两相一体式污泥浓缩消化(TISTD)反应器微生物多样性研究

针对课题组开发的两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD),采用16S rDNA、PCR-TGGE等分子生物学技术,对反应器在不同阶段稳态下的内、外反应室中微生物的多样性和种群结构进行了研究.结果表明:TISTD反应器内外反应室中微生物群落均呈现高度的多样性分布,优势菌群明显,群落结构差异性很大,且外反应室较内反应室具有更多的微生物种群数量,外室是水解酸化的场所,污泥在外室经过微生物的水解酸化后进入内室,内室是严格厌氧的产甲烷场所;从反应器运行的不同时期来看,反应器中微生物优势种群呈现一定的差异,随着反应器负荷的改变,微生物的群落结构和种群数量也呈现出明显的演替过程,优势种群的功能地位处在动态变化中.微生物种群之间通过协同和竞争作用,形成了特定生态位的群落结构.研究结果解释了TISTD反应器同时浓缩和消化的工作机理,并为其推广、应用及优化调控提供了理论基础.     

北京市道路灰尘中污染物含量沿城乡梯度、道路密度梯度的变化特征

采用网格布点法调查了北京市六环范围内220个样点道路地表灰尘样品中的污染物含量.探讨了样点缓冲区内单位面积道路节点数、道路密度和道路灰尘中污染物含量沿城乡梯度的变化特征及各指标间的相关性.结果表明,各指标在研究区内的变幅较大.沿城乡梯度,道路和污染物主要呈现3种变化趋势:①单位面积道路节点数,道路密度,Cu、Cr和Pb沿城乡梯度降低,且开始时降低较快;②Mn和Cd沿城乡梯度变化的程度较低,均值基本维持恒定;③自中心向外围,Ni和有机碳(TOC)、总氮(TN)先随距离波动降低,随后在郊区均值缓慢增高.道路灰尘中污染物含量趋势转折点位置均大致在距城市中心点15～20 km左右.相关分析表明道路指标和道路灰尘中的Cd含量不具相关性,总硫(TS)、Mn、pH的相关性较弱,与其他各元素的相关性排序为Cu>TN>TOC>Pb>Ni>Cr,较道路密度而言,单位面积节点数和各元素间的相关性更高,该指标可指示道路灰尘中Cu、TN、TOC、Pb、Ni、Cr元素污染.     

北京城乡结合地空气中挥发性有机物健康风险评价

采用低温固体吸附采样,热脱附-气相色谱-质谱方法对北京城乡结合地空气中挥发性有机物（VOCs）进行了观测分析,并利用国际公认的健康风险评价四步法评价模型,对北京城乡结合地空气中挥发性有机物的健康风险进行了初步评价.结果表明,芳香族类的非致癌风险值在10-4～10-1数量级,卤代烃的非致癌风险值在10-4～10-5数量级,挥发性有机污染物的非致癌风险系数〈1,不会对暴露人群健康造成明显的非致癌危害.但苯的致癌指数较高（2.21×10-5）,超过了USEPA的建议值（1×10-6）,可能对人体健康造成潜在危害.在一年四季的健康风险中,冬季VOCs的健康风险最高,秋季次之,夏季最低.     

非潮汐淹水对白骨壤膜脂过氧化系统的影响

通过室内模拟非潮汐淹水,探索不同淹水水位条件下,红树植物白骨壤(A.marina(Forsk.)Vierh).超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)随时间的变化情况。结果表明,经历第二个淹水周期后,较第一个周期各梯度,白骨壤超氧化物歧化酶活性(SOD)从高到低排序不变,过氧化氢酶活性(CAT)、丙二醛的量(MDA)也表现出相同的规律。本研究结论为红树植物在人工非潮汐生境下,红树林造林的关键技术之一——淹水水位的控制提供了数据参考。     

DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响

评价超声波法、2种基于SDS的裂解法、改进的化学裂解法、微波法和冻融 玻璃珠 溶菌酶 SDS等6种DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响.结果表明,2种不同的DNA纯化方式(溶液和胶纯化)及PCR扩增方式(直接和巢式PCR)对DGGE结果没有明显的影响,但不同的DNA提取方法对DGGE结果有明显的影响,其中2种基于SDS裂解法的DGGE条带较多,其提取的DNA产量(14.85μg/g湿重)和纯度(OD260:OD280＞1.80)也最高;改进的化学裂解法和微波法次之;超声波法、冻融 玻璃珠 溶菌酶 SDS法较少.研究表明,DNA提取方法是影响活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测结果的关键因素,基于SDS的裂解法是用于活性污泥微生物多样性PCR-DGGE研究的一种简便、可靠的总DNA提取方法.     

利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量

2006年5月采集了大辽河河段3个柱状沉积物,测定了沉积物的理化性质和重金属元素的含量,并利用常规离心方法和DGT方法测定了柱状沉积物孔隙水中重金属元素的含量.研究发现沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素含量高低的顺序依次是Cr>Cu>Co>Cd.用DGT方法测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度比用离心方法测定的浓度要低.DGT测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度c_DGT与离心方法测定的孔隙水浓度c的平均比值R分别为0.389、0.328、0.863和0.403,这说明沉积物中这几种金属从固相到液相的再补给速率大小遵循如下规律：Cr>Cu>Cd>Co.沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素的释放通量分别为1.12×１０^{-7～3.28×10-7　nmol/(cm2·s)、2.48×１０-7～10.40×10-7　nmol/(cm2·s)、8.80×１０-6～12.65×10-6 nmol/(cm2·s)和6.14×１０-6～13.93×10-6　nmol/(cm2·s).相关分析结果表明,Cd和Cu元素的迁移转化主要受有机质影响;而Cr元素的迁移转化除了受有机质影响外,还受铁锰氧化物影响比较显著;而Co元素可能受氧化还原电位影响较大.}     

Heavy metal availability and impact on activity of soil microorganisms along a Cu/Zn contamination gradient

All the regulations that define a maximum concentration of metals in the receiving soil are based on total soil metal concentration. However, the potential toxicity of a heavy metal in the soil depends on its speciation and availability. We studied the effects of heavy metal speciation and availability on soil microorganism activities along a Cu/Zn contamination gradient. Microbial biomass and enzyme activity of soil contaminated with both Cu and Zn were investigated. The results showed that microbial biomass was negatively affected by the elevated metal levels. The microbial biomass-C （Cmic）/organic C （Corg） ratio was closely correlated to heavy metal stress. There were negative correlations between soil microbial biomass, phosphatase activity and NH4NO3 extractable heavy metals. The soil microorganism activity could be predicted using empirical models with the availability of Cu and Zn. We observed that 72% of the variation in phosphatase activity could be explained by the NH4NO3-extractable and total heavy metal concentration. By considering different monitoring approaches and different viewpoints, this set of methods applied in this study seemed sensitive to site differences and contributed to a better understanding of the effects of heavy metals on the size and activity of microorganisms in soils. The data presented demonstrate the relationship between heavy metals availability and heavy metal toxicity to soil microorganism along a contamination gradient.     

我国当前城乡建设用地置换的实践探索及问题剖析

当前我国城乡建设用地利用存在着城市建设用地指标紧缺、农村建设用地低效利用和城乡建设用地"双增"大量侵占耕地等问题。城乡建设用地增减挂钩政策推动下的城乡建设用地置换有望成为破解该问题的综合途径。2004年开始,伴随相关政策陆续出台,城乡建设用地置换实践在多个省市试点推进,其中江苏省万顷良田建设工程、天津市宅基地换房、山东省农村社区化、重庆市地票交易市场的实践较为典型。基于上述典型案例和系统要素分析,总结了实践的问题、根源与演进,认为目前系统中的要素与相应的操作环节中存在问题隐患且部分问题表现突出;实践中主要以涉及"非自愿"置换、补偿与保障不足、生产生活方式改变等的农民利益受损问题较为突出;问题的根源集中在三个方面,即国家层面的约束性的法律、法规、政策尚不健全,地方政府操作不合理和缺乏科学研究支撑。今后的实践中,应该建立统一的城乡土地市场并逐步完善政府主导下的城乡土地市场运行机制,建立科学合理的征地补偿机制,深入开展相关科学研究,遵循集约型用地增长模式,同小城镇建设紧密结合,注重保护村落景观风貌。     

Effect of a high strength chemical industry wastewater on microbial community dynamics and mesophilic methane generation

A high strength chemical industry wastewater was assessed for its impact on anaerobic microbial com- munity dynamics and consequently mesophilic methane generation. Cumulative methane production was 251 mL/g total chemical oxygen demand removed at standard temperature and pressure at the end of 30 days experimental period with a highest recorded methane percentage of 80.6% of total biogas volume. Volatile fatty acids （VFAs） analysis revealed that acetic acid was the major intermediate VFAs produced with propionic acid accumulating over the experimental period. Quantitative analysis of microbial communities in the test and control groups with quantitative real time polymerase chain reaction highlighted that in the test group, Eubacteria （96.3%） was dominant in comparison with methanogens （3.7%）. The latter were dominated by Methanomicrobiales and Methanobacteriales while in test groups increased over the experimental period, reaching a maximum on day 30. Denaturing gradient gel electrophoresis profile was performed, targeting the 16S rRNA gene of Eubacteria and Archaea, with the DNA samples extracted at 3 different time points from the test groups. A phylogenetic tree was constructed for the sequences using the neighborhood joining method. The analysis revealed that the presence of organisms resembling Syntrophomonadaceae could have contributed to increased production of acetic and propionic acid intermediates while decrease of organisms resembling Pelotomaculum sp. could have most likely contributed to accumulation of propionic acid. This study suggested that the degradation of organic components within the high strength industrial wastewater is closely linked with the activity of certain niche microbial communities within eubacteria and methanogens.     

广西不同石漠化等级下SPAC水势梯度及其环境效应

以野外观测为基础,对广西不同石漠化等级(无石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化)下土壤-植被-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continuum,简称SPAC)系统中的水势日变化、气象因子日变化过程进行了研究。结果表明:随着石漠化程度的增加,大气水势降低,大气水势对不同石漠化程度的反应敏感。岩溶区石漠化等级下植物和土壤水势较低,不同石漠化条件下的植物叶水势在-7.79±0.43~-2.68±0.11 Mpa之间,土壤水势在-4.00±0~-0.08±0.04 Mpa之间,重度石漠化等级下植物处于萎蔫状态。植物在正午受到的水分亏缺程度为:重度石漠化中度石漠化无石漠化轻度石漠化。无石漠化下植物叶片水势与大气温度呈正相关关系,与大气相对湿度呈负相关关系,轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化下植物叶片水势与大气温度呈负相关关系,与大气相对湿度呈正相关关系。水分在SPAC系统中运移,其能量消耗主要集中在叶片-大气的过程。叶-气水势差差值大小为:中度石漠化重度石漠化轻度石漠化无石漠化。随着石漠化程度的增加,SPAC水势梯度提高,各介质层水势差的增大,提高了水分循环和能量交换的强度。