Investigation of nuclear enzyme topoisomerase as a putative molecular target of monohaloacetonitrile disinfection by-products

Disinfection by-products occur widely as the unintended effect of water disinfection and are associated with toxicity and adverse human health effects. Yet the molecular mechanisms of their toxicity are not well understood. To investigate the molecular basis of hyperploidy induction by monohaloacetonitriles, the interaction of monohaloacetonitriles with topoisomerase Ⅱ in Chinese hamster ovary cells was examined. We showed a concentration-dependent inhibition of DNA decatenation activity of topoisomerase under acellular conditions while in vitro monohaloacetonitrile treatment expressed mixed results. The working hypothesis, that topoisomerase Ⅱ is a molecular target of monohaloacetonitriles, was only partially supported.Nevertheless, this research serves as a starting point toward molecular mechanisms of toxic action of monohaloacetonitriles.     

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定;②质量评估和数据整合的数据收集过程;③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.      

关中平原饲料作物生产的碳足迹及影响因素研究

畜牧业是主要的人为温室气体排放源,而饲料作物生产是畜牧业温室气体排放的主要来源之一.研究饲料作物生产的碳足迹及减排措施对于从日粮的角度减少畜牧业的温室气体排放至关重要.因此,本文应用生命周期评价理论和IPCC(2006)田间温室气体计算方法,建立了饲料作物碳足迹评估方法,分析了关中平原饲料作物的温室气体排放特点和减排措施及潜力.结果表明:关中平原主要饲料的碳足迹(以CO_2当量计)由大到小依次为玉米0.620、苜蓿0.382、小麦麸皮0.240、青饲玉米0.217、小麦秸秆0.083和玉米秸秆0.070 kg·kg~(-1);主要排放环节是化肥生产、氮肥田间排放和灌溉,对碳足迹的贡献率分别为26.0%~33.8%、27.8%~29.6%和24.5%~39.1%.由于关中平原存在过量施肥和大水漫灌的现象,通过化肥减施和节水灌溉措施减少饲料作物碳足迹的潜力很大,但不同措施带来的实际减排量仍需通过田间实践和具体技术的生命周期评价进行验证.     

底栖藻对水丝蚓生物扰动效应的抑制研究

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)是富营养化湖泊中的底栖动物优势种,通过生物扰动可以提高水体营养盐浓度,并促进浮游植物生长.富营养浅水湖泊经生态修复后,水体透明度会得到改善,有利于底栖藻快速生长,从而降低水体营养盐水平.那么,底栖藻能否抑制水丝蚓对富营养水体水质的不良影响?为此,本文开展了双因素(底栖藻和水丝蚓)的室外受控实验,结果表明:在无底栖藻处理中,水丝蚓显著提高了水体总氮(TN)、总磷(TP)、总溶解磷(TDP)和叶绿素a(Chl-a)浓度,同时显著降低水体溶解氧(DO)浓度;而在有底栖藻处理中,水丝蚓对水体TP、DO及Chl-a浓度的影响不显著.研究结果表明,水丝蚓的生物扰动提高了水体营养盐和浮游植物浓度,促进水体富营养化.但底栖藻群落的发展能在一定程度上抑制水丝蚓的生物扰动效应.     

复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响

秸秆资源化利用对于农业环境保护和可持续农业发展具有重要意义.利用实验室分离获得的15株高效纤维素降解菌,筛选出可有效降解秸秆的复合菌剂JFB-1,研究了复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响.结果表明,接种该复合菌剂能将秸秆堆肥的单个发酵周期缩短1~2 d,堆肥中有机质含量达到403.5~515.1 g·kg-1,C/N比降低至15.30~10.53.盆栽试验发现,施用水稻秸秆堆肥的效果总体好于相应的芦笋秸秆堆肥.与水稻秸秆对照堆肥比较,施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥150 g·kg-1时,土壤中有机质和全氮含量分别提高33.5%和7.3%,土壤脲酶和纤维素酶活性分别提高16.7%和30.8%;与不施肥处理比较,施用秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,增加微生物多样性指数.当施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥100 g·kg-1时,栽培30 d的普通白菜生物量比水稻秸秆对照堆肥提高46.4%,表明复合菌剂JFB-1在秸秆堆肥中具有很大的应用潜力.     

轻型纯电动汽车生产和运行能耗及温室气体排放研究

基于中国本地化的环境负荷数据,建立了电动汽车全生命周期模型,深入分析和评估了电动汽车生产和运行两个阶段的能耗及温室气体排放(Greenhouse gases,GHGs).结果表明:电动汽车生产和运行过程的总能耗为474 GJ;GHGs为40500 kg(以CO2当量计),电动汽车生产和运行过程的GHGs分别占总排放量的23.5%和76.5%.对于电动汽车生产过程能耗和GHGs而言,原材料生产均为主要贡献者,GHGs占到车辆生产过程的74.6%,占生命周期的17.5%.另外,情景分析表明,再生材料应用、单位电力GHGs和百公里电耗能够在很大程度上影响电动汽车的碳排放.再生金属替代原生金属后,从情景1到情景5,车辆生产的GHGs下降了约22.2%,车辆生产和运行过程的总GHGs下降了约4.7%;单位电力GHGs每下降1%,电动汽车运行GHGs下降0.9%;电动汽车百公里电耗每下降1.0%,车辆生产和运行过程总GHGs下降约1.0%.因此,发展清洁能源、降低火力发电比例、优化原材料生产工艺、提高再生原材料用量等,是有效降低电动汽车全生命周期过程总能耗和GHGs的重要途径.     

不同回用用途下典型城市污水再生处理工艺的生命周期评价分析

对3种典型城市污水再生处理工艺(微絮凝+砂滤+消毒(MSD)、混凝+转盘过滤+消毒(CRD)和混凝沉淀+超滤+消毒(CUD))进行生命周期环境影响定量评价,探讨了不同工艺在不同回用用途下的环境表现。结果表明:MSD工艺在富营养化(EP)方面的影响略高,归一化结果为9.32E-15,其他方面环境影响均小于CRD和CUD工艺;不同回用用途的污水再生可在某些方面抵消原需水产生的环境影响,有一定环境效益,不同出水用途的替代抵消作用可影响环境表现。以砂滤为主的典型城市污水再生处理工艺在出水用于工业冷却水时,归一化加权结果为其他两种工艺的25%和7.5%,具有较好的应用前景。     

城市人口结构与资源环境耦合的时空特征分析

从人口结构和资源环境2个子系统构建城市人口结构与资源环境耦合的指标体系。在指标评价体系构建的基础上,通过构建基于灰色关联的分析耦合度模型对城市人口结构与资源环境间的耦合度进行测算,分析了2004—2013年辽宁省14个城市人口结构与资源环境耦合度的时空分布特征。     

轻型车NH_3排放实验研究

用傅里叶变换紫外光谱法对4辆不同里程、不同排量、不同排放标准的轻型车NH_3排放进行测量,试验车辆包括2辆双燃料出租车。实验结果表明:里程数越高的车辆,在同一个测试循环中产生的NH_3排放越多;在高速工况下,车辆产生的NH_3要高于在低速工况时;在循环中车辆加速过程产生的NH_3浓度较高;对于天然气燃料车辆,市区运转工况下基本上没有NH_3排放,在城郊运转工况下产生的NH_3要多于用汽油燃料时。     

福州地区海湾和河口潮汐沼泽湿地秋季上覆水营养盐分布特征

2015年秋季,采集福建省福州市沿海兴化湾（福州一侧）、福清湾、闽江口、敖江口和罗源湾5个海湾和河口分布的潮汐沼泽湿地的上覆水,并测定上覆水中的氮、磷营养盐浓度及其他水体理化指标,探讨不同海湾和河口潮汐沼泽湿地上覆水营养盐浓度形成差异的原因.结果表明：①不同海湾和河口潮汐沼泽湿地上覆水中的氮、磷营养盐浓度均存在显著差异（P<0.05）,福清湾氮、磷营养盐浓度均较高,兴化湾氮营养盐浓度最低,敖江口磷营养盐浓度最低,其中福清湾上覆水营养盐浓度主要受区域水产养殖、陆源污染、地形的影响,而兴化湾主要受潮汐影响显著;②植被类型对沼泽湿地上覆水营养盐浓度有一定影响,南方碱蓬群落沼泽湿地上覆水中的氮营养盐浓度较高,互花米草群落沼泽湿地上覆水中的氮、磷营养盐浓度较低;同一海湾或河口沼泽湿地不同植物群落下上覆水中的营养盐浓度不同,且规律复杂.潮汐、地表径流、植物群落、地形、人为活动均会对海湾和河口沼泽湿地上覆水中的营养盐浓度产生重要影响.