Formation of polyester blends by a recombinant strain ofPseudomonas oleovorans: Different poly(3-hydroxyalkanoates) are stored in separate granules

WhenPseudomonas oleovorans (GPo1) is grown on sodium octanoate under ammonium limiting conditions, it is able to accumulate a copolyester consisting of medium chain length 3-hydroxyalkanoic acids (PHA_m). 3-Hydroxybutyrate is only incorporated in trace amounts. WhenP. oleovorans is equipped with the PHB biosynthetic genes ofAlcaligenes eutrophus (GPo1[pVK101::PP1]), it forms a polyester containing major amounts of 3-hydroxybutyrate. The resulting polymer however is a blend of PHA_m and PHB, rather than a copolymer of 3-hydroxybutyrate and medium chain length 3-hydroxyalkanoic acids [11]. To establish whether PHA_m and PHB molecules are stored in the same or separate granules by this recombinantP. oleovorans strain, we studied polymer forming cells by freeze-fracture electron microscopy. This approach is possible because previous freeze-fracture electron microscopy studies on PHA_m and PHB accumulating strains have shown that PHA_m and PHB granules can be distinguished from each other: PHA_m granules from mushroom-like structures, whereas PHB granules from needle structures during freeze-fracturing. In this paper we show that stationary phase cells of GPo1[pVK101::PP1] contained both mushroom and needle-like structures, indicating that PHA_m and PHB chains were stored in separate granules. To be able to determine whether the separation of PHA_m and PHB is complete, the respective granules were separated on sucrose gradients. A total cell extract of GPo1[pVK101::PP1] which was subjected to sucrose gradient centrifugation revealed two white bands of different densities: the upper band with a density of 1.05 g/mL consisted exclusively of PHA_m granules, while the lower band with a density of 1.19 g/mL consisted of PHB granules only. Thus, when bacteria synthesize both PHA_m and PHB, the resulting polymer chains are segregated completely and stored in separate granules.     

废水生物强化中基因工程菌的流失和环境生存状况研究

在废水生物强化处理中,基因工程菌从生物反应器向环境的流失会造成潜在生态风险.在传统活性污泥法反应器(CAS)和膜一生物反应器(MBR)中,考察了1株降解阿特拉津基因工程菌的流失和流失后在模拟自然环境中的生存状况.结果表明,基因工程菌在接种初期从反应器中流失的密度最大.在接种密度为1010CFU/mL时,CAS的最大流失密度接近接种密度,MBR的最大流失密度仅有102CFU/mL.在模拟自然环境中,流失密度是决定基因工程菌生存状况的主要因素.在CAS出水1010CFU/mL流失密度下,高种群密度基因工程菌在水体和土壤中生存时间较长(30 d以上),潜在生态风险较高;在MBR出水102CFU/mL流失密度下.基因工程菌在水体和土壤中很快衰亡,潜在生态风险较小.环境条件对基因工程菌生存状况具有影响,提高土壤的含水率、有机质含量以及环境选择压力的存在有利于基因工程菌生存.     

新乡市地表水体HCHs和DDTs的分布特征及生态风险评价

为了解新乡市地表水中HCHs和DDTs的分布特征及生态风险,采集新乡市18个地表水样并测定其中HCHs和DDTs的含量,采用概率密度函数重叠面积法和安全阈值法评价了HCHs和DDTs的生态风险.结果表明,新乡市地表水中HCHs和DDTs的质量浓度范围分别为1.28~49.2 ng·L-1和0.42~12.3 ng·L-1,与世界各地的地表水中HCHs和DDTs残留质量浓度相比属于中等污染水平.异构体比值表明HCHs污染的主要来源是林丹的使用,而DDTs的残留来源于工业品DDTs的使用.生态风险评价基于DDD、γ-HCHs和p,p'-DDT的暴露浓度以及相应的毒性数据,概率密度函数重叠面积法和安全阈值法均表明了这3种有机氯农药中DDD的风险最大,其次是γ-HCHs,p,p'-DDT的生态风险最小;安全阈值法进一步表明DDD、γ-HCHs和p,p'-DDT超过影响10%水生生物的概率分别为10.2%、5.94%和0.01%.     

滇黔桂地区土壤有机碳储量与影响因素研究

土壤有机碳(SOC)库在陆地生态系统中具有重要作用.由于土壤剖面数量和采用的土壤图比例尺等的限制,目前土壤有机碳库估箅尚存在很大不确定性.为了提高SOC库估算的精确性,利用798个土壤剖面及1:50万土壤图估算了滇黔桂地区(云南省、贵州省和广西壮族自治区)的SOC储量,并采用逐步回归分析和通径分析方法分析了影响SOC密度的主要因子.结果表明,滇黔桂地区表土层(0-20 cm)和土壤剖面(0-100 cm)的SOC储量分别为4.39 Pg和10.91 Pg;SOC密度分别为56.2Mg·hm-2和139.8 Mg·hm-2.高于全国平均水平.环境因子(海拔、经度、纬度、气温和降雨)、成土母质和土地利用方式对表土层和土壤剖面SOC密度变异性的解释度分别为37.9%和30.7%;环境因子为影响SOC密度的主要因子.环境因子中.气温对SOC密度的影响大干降雨,其中气温和降雨的变化分别主要由海拔和纬度的变化引起的.除气温和降雨外,还有其它随海拔或经纬度而变化的因子也对SOC密度产生显著影响,这种影响要大于降雨的影响.     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

种植密度和降水对冬小麦田N2O排放的影响

为研究种植密度对农田N2O排放的影响和探讨N₂O排放季节性波动的原因,于1999～2000年小麦生长季在南京市郊江宁县进行了不同播种量(0、90、180和270kg/hm²)的大田试验.观测分析结果表明:在相同的气象条件和田间管理下,播种～越冬阶段的N₂O排放不受播种量的影响,返青～成熟阶段的N₂O排放通量与播种量成正比.裸地条件下的N₂O排放与播量为90kg/hm²下的排放无明显差异.造成该生长季内N₂O排放季节性波动的主要原因是降水,返青～成熟阶段的N₂O排放通量随观测日前6d的加权平均降水量呈指数增加.     

基于硫酸自由基氧化降解邻苯二甲酸二丁酯的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）在零价铁活化过硫酸盐体系中的初始降解机理进行了研究.采用B3LYP杂化泛函对分子进行结构优化和振动分析,计算得到S2O82-的过氧键键能、键长分别为129.7 kJ·mol-1和1.476 Å;活化产生SO4-·的亲电性是过硫酸盐的5—6倍,氧化还原电位也提高到+2.40 V.DBP的分子结构通过偶极矩和IR、UV-Vis光谱的特征峰得以确认;前线轨道、福井函数、双描述符的分析结果表明DBP中的C1—C11键易受SO4-·攻击;原子电荷、定量分子表面分析与C—H键解离能的计算结果说明抽H反应发生的次序为：C30 > C36 > C21 > C17 > C18 > C31,并利用Evans-Polanyi相关性预测抽H反应活化能的相对大小.基于以上结果,得到DBP与SO4-·初始反应的4条路径.     

磷肥钝化修复重金属污染土壤及其环境风险

磷肥广泛应用于农田重金属污染土壤钝化修复,但不同类型磷肥对多种重金属复合污染土壤的修复效果及其环境风险尚不明确。通过室内土壤培养和土柱淋溶模拟实验,研究枸溶性磷肥-钙镁磷肥(CMP)和水溶性磷肥-磷酸二氢钾(MPP)对重金属Pb、Cd、Cu、Zn复合污染土壤的钝化效果以及磷在土壤剖面中的淋溶损失特征。结果表明,CMP和MPP施用量(以P₂O₅计)为8 g·kg⁻¹时,Pb、Cd的钝化率分别为35.05%和71.72%、31.76%和40.99%,而Cu、Zn则出现一定程度的活化(最高达29.62%)。MPP对Pb的钝化效果显著优于CMP,但对Cd而言,2者差异不明显,且磷肥用量的成倍增加并不能显著提升钝化效果。土柱中土壤全磷、有效磷和淋溶液总磷的质量分数均随着深度(20~65 cm)递增而显著下降,且在某一深度上随着施磷量(1~8 g·kg⁻¹)的增加而显著升高。MPP在高用量下造成的磷淋溶风险显著大于CMP。采用磷肥钝化修复复合重金属污染土壤应综合重金属类型、钝化效果以及潜在的磷流失风险,选择适当的磷肥种类和用量。本研究结果可为磷肥钝化修复重金属污染土壤提供参考。     

套种条件下混合螯合剂对污染土壤Cd淋滤行为的影响

为了研究螯合剂对污染土壤Cd向下迁移的影响,对采自广东省乐昌市和清远市的2种铅锌矿废水污染水稻土（分别为中性和酸性土壤）进行100 cm土柱室外淋溶试验,研究在玉米与东南景天套种系统中,在5 mmol.kg-1土的混合螯合剂[MC∶柠檬酸∶味精废液∶EDTA∶KCl（摩尔比）=10∶1∶2∶3]的强化作用下对2种污染土壤中Cd的淋滤行为的影响.结果表明,施加混合螯合剂后第2 d,混合螯合剂能明显提高2种土壤各土层淋滤液Cd浓度;施后第8 d混合螯合剂仍能继续提高中性土壤20 cm以下土层和酸性土壤60 cm以下土层淋滤液Cd的浓度,但其活化作用均已迅速下降.施后第2 d和第8 d,2种土壤各土层的套种＋MC处理的淋滤液Cd浓度均超过国家地下水质量标准（GB/T 14848-93）.施加混合螯合剂可降低中性土壤表层全Cd量.不同处理的土壤Cd均有向下层迁移的趋势,尤其是酸性土壤,在20 cm和40 cm处不同处理的全Cd量与起始值比较分别下降了40%～58%和39%～49%,经过100 d的修复即可达到土壤环境质量标准（GB 15618-1995）.上述结果表明,施用混合螯合剂对Cd污染土壤的地下水水质存在一定的潜在污染风险.     

有机酸土柱淋洗法修复重金属污染土壤

通过室内模拟实验,采用土柱淋洗方法,研究草酸、柠檬酸、乙酸和酒石酸溶液对某电镀厂附近土壤中重金属的去除效果。探讨了淋洗剂浓度、淋洗次数和淋洗时间等对淋洗效果的影响,研究草酸淋洗前后土壤中重金属形态的变化。结果表明,淋洗过程中铬的去除效果明显滞后于铜、锌和镍3种重金属离子。1 mol/L的草酸在土水比为1∶1,淋洗5h,淋洗4次的条件下可以达到最佳淋洗效果,Cu、Zn、Ni和Cr的去除率分别是99.6%、66.98%、88.7%和18.23%。