Effects of productivity on biodiversity in forest ecosystems across the United States and China

In the global campaign against biodiversity loss in forest ecosystems, land managers need to know the status of forest biodiversity, but practical guidelines for conserving biodiversity in forest management are lacking. A major obstacle is the incomplete understanding of the relationship between site primary productivity and plant diversity, due to insufficient ecosystem‐wide data, especially for taxonomically and structurally diverse forest ecosystems. We investigated the effects of site productivity (the site's inherent capacity to grow timber) on tree species richness across 19 types of forest ecosystems in North America and China through 3 ground‐sourced forest inventory data sets (U.S. Forest Inventory and Analysis, Cooperative Alaska Forest Inventory, and Chinese Forest Management Planning Inventory). All forest types conformed to a consistent and highly significant (P < 0.001) hump‐shaped unimodal relationship, of which the generalized coefficients of determination averaged 20.5% over all the forest types. That is, tree species richness first increased as productivity increased at a progressively slower rate, and, after reaching a maximum, richness started to decline. Our consistent findings suggest that forests of high productivity would sustain few species because they consist mostly of flat homogeneous areas lacking an environmental gradient along which a diversity of species with different habitats can coexist. The consistency of the productivity–biodiversity relationship among the 3 data sets we examined makes it possible to quantify the expected tree species richness that a forest stand is capable of sustaining, and a comparison between the actual species richness and the sustainable values can be useful in prioritizing conservation efforts.     

Are national biodiversity strategies and action plans appropriate for building responsibilities for mainstreaming biodiversity across policy sectors? The case of Finland

The Convention on Biological Diversity's national biodiversity strategies and action plans (NBSAPs) are major mechanisms for mainstreaming biodiversity into national policies. This article examines whether and how the NBSAPs contribute to mainstreaming biodiversity across policy sectors in Finland in order to halt biodiversity loss. We have developed an innovative analytical framework where the concept of responsibility addresses how motivations for mainstreaming can be built, and the concept of social learning outcomes addresses the extent of institutional changes for biodiversity. The Finnish NBSAP processes have been able to build diverse forms of responsibility (liability, accountability, responsiveness and care) in different policy sectors by providing new knowledge, careful process design and developing institutional linkages. Despite pro-biodiversity outcomes in the targeted policy sectors, the responsibilities do not diffuse from the environmental administration to other policy sectors to a sufficient extent. Closing this ‘responsibility gap’ is a key challenge for building effective environmental policies.     

海洋中微塑料的环境行为和生态影响

微塑料一般指直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片,海洋中常见的微塑料类型主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。由于形状、颜色多变,分子量大,结构稳定,粒径范围与浮游植物相近,海洋中的微塑料很容易对浮游植物、浮游动物和其他海洋动物等产生影响。微塑料还可以为病毒、细菌提供附着载体,影响浮游植物分布,进入海洋生物消化道或进一步转移到组织中对机体产生毒性效应,甚至通过捕食作用沿食物链传递,对高等动物及人类健康造成威胁。此外,微塑料可以作为海水中痕量化学物质的吸附载体,对生物产生联合毒性。根据目前对微塑料的研究进展情况,未来应加强对海洋微塑料分离、鉴定技术的研发以及海洋微塑料的生物毒性效应和生物传递效应机制等问题的研究。     

生物活性炭法深度处理印染废水及其生物毒性的表征

采用负载经驯化后微生物的活性炭深度处理实际印染废水,研究生物活性炭系统中存在的生物相及其降解有机污染物的作用,并表征了处理后印染废水的生物毒性.结果表明,生物相中含有草履虫、轮虫及钟虫等原生动物.随着运行次数的增加,活性炭反应器在运行5次后出水的COD、NH3-N及色度去除率骤降,但是生物活性炭处理后出水的COD、NH3-N及色度去除率缓慢下降.生物活性炭能很好地降解印染废水中的苯酚类和稠环芳烃污染物.本研究中生物活性炭反应器对氨氮和COD的去除符合一级动力学方程,去除动力学常数分别为1.02和0.96.经过生物活性炭的处理可以将印染废水的生物毒性降到适于小球藻生长的水平.     

城市生活垃圾机械生物处理效果

采用机械生物处理工艺研究了淋洗水解、脱水与好氧生物干燥对城市生活垃圾的处理效果.结果表明:在淋洗水解及压榨脱水机械生物处理阶段,控制淋洗液与生活垃圾重量比2∶1,停留时间1.2 ～1.4 d条件下,生活垃圾可以减量49.7％.而过程中产生的淋滤液COD为32 939 mg/L、pH为5.1、COD∶N∶P=261∶5∶3.6,可以进行厌氧消化处理或作为碳源进行资源化利用.在好氧生物干燥阶段,通风量采用0.08 m3/min,2～3d堆体温度可升至73℃,7d左右即可产出LCV高达15 000 kJ/kg左右的高品位垃圾衍生燃料(RDF),其产率为38.2％,氯元素含量低于0.5％,重金属含量较低,满足燃料要求.     

异养硝化-好氧反硝化菌粪产碱杆菌的脱氮特性

为了对粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis No.4)的脱氮特性进行研究,提出了不同环境因子对菌株脱氮性能影响的对比实验。结果表明,该菌能利用柠檬酸钠和乙酸钠作为惟一碳源,以柠檬酸钠为碳源时脱氮活性最高,硝酸铵、氯化铵、碳酸铵和硫酸铵4种铵盐均能作为惟一氮源,而硝态氮和亚硝态氮几乎不能被该菌代谢转化;当温度在30~37℃、摇床转速超过120 r/min、p H为6~8之间时,该菌对氨氮的去除效果最好;该菌对高中低浓度的氨氮都具有很好的去除效果,对高浓度的氨氮有很好的耐受性;该菌对0%、3%盐度的适应期较短,对6%的盐度经过较长时间的适应期后,也能够快速地处理氨氮,具有良好的耐盐性。     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高p H,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

高氨氮废水与城市生活污水短程硝化系统菌群比较

短程硝化是污水脱氮工艺中的重要环节,系统中的菌群结构决定了其处理效果.为探讨短程硝化系统中的微生物对不同污水的适应性,利用细菌16S rDNA克隆文库、磷脂脂肪酸(PLFA)和定量PCR分析方法对高氨氮废水和城市生活污水短程硝化系统中活性污泥的细菌群落结构、总体微生物的多样性以及功能微生物进行了比较.克隆文库结果表明两个系统中细菌群落结构明显不同,城市生活污水中细菌种类更丰富,但两个系统的优势菌群都属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidete).磷脂脂肪酸分析结果显示高氨氮废水短程硝化系统中微生物多样性指数和均匀度指数明显低于城市生活污水.定量PCR结果表明,高氨氮废水短程硝化系统中氨氧化菌(AOB)与亚硝酸盐氧化菌(NOB)的数量都多于城市生活污水短程硝化系统;高氨氮废水短程硝化系统中AOB比NOB高3个数量级,而城市生活污水短程硝化系统中AOB比NOB高2个数量级.     

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5％左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0 kJ· mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8 kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8 kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.     

化学铁盐辅助除磷对生物除磷的影响研究

化学辅助除磷有助于污水厂实现磷达标,但其对生物系统存在潜在的影响。针对除磷药剂对生物除磷过程的影响展开研究,选用硫酸亚铁进行化学辅助除磷。药剂形成的化学污泥干扰生物除磷过程且成分复杂,故以磷酸铁、氢氧化铁模拟化学污泥,由钾离子、K/P摩尔比计算出同步除磷中的生物除磷,来探讨化学污泥对聚磷菌释磷/吸磷过程的影响。结果表明,连续投加硫酸亚铁使聚磷菌的释磷量、吸磷量降低;系统中磷酸铁含量0.075 mmol/L时聚磷菌的释磷和吸磷能力提高了约25%,磷酸铁含量0.15 mmol/L时对聚磷菌吸磷有抑制作用;氢氧化铁对聚磷菌释磷、好氧初期吸磷均有抑制作用。生物污泥与化学污泥存在交互作用。