新烟碱类杀虫剂吡虫啉和啶虫脒对人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞的毒性作用

吡虫啉和啶虫脒是目前使用较广的2种新烟碱类杀虫剂,它们在环境、食品和人体样品中的普遍残留,对人体健康构成威胁,但目前关于其对人的神经毒性仍知之甚少.本文以人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞为模型,采用体外细胞实验,研究不同浓度吡虫啉和啶虫脒暴露对细胞活力、细胞形态、烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)α7亚基的mRNA和蛋白表达、乙酰胆碱酯酶活性以及氧化应激的影响,为这2种杀虫剂的健康风险评价提供依据.实验中,先将SK-N-SH细胞分别暴露于不同浓度的吡虫啉和啶虫脒24 h,通过测定细胞活力,确定2种杀虫剂的10％抑制浓度(IC10)值.在此基础上,设定3个梯度的低暴露浓度(0.01、0.1和1 mmol· L-1)和溶剂对照,研究吡虫啉和啶虫脒对SK-N-SH细胞其他指标的影响(暴露24 h后).细胞活力、氧化损伤和乙酰胆碱酯酶活性分别用相应的试剂盒测定,细胞形态用倒置光学显微镜观察,nAChRs α7亚基的mRNA和蛋白表达分别用RT-qPCR和Western Blot测定.结果 表明,吡虫啉和啶虫脒的IC10值分别约为1.5 mmol· L-1和2.0 mmol· L-1.1 mmo1·L-1吡虫啉对nAChR α7的mRNA表达和蛋白表达均显著提高,对乙酰胆碱酯酶活性有显著抑制,并引起细胞显著的氧化应激(P＜0.05).0.1 mmol· L-1吡虫啉对乙酰胆碱酯酶活性有显著抑制(P＜0.05).1 mmol· L-1啶虫脒对nAChR α7的mRNA表达和蛋白表达均有显著提高(P＜0.05).为进一步揭示吡虫啉的影响,对0.1 mmol· L-1吡虫啉暴露组和溶剂对照组细胞进行了转录组分析,发现吡虫啉暴露对一些神经退行性疾病相关基因及其他一些重要通路相关基因有显著影响.本研究证明,吡虫啉和啶虫脒在非致死浓度条件下会对细胞产生一系列显著影响,吡虫啉的影响大于啶虫脒.     

基于生态效益的武汉城市圈土地利用结构优化

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。以武汉城市圈为研究区,基于2002～2009年土地利用变更调查汇总数据,引入土壤有机碳储量和土地利用绿当量两个生态指标,评价了城市圈发展不同阶段土地利用结构的生态效益;并通过TOPSIS模型对历年土地利用结构生态合理度进行了评价。在此基础上,以经济效益和生态效益的最大化为目标,构建了2020年多目标优化模型,获得了符合城市圈发展需求的土地利用结构优化方案,呈现“四增三减三稳定”的数量格局,且生态效益指标和生态合理度均呈正向的发展趋势;进而提出了土地资源可持续利用的建议。研究结果对武汉城市圈土地利用总体规划修编、土地利用调控方案的优化以及土地可持续利用具有重要指导意义     

中国农田肥料N2O直接和间接排放重新评估

农田肥料(氮肥、复合肥、有机肥)是我国N₂O最大的排放源,其估计直接决定了排放总量的可靠性.为此,重新评估了中国农田肥料N₂O的直接和间接排放,选择2008年县域尺度活动数据、具有空间分异性的本土排放因子和参数来重新评估其排放规模、结构、空间格局及不确定性;通过与IPCC、EDGAR等国内外研究结果的对比分析,阐述该排放清单的可靠性和全面性.结果表明,2008年我国农田肥料N₂O排放总量为617.1 Gg(处于213.7~1149.2 Gg之间),其中,氮肥直接排放为458.8 Gg(74.5%),有机肥直接排放为121.0 Gg(19.6%),挥发沉降和淋溶径流造成的间接排放分别为28.0 Gg(4.5%)和9.3 Gg(仅占1.5%左右).排放集中在华北平原、东北的松辽平原、华中的淮河流域和四川盆地,以及华南的珠三角、雷州半岛和台湾地区的县(区、市、旗),主要分布在江苏(52.4 Gg)、四川(48.0 Gg)、湖北(43.2 Gg)、广东(40.8 Gg)、河南(39.6 Gg)、安徽(38.4 Gg)、湖南(31.6 Gg)、山东(28.9 Gg),其累积规模为全国总量的52%,其中,近50%的贡献源于164个县(区、市、旗).本排放清单具有更高的准确度和空间分辨率,而基于IPCC (2006)排放因子及参数的估计排放总量高估了约8.3%,对直接排放和间接排放则分别低估了12.5%和高估了330%.此外,在空间格局上还表现出高值区低估和低值区高估的特点,在491和1225个县(区、市、旗)的相对偏差超过了100%和50%,特别指出的是,间接排放在大部分县(区、市、旗)的相对偏差达到135%左右.     

中国人-地碳源汇系统空间格局演变及其特征分析

论文从人-地结合视角看待碳移动问题,根据2001—2009 年遥感数据和能源数据,分别计算各省碳排放和碳吸收量,引入流动比率,从而划分出高碳源地、低碳源地和碳汇地,结合标准差椭圆进一步分析人-地碳源汇系统离散和聚集趋势,进而得出人-地碳源汇系统空间格局演变及其特征。研究表明：①高碳源地主要集中在华北地区和上海地区,作为高碳源地的华北地区呈逐步向外扩张趋势,低碳源地主要在华东地区、华中地区和广东地区,呈现不断向西、南方向扩散趋势,碳汇地主要在西北、东北和西南地区;②高碳源地从点状式分布逐步向外扩散,到2009 年呈现华北两端聚集,上海突出的类三角形结构,低碳源地呈现华中和华东两端聚集,广东、吉林突出的类四边形结构,而碳汇地基本是在外围包围低碳源地,人-地碳源汇系统呈现逐级由上至下态势,高碳源地不断由内向外扩散,低碳源地不断转变成高碳源地,同时碳汇地也不断转变成低碳源地;③2001—2009 年高碳源地标准差椭圆位于华东和华北地区,分布格局呈西北—东南格局,范围在2005 年之前基本不变,2005 年之后逐步扩大;2001—2009 年低碳源地标准差椭圆主要集中在华东和华北地区,分布格局从“东北—西南”到“西北—东南”,再到“东北—西南”,最后又回到“西北—东南”,低碳源地在主轴和辅轴上分布不断分散,2001—2003 年间变化最大,2003 年之后变化幅度减少;2001—2009 年期间碳汇地系统呈东北—西南分布格局,且椭圆整体位于中国东部和中部地区,碳汇地系统在此期间并没有出现较大的波动。     

中国居民碘营养健康风险评估

我国碘元素的天然分布极不均匀,因此对地域差异缺乏考虑的全民食盐加碘政策(USI)并非碘缺乏病的最适宜的防控策略,甚至还增加了"碘过量"导致的潜在健康风险。近年来,中国卫生部多次调整食盐加碘政策,但亟需从健康风险评估的角度对该政策进行科学的论证和解读。通过解析全国碘缺乏病监测数据中8～10岁儿童尿碘浓度的数据,采用有阈值的剂量效应曲线,评价了中国居民碘营养健康状况,并计算出全国31个省级地区8～10岁儿童因碘过量导致的"亚临床甲状腺功能减低(亚甲减)"的发病率,最后利用5%基准剂量(benchmark dose,BMD),并结合我国居民膳食营养结构的调查结果,提出了考虑地域差异的分层次的食盐加碘量推荐值上限。研究表明,我国居民尿碘浓度分布有明显的区域性特征,尿碘浓度几何平均值和几何标准差分别为168.17和2.24μg·L-1,由于碘摄入过量导致的亚甲减发生率为4.00%。低水碘地区(水碘浓度低于150μg·L-1)的食盐加碘量推荐值上限为29.62mg·kg-1;中、高水碘地区(水碘浓度高于150μg·L-1)的居民通过非碘盐途径摄入的碘量已高于日可耐受最大摄入量,不宜再食用加碘食盐。这些结果基本支持了我国调整后的现行食盐加碘政策,即各地区根据当地人群实际碘营养水平,选定适合本地的食用盐加碘量。     

松辽流域生态流量赤字及其成因

水资源的过度开发导致了水短缺和水生态退化,因此,提供适宜的生态流量对维护河流健康具有重要意义.以往研究聚焦断面尺度的生态流量及其保障程度,尚未有效剥离上游子流域的影响.本研究以松辽流域为研究对象,运用VMF法、Tessmann-adapted法和Smakhtin-adapted法3种水文学法核算二级水资源区生态流量及1...     

退耕还林工程对黄土高原土地利用/覆被变化的影响——以陕西省安塞县为例

退耕还林工程(Sloping land conversion program, SLCP)可快速改变土地利用/覆被格局。论文以黄土高原典型沟壑区--陕西省安塞县为例,利用MSS/TM/ETM+卫星遥感影像,获取研究区6个时期土地利用/覆被的时空信息,通过统计模型,定量分析了研究区SLCP对土地利用/覆被格局的影响。草地、耕地及林地为研究区三大主要土地利用/覆被类型,研究区土地利用/覆被变化整体处于不平衡态势;整个研究时段内,耕地先增后减,整体减少38.4%;林地先减后增,整体增加4.36%;灌木林地和草地减少,而未成林造林地快速增加;SLCP显著加强了耕地的递减趋势,并大幅增加了未成林造林地面积,至2010年未成林造林地面积显著大于天然林地的面积。这些变化可能具有降低土壤侵蚀与产流量、改善土壤结构、增加土壤碳吸收等效应;SLCP能提高农民收入,且大部分农民支持SLCP;但其负面效应亦不可忽视。研究将有助于对SLCP效应的全面理解,并可为该区生态恢复工程的规划与决策及生态环境保护提供参考。     

离子强度、pH对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响

采用重力沉降法,根据司笃克斯(Stokes,1945)定律结合分速离心法提取两种粒径等级的自然土壤胶体样品.利用美国EPA批处理实验方法,进行一系列实验室静态吸附、解吸实验,并获取相应的动力学解离/沉积曲线以及热力学等温平衡解吸/吸附曲线.通过对土壤胶体释放/沉积速率、解离效率和解吸因数等行为因子的定量解析,描述自然土壤胶体的释放、稳定、沉积/分配动力学和热力学行为,考察土壤水溶液pH/离子强度、胶体粒径因素对土壤胶体释放、分配沉积行为的影响.实验结果表明,环境溶液pH的增大及离子强度的减小对土壤胶体的稳定和释放起促进作用,但对胶体向土壤颗粒中的沉积过程是不利的.pH和离子强度条件能够改变土壤胶体表面带电荷状态,改变土壤胶体与土壤介质表面吸附排斥作用力的大小,提高或降低土壤胶体与介质表面的碰撞接触效率,从而表现出土壤胶体在土壤介质中的沉积分配行为上的变化.粒径大小对土壤胶体的释放沉积行为影响明显.大粒径土壤胶体颗粒较小粒径颗粒更容易向土壤介质表面分配沉积.由此可知,土壤介质对土壤胶体持有和吸附的能力是与胶体颗粒粒径大小密切相关的,这主要是因为颗粒粒径大小能够有效的影响胶体颗粒与介质表面间的反应能量.土壤胶体沉积分配动力学曲线揭示,土壤胶体向土壤介质的分配过程是一个动态变化过程,土壤介质对土壤胶体的持留吸纳能力随时间而逐渐减弱.分配系数被证实是表征和分析土壤胶体沉积分配过程受环境物理化学因素影响的有效过程因子.     

基于高光谱特征提取的藻类叶绿素a反演模型

选取自然界中分布较广泛的小球藻和铜绿微囊藻为研究对象,进行室内藻类光谱试验,同步测定其ρ(叶绿素a),并分别建立基于混合高斯函数的小球藻和铜绿微囊藻高光谱信息模型. 在此基础上,利用模拟退火算法实现模型的非线性参数拟合,提取这2种藻的高光谱特征,通过非线性回归分析,反演得到分解后的高光谱信息模型的峰高(h_i)与ρ(叶绿素a)的定量模型,实现对水体中小球藻和铜绿微囊藻ρ(叶绿素a)的预测. 结果表明:藻类高光谱特征提取算法能有效揭示小球藻和铜绿微囊藻的光谱本质特征,并得出相应的小球藻和铜绿微囊藻叶绿素a反演模型.      

土壤中锁定残留芘在体外消化系统中的生物可给性（Oral Bioaccessibility of Bound Residue of Pyrene in Contamination Soils Determined by an in Vitro Gastrointestinal Model）

体外消化过程可能导致土壤中憎水有机污染物提取量增加.论文采用3种有机质含量不同的土壤进行体外消化实验,目的在于验证如下假设:土壤中部分锁定残留芘可以在人体消化系统中释放出来,若不考虑这部分贡献,常规提取方式获得的土壤污染浓度可能低估污染土壤口摄风险.研究结果证实:经体外消化的土壤的总芘提取量显著高于未经消化样品,其差别与土壤有机质含量有关.消化液中的胆汁盐是造成锁定残留芘释放的关键成份.在特定范围(2~20mg·mL-1)内,提取效率不受胆汁盐浓度影响.胆汁盐作用下锁定残留芘的释放为一次动力学过程.