严重,相关部门近年来已逐步开展湿地生态修复的工作.为研究湿地退化与修复过程中细菌和甲烷代谢微生物群落结构的响应,以松嫩平原芦苇湿地为研究对象,采集原始未退化芦苇湿地土壤、退化的和正在修复的芦苇湿地土壤,采用基于细菌16S rRNA基因、产甲烷菌mcrA基因和甲烷氧化菌pmoA基因的高通量测序技术研究细菌和甲烷代谢微生物的多样性和群落组成.结果表明,芦苇湿地退化导致土壤细菌和产甲烷菌的α多样性降低,甲烷氧化菌的α多样性升高,而细菌和产甲烷菌的α多样性与土壤含水率呈显著正相关关系,含水率越高的湿地土壤产甲烷菌的多样性也越高.原始未退化芦苇湿地土壤中细菌Rhizobiales和产甲烷菌Methanobacteriaceae的相对丰度较高;湿地退化导致根际促生菌Rhizobiales的相对丰度下降,致病菌Burkholderiaceae、耐污染细菌Sphingomonas、抗辐射细菌Rubrobacter以及Type Ⅰ型耐受极端环境的甲烷好氧氧化菌Methylobacter、Methylomonas和Methylococcus的相对丰度上升;正在修复的芦苇湿地土壤中细菌Bacillus和产甲烷菌Methanosarcinaceae、Methanomicrobiaceae以及Type Ⅱ型甲烷好氧氧化菌Methylocystis的相对丰度较高.因此,不同的芦苇湿地状态可以间接改变土壤性状进而改变湿地甲烷代谢菌群落结构.     

大麦虫幼虫肠道菌群对聚苯乙烯泡沫塑料降解

聚苯乙烯（polystyrene,PS）是广泛使用且难以降解的主要塑料材料之一.在本研究中,选择大麦虫幼虫（Zophobas morio）对PS进行生物降解,发现大麦虫幼虫在为期50 d的培养时间仅摄取PS,能够保持较高存活率（73%）.使用傅里叶变换红外光谱分析大麦虫的虫粪,证实了虫粪中的PS形成了新的含氧官能团.凝胶渗透色谱分析表明,大麦虫摄入PS后其虫粪的重均分子量（M_w）和数均分子量（M_n）均向减小的方向偏移,表明大麦虫摄入的PS发生了降解.使用16S rRNA基因测序技术,分析PS、麦麸和麦麸加PS这3种不同的饲喂条件下大麦虫的肠道细菌,结果表明在不同的摄食条件下,Z.morio的肠道菌群表现出显著差异.在PS饲喂条件下,大麦虫肠道中具有降解PS功能的优势菌群,例如克雷伯氏菌（Klebsiella）和柠檬酸杆菌属（Citrobacter）等显著富集.以PS为唯一碳源,对大麦虫肠道微生物进行为期90 d的体外培养实验,结果发现具有PS降解功能的肠道菌群显著富集.本研究证明了肠道细菌在大麦虫幼虫降解PS的过程中发挥了重要作用,为PS的生物降解提供了新的理论依据与应用思路.     

一种基于SPR的2,4-D检测技术

利用表面等离子共振(SPR)技术,建立了一种快速定量检测2,4-D(2,4-Dichlorophenoxyaceti Acid)的方法。将制备好的2,4-D-BSA抗原偶联到表面等离子共振芯片表面,检测了芯片表面抗原结合抗体的稳定性,利用免疫竞争抑制原理构建标准曲线,并利用二抗Ig G进行信号放大,提高检测灵敏度。结果表明:制备的芯片信号稳定,20个循环相对标准偏差(RSD)为2.27%;最低检测浓度为1 ng/m L,通过Ig G信号增强检测灵敏度提高到0.05 ng/m L。     

杭州市余杭区典型农村暴雨径流污染特征

为探讨南方经济发达地区农村暴雨径流污染特征,选择杭州市余杭区的漕桥与蒲家头两个典型建制村,采集了屋顶、场院、农田和污水汇集口这4种下垫面的3次降雨过程中的径流水样,重点分析了氮、磷和重金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Pb)浓度,对比了不同下垫面3次暴雨径流中污染物的浓度差异和年污染负荷.结果表明,在漕桥暴雨径流中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为16.19、21.01、0.74、1.39和2.39 mg·L-1;在蒲家头暴雨径流汇中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为3.10、15.69、0.90、0.78和3.58 mg·L-1;暴雨径流中各重金属浓度均低于国家地表水Ⅱ类标准.与地表水标准比较,漕桥和蒲家头TP的EMC分别超出地表水Ⅴ类标准1.9倍、3.5倍,TN分别超标1.8倍、1.2倍.另外,农田下垫面中的TSS和COD年污染负荷最高.     

三江平原湿地开垦对土壤微生物群落结构的影响

过度开垦会导致湿地生态系统的快速退化,湿地土壤微生物能够敏感地反映湿地土壤质量及湿地生态系统功能的演变.为研究土地利用变化对湿地微生物群落结构的影响,以黑龙江抚远三江湿地保护区为研究对象,采集其中的原始泥炭湿地、开垦后改种豆科植物及水稻的3种湿地土壤.采用基于细菌16S rRNA基因的高通量测序技术研究上述土壤细菌的群落结构,并探讨其与土壤环境因子间的关系.结果表明,不同土地利用方式湿地土壤中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),但土地利用方式明显改变了湿地土壤细菌属的组成.改种豆科植物土壤中Blastocatella、Coxiella、Rickettsia丰度较高,水稻田土中Massilia、Nitrosomonas、Bradyrhizobium聚集较多,而泥炭湿地中含较高丰度的Rhizomicrobium、Arthrobacter、Bacillus.结合Chao值与Shannon指数,水稻田土微生物多样性高于改种豆科植物土壤及泥炭湿地土壤,而后两种土壤细菌群落多样性则未见明显差异.相关性分析表明,土壤p H及含水率是影响微生物群落组成的重要驱动因子,说明湿地土壤开垦后改变了土壤p H、含水率及土壤养分,从而对微生物群落结构产生影响.     

北京主城区人为热排放的时空特征研究

利用源清单法对北京主城区的人为热进行研究,得出不同热源排放总量与时空特征并进行小区验证.结果表明：主城区的人为热年排放总量为1.11×10¹⁸J/a,为太阳辐射总量的8.1%,其中建筑排热占人为热排放的45.3%,交通和工业部分分别占30.1%、20.2%;人为排热总量最大的为朝阳和海淀区,占主城区总量的52.2%,最少的东城和大兴区均占7.7%;主城区平均排放强度为14.55W/m²,最大为西城区82.30W/m²,大兴区仅为2.61W/m²;人为热排放高值区多集中于北二环与北四环内,约为60~100W/m²,少数街道和地区排热在150W/m²以上,最高排热强度272~376W/m²为北京CBD区,人为热结果与遥感反演的地表温度有一定的正相关关系;交通排热的月变化不显著,日变化系数在09：00、18：00左右较高,建筑排热在不同季节不同时刻均有明显差别,出现“双峰”现象,同人们作息规律相一致.