红球菌跨膜运输荧蒽的差异膜蛋白分析

提取不同时间荧蒽诱导下红球菌BAP-1分泌的膜蛋白,利用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ技术）结合液相二级质谱对差异膜蛋白进行聚类以及生物信息学分析.旨在从蛋白质层面上研究红球菌BAP-1跨膜运输荧蒽过程中起关键作用的膜蛋白种类及其作用机制.结果共鉴定到172个差异膜蛋白.通过差异膜蛋白的COG和GO功能分析,发现荧蒽的加入主要影响了红球菌BAP-1细胞膜上与能量、转运相关的膜蛋白.ABC转运蛋白和TonB依赖转运蛋白作为微生物主要的载体蛋白对BAP-1跨膜运输荧蒽起到了重要作用.过氧化氢酶和超氧化物歧化酶在第6d有一个显著上调,作为抗氧化防御机制来保护微生物.各种膜蛋白在不同阶段发挥着各自作用,这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控红球菌BAP-1的跨膜运输过程.     

基于iTRAQ技术荧蒽降解菌的比较蛋白质组学分析

提取荧蒽不同诱导时间的红球菌BAP-1蛋白,应用iTRAQ技术结合LC-MS/MS对差异蛋白进行聚类以及生物信息学分析,以研究荧蒽高效降解菌的蛋白功能调控机理.结果表明：共鉴定到796个差异蛋白（差异倍数为2）,其中表达上调的有613个,表达下调的有183个.3个比对组（3d/1d、6d/1d和8d/1d）共同差异表达蛋白为111个（上调56个,下调55个）.通过COG、GO富集和pathway富集分析后发现绝大部分差异蛋白参与代谢和能量产生过程.在荧蒽诱导下上调关键蛋白有细胞色素C、三磷酸腺苷合成酶、二磷酸核苷等激酶,还有一些结合蛋白、脱氢酶、核糖体蛋白和趋化性蛋白等;下调显著的是5-甲基四氢蝶酰三谷氨酸-同型半胱氨酸甲基转移酶.这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控荧蒽降解菌的一系列生命活动.     

外加碳源对红球菌IcdP1降解荧蒽的特性研究

从受多环芳烃(PAHs)污染的河道底泥中筛选分离、纯化得到一株荧蒽降解菌,经形貌分析和16S r DNA序列分析后确定该菌株为红球菌属Rhodococcus sp.,命名为Icd P1。之后对该菌株降解荧蒽性能进行了系统研究。结果表明,当荧蒽浓度为50 mg/L时,Icd P1在培养42 d后对荧蒽降解率可到达31.69%。投加"蒽-菲"混合物、葡萄糖、麦芽糖、腐殖酸(HA)等外加碳源可以不同程度强化Icd P1降解荧蒽的能力,其中投加葡萄糖对红球菌降解荧蒽的强化效果最好,且荧蒽去除率和红球菌生物量之间的线性相关关系最好,说明葡萄糖最适合作为该红球菌降解荧蒽的共代谢基质。动力学分析表明,无论是否添加葡萄糖作为外加碳源,红球菌Icd P1对荧蒽的降解都符合一级动力学降解模型,但葡萄糖的加入大大提高了Icd P1菌对荧蒽的降解速率。     

稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合¹³C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0～1 cm)和还原层(1～5 cm)外源新鲜有机碳(¹³C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH₄)₂SO₄]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO₂和¹³C-CO₂累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和¹³C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总¹³C-PLFAs丰度均无显著影响...     

城市隧道汽车尾气中多环芳烃排放特征的研究

对广州市珠江隧道进行了汽车尾气中颗粒相多环芳烃(PAHs)的排放因子测试,研究了汽车组成、交通流量、隧道内微气象及PAHs成分和浓度水平,采用质量平衡模型和多元线性回归方法计算了8种车型共14种PAHs的综合排放因子.结果表明,汽车尾气颗粒相PAHs的主要检出物为萘、苊烯、苊、蒽、菲、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、、苯并[a]芘、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-c,d)、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,I)苝等14种成分,隧道进口处PM₁₀中∑PAHs浓度为(5.000±1.762)μg/m³,隧道出口处PM₁₀中∑PAHs浓度为(27.067±3.602)μg/m³,其中四环以上的PAHs含量占74.9%.在平均车速为46km/h条件下,隧道内机动车尾气颗粒物中∑PAHs平均排放因子高达16.20³mg/(km·辆),其中各PAHs化合物排放因子均超出欧洲或美国的100倍以上.     

双室微生物燃料电池利用乙酸钠和淀粉产电研究

研究了厌氧活性污泥接种的双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs) 分别供给以乙酸钠和淀粉为底物的人工配水的产电情况和有机物去除效果. 结果表明,MFCs中能量的输出与底物的种类有关,使用乙酸钠和淀粉达到的最大输出电压分别为0.43和0.39 V,最大功率密度分别为36.03和 6.32 mW/m2,简单底物的输出电压和功率密度高于复杂底物. MFCs在产电同时还可有效去除水中的有机物,288 h时以乙酸钠和淀粉为底物的MFCs中TOC的去除率分别为91.15%和83.20%,NH₃-N的去除率分别为90.31%和86.20%. 扫描电镜发现,2种底物下MFCs阳极表面的微生物形态差异显著,以乙酸钠为底物的MFCs阳极表面生物相主要为杆菌和弧菌;以淀粉为底物的阳极表面主要是球菌,表明不同底物条件下MFCs中所形成的微生物优势种群也不同.      

多环芳烃对卤虫无节幼体的光诱导毒性

以卤虫Ⅱ～Ⅲ龄无节幼体为实验材料,在实验室内研究4种多环芳烃的光诱导毒性,比较了在有紫外(UV)和无UV照射条件下多环芳烃对卤虫幼体的存活和几种生理生化指标的影响.结果表明:UV辐射(UVA:476 μw·cm-2;UVB:6.5 μW·cm-2)明显提高了菲、蒽、荧蒽和芘对卤虫幼体的毒性,其24 h LC50值分别是无UV照射条件下LC50值的1/139、1/182、1/102和1/88.UV照射诱导了荧蒽对卤虫幼体的氧化损伤,过氧化物酶(POD)对荧蒽的光诱导毒性较超氧化物歧化酶(SOD)敏感;卤虫幼体的丙二醛(MDA)和Na ·K -ATPase是衡量荧蒽光诱导毒性的较敏感参数.     

平邑甜茶根毛细胞离子流动性对PAHs胁迫的响应

以苹果砧木-平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd）幼苗为实验材料,采用营养液栽培,利用非损伤微测技术,研究多环芳烃（PAHs）中荧蒽和苯并（b）荧蒽胁迫处理对平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺、K⁺、H⁺流速的影响.结果表明：（1）经荧蒽及苯并（b）荧蒽胁迫处理后,平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺平均流速由对照的（-63.53±9.30）pmol/（cm²×s）分别增加到（+62.85±10.00）pmol/（cm²×s）、（91.33±19.72）pmol/（cm²×s）;K⁺流速平均值由基础流速（-60.56±14.56）pmol/（cm²×s）分别增至（+32.60±5.44）pmol/（cm²×s）、（+36.76±5.23）pmol/（cm²×s）;H⁺平均流速由对照的（+44.38±5.19）pmol/（cm²×s）分别降低至（-0.72±0.055）pmol/（cm²×s）、（-6.34±0.79）pmol/（cm²×s）.经荧蒽及苯并（b）荧蒽处理,根毛细胞表面Ca²⁺、K⁺、H⁺流动性发生明显逆转.Ca²⁺、K⁺表现为外排趋势,且外排量逐渐降低,最终趋于稳定;H⁺表现较稳定的内吸趋势.（2）苯并（b）荧蒽胁迫对平邑甜茶幼苗根毛细胞离子流动性造成的毒性效应高于荧蒽.说明PAHs胁迫会破坏植物根毛细胞离子流动性,影响植物正常生长,为深入研究植物受PAHs胁迫所产生的响应提供理论依据.     

珠江三角洲地区大气气溶胶中有机污染物背景研究

选择肇庆市鼎湖山自然保护区为珠江三角洲大气气溶胶有机污染评价的区域性环境背景．研究结果表明,珠江三角洲地区大气气溶胶中优控多环芳烃背景值萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并（ghi）分别为n.d.、n.d.、tr.、0.14、tr.、0．39、0.53、0.19、1.05、1.82、1.41、0.02、2.29、0.53和2．44ng/m³,总量为10.80ng/m³,其来源主要为高等植物排放.     

异烟酸铜磁力搅拌微固相萃取-气相色谱法测定土壤中多环芳烃

建立了膜保护异烟酸铜微固相萃取的样品前处理方法,并采用气相色谱氢火焰离子化检测器对土壤中的痕量荧蒽(Flt)、苯并［b］荧蒽(BbF)、苯并［k］荧蒽(BkF)、苯并［a］芘(BaP)进行了测定. 考察了水温、萃取时间和超声洗脱时间等对萃取效果的影响. 结果表明:在最佳试验条件下,Flt的检出限为1.0 ng/g;BbF,BkF和BaP的检出限为2.5 ng/g. Flt的线性范围为2.5～500.0 ng/g;BbF,BkF和BaP的线性范围均为12.5～500.0 ng/g. 相对标准偏差(RSD)为4.4%～13.7%(n9). 采用该方法分析了2种实际土壤中的4种多环芳烃,回收率为34%～90%.      

联苯代谢对微生物的生长胁迫及分裂抑制

以联苯/多氯联苯降解菌株R04（Rhodococcus sp.R04）和几种模式微生物为研究对象，利用高效液相色谱、荧光显微镜、扫描电子显微镜等分析微生物在联苯及其代谢物培养条件下细胞分裂和形态的变化.结果表明联苯及其代谢产物对红球菌R04和几种模式微生物细胞的分裂有抑制作用，并对部分微生物形态有影响.与前体-联苯及其代谢产物2-羟基-6-酮基-6-苯基-2，4-己二烯酸相比，2，3-二羟基联苯对G⁺、G^-细菌，或是酵母细胞分裂都有较强的抑制和形态的改变.2，3-二羟基联苯导致R.R04和缺陷型R.R04细胞形成不完整隔膜的比例增加；造成96.4%的大肠杆菌BL21细胞表面凹陷，胞质内容物流失，菌体体积缩小；导致枯草芽孢杆菌89.6%的细胞体积明显缩小；导致金黄色葡萄球菌基本没有细胞能形成完整的分裂隔膜；导致红酵母细胞能进行出芽生殖的比例从64.2%降低到19.3%，但对其细胞形态无明显改变.联苯代谢物2，3-二羟基联苯对红球菌R04及其它微生物细胞分裂和增殖的抑制作用比其前体-联苯强，建议在研究环境化合物与微生物互作时，应考虑环境化合物代谢的毒性效应.     

中国菌糠露天焚烧污染物排放时空分布特征

基于我国2000~2017年食用菌年产量数据,采用排放因子法估算了菌糠露天焚烧的污染物排放量,利用Mann-Kendall法和聚类分析法分析了排放量的时空分布特征,使用回归分析法预测了污染物的排放趋势.结果表明：（1）2000~2017年全国菌糠露天焚烧污染物排放量持续上升,PM_2.5、CO₂、CO、CH₄、NMVOCs、PAHs、NO_x、SO₂累积排放量分别为1.40×10⁶,3.48×10⁸,1.99×10⁷,8.43×10⁵,2.08×10⁶,3.00×10⁴,6.34×10⁵,8.29×10⁴t;（2）污染物排放量较高的省区包括山东、黑龙江、浙江、湖南、江苏、福建和河南,排放量较低的省区包括贵州、宁夏、天津、北京、新疆、重庆、甘肃;（3）预计2021年菌糠焚烧污染物总排放量高达4.25×10⁷t,其对生物质焚烧污染物总排放量的贡献率约为19.82%.我国菌糠露天焚烧污染物排放规模较大,应予以重点关注.     

高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)草甸植物对土壤氮素利用的多元化特征

论文以藏嵩草草甸为研究对象,利用¹⁵N 同位素标记技术,野外原位定量研究高寒藏嵩草草甸7 个主要植物种对土壤有机氮（甘氨酸）和无机氮（铵态氮、硝态氮）的吸收,以证明不同植物对土壤氮素吸收的生态位分化特征。结果表明：① 高寒藏嵩草草甸7 种植物δ¹⁵N天然丰度值为0.840‰～5.015‰,变异范围为4.175‰,地上组织氮浓度为14.38～23.31g·kg^-1;② 从7 种植物吸收土壤甘氨酸、铵态氮和硝态氮的比例看,草地早熟禾偏好吸收土壤有机态氮,其体内氮的36%来源于土壤甘氨酸。冷地早熟禾和雅毛茛吸收土壤无机氮的能力最强,其体内氮的41%～43%来源于铵态氮。溚草偏好吸收土壤硝态氮,其体内氮的35%来自于硝态氮。③ 优势植物藏嵩草、华扁穗草和黑褐苔草对¹⁵N-Gly、¹⁵N-NO₃^-和¹⁵N-NH₄⁺的吸收均较低,仅为0.085～0.475 μmol ¹⁵N·g^-1 DW,表明这3 种莎草科植物不能有效吸收土壤中的甘氨酸和无机氮源。④ 高寒沼泽湿地生态系统中,不同植物种对土壤氮素的吸收存在差异和多元化的特点,其中莎草科植物对土壤氮的利用较低,而早熟禾、溚草禾本科牧草及双子叶植物雅毛茛以土壤无机氮和可溶性有机氮作为氮源。     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

淀粉废水生产微生物絮凝剂及发酵动力学特征

以淀粉生产废水为原料制备微生物絮凝剂,考察了外加磷酸盐、氮源对微生物絮凝剂产量和絮凝活性的影响,分析了絮凝菌的生长与代谢特征,检测了发酵过程中pH值、COD、氨氮、及总磷的变化规律,分别利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合,并探索了微生物絮凝剂对淀粉废水的絮凝沉降性能.结果表明,外加6g/L的磷酸盐（K2HPO4：KH2PO4=2：1,w/w）和2g/L的尿素,所制备微生物絮凝剂的产量和絮凝活性分别显著提高至0.96g/L和92.8%.在对数生长期,菌体干重、细胞浓度OD₆₀₀和菌落数分别迅速增加至1.58g/L、0.86和5.3×10⁷cfu/mL,淀粉废水培养基的COD、氨氮、总磷分别由7836、975、712mg/L迅速降低至1736、188、146mg/L. 絮凝菌发酵结束后,发酵培养基的pH值由6.8略降至6.5.絮凝菌代谢获得的微生物絮凝剂中多糖含量为96.2%,基本不含蛋白质.Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.此外,本实验制备的微生物絮凝剂在投加量为30mg/L时,能够去除淀粉废水中48.6%的COD和71.9%的浊度.     

利用休止细胞法选择性脱除燃料油中有机硫

红球菌(Rhodococcus sp .)FS-1菌株能通过专一性断裂C—S键的途径脱除二苯并噻吩 (DBT)中的有机硫作为自身生长需要的硫源 ,从而降低油品中的硫含量 .本文利用该菌的休止细胞对DBT和柴油的脱硫活力进行了研究 .结果表明 ,该菌株对DBT及柴油中的有机硫均有良好的选择性脱除作用 .DBT浓度为0.5～1.0mmol/L、油水比例为 1:5时 ,脱硫效果最佳 .采用二次脱硫法可使柴油脱硫率达85%以上 ,证明FS-1能有效脱除柴油中的有机硫 .烃质组分的气相色谱分析表明 ,FS-1作用前后的柴油烃类组分基本没有改变 ,说明该菌的脱硫作用是特异性针对硫原子的 ,不会破坏柴油的有效成分 .     

广西典型岩溶水系统环境中222Rn的分布及指示意义

放射性同位素氡222是来源于地层中铀衰变生成的惰性元素.由于其半衰期只有3.82d，且其活度在地下水和地表水中差异显著，近年来氡在水文学中的应用日渐兴起.但²²²Rn在岩溶环境中的分布和行为特征少有研究.以广西三个典型岩溶水系统为例，研究²²²Rn在包气带、非饱和带和饱水带中的浓度分布和指示意义.发现²²²Rn在上部包气带中的活度不足500Bq/m³，但在非饱和带中有局部异常高区，与局部小地质构造的分布有关.在饱水带中，地下水的滞留时间、不同地下水组分的混合和氡运移的距离等是导致²²²Rn活度差异的原因.管道介质的²²²Rn活度比裂隙介质的高；含水介质土壤覆盖层大的比土壤浅薄的普遍高.在大型岩溶水系统的排泄区，地下水补给河流，河流也可能短暂反补地下水，由于地下水和河流²²²Rn的差异显著，²²²Rn可能成为地下水-地表水相互作用研究的理想示踪剂.     

中国南方乡村黑碳稳定同位素特征及来源解析——以江西于都为例

于2018年冬季（1月）和夏季（7月）在中国南方江西于都某偏远乡村采集PM_2.5样品,分析PM_2.5中BC浓度及其稳定碳同位素（δ¹³C_BC）,水溶性离子浓度.结果表明,采样期间BC在冬季和夏季平均浓度分别为（1.3±0.8）,（0.8±0.3）μg/m³,δ¹³C_BC在冬季和夏季平均值分别为（-25.8±1.6）‰和（-26.3±0.7）‰,两者整体呈现冬季高夏季低趋势,可能受到不同来源影响.相关性分析和贝叶斯模型源解析结果表明：冬季受生物质燃烧贡献最大为44.3%,其次机动车尾气和煤燃烧,分别为29.3%和26.4%;夏季受机动车尾气贡献最大为58.5%,其次生物质燃烧和煤燃烧,分别为28.8%和12.7%.后向轨迹表明,中国南方乡村的BC可能受到城市污染区域的长距离输送影响.     

喀斯特小流域黄壤硫同位素组成特征——对环境过程和效应的指示

用连续提取方法分析了黄壤中总硫、SO₄^2-、总还原态硫（TRS）和有机硫的硫同位素组成,探讨黄壤中硫的迁移转化过程及其环境效应.有机硫是主要的硫形态,SO₄^2-是主要的无机硫形态.TRS具有最低的δ³⁴S值,同时SO₄^2-和TRS的δ³⁴S值随剖面加深而平行地增大指示黄壤中存在SO₄^2-异化还原过程.黄壤剖面中总硫和有机硫的δ³⁴S值先增大后降低与有机硫矿化及有机硫组分的迁移和底层吸附有关.生物滞留后剩余SO₄^2-的吸附、解吸、淋溶迁移及深层吸附与累积导致剖面中SO₄^2-的δ³⁴S值先增大后明显降低.酸沉降下剖面中SO₄^2-的吸附、解吸和淋溶迁移可引起黄壤酸化.值得关注的是,酸沉降输入的SO₄^2-主要以有机硫和吸附态SO₄^2-滞留在黄壤中,则在硫的年沉降速率大幅降低后,在较长时期内,黄壤中有机硫矿化和吸附态SO₄^2-解吸可能释放大量SO₄^2-进入地表和地下水体,与之相关的土壤理化性质变化和水体化学组成改变等方面的环境效应值得关注.