Response of ammonia-oxidizing archaea to heavy metal contamination in freshwater sediment

It has been well-documented that the distribution of ammonia-oxidizing bacteria(AOB) and archaea(AOA) in soils can be affected by heavy metal contamination, whereas information about the impact of heavy metal on these ammonia-oxidizing microorganisms in freshwater sediment is still lacking. The present study explored the change of sediment ammonia-oxidizing microorganisms in a freshwater reservoir after being accidentally contaminated by industrial discharge containing high levels of metals. Bacterial amoA gene was found to be below the quantitative PCR detection and was not successfully amplified by conventional PCR. The number of archaeal amoA gene in reservoir sediments were 9.62 × 10~2–1.35 × 10~7 copies per gram dry sediment. AOA abundance continuously decreased, and AOA richness, diversity and community structure also considerably varied with time. Therefore, heavy metal pollution could have a profound impact on freshwater sediment AOA community. This work could expand our knowledge of the effect of heavy metal contamination on nitrification in natural ecosystems.     

Functional relationship between ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea populations in the secondary treatment system of a full-scale municipal wastewater treatment plant

The abundance of ammonia-oxidizing bacteria and archaea and their amoA genes from the aerobic activated sludge tanks, recycled sludge and anaerobic digesters of a full-scale wastewater treatment plant (WWTP) was determined. Polymerase chain reaction and denaturing gradient gel electrophoresis were used to generate diversity profiles, which showed that each population had a consistent profile although the abundance of individual members varied. In the aerobic tanks, the ammonia-oxidizing bacterial (AOB) population was more than 350 times more abundant than the ammonia-oxidizing archaeal (AOA) population, however in the digesters, the AOA population was more than 10 times more abundant. Measuring the activity of the amoA gene expression of the two populations using RT-PCR also showed that the AOA amoA gene was more active in the digesters than in the activated sludge tanks. Using batch reactors and ddPCR, amoA activity could be measured and it was found that when the AOB amoA activity was inhibited in the anoxic reactors, the expression of the AOA amoA gene increased fourfold. This suggests that these two populations may have a cooperative relationship for the oxidation of ammonia.     

Responses of ammonia-oxidizing microorganisms to biochar and compost amendments of heavy metals-polluted soil

Heavy metal pollution affects soil ecological function. Biochar and compost can effectively remediate heavy metals and increase soil nutrients. The effects and mechanisms of biochar and compost amendments on soil nitrogen cycle function in heavy-metal contaminated soils are not fully understood. This study examined how biochar, compost, and their integrated use affected ammonia-oxidizing microorganisms in heavy metal polluted soil. Quantitative PCR was used to determine the abundance of ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB). Ammonia monooxygenase (AMO) activity was evaluated by the enzyme-linked immunosorbent assay. Results showed that compost rather than biochar improved nitrogen conversion in soil. Biochar, compost, or their integrated application significantly reduced the effective Zn and Cd speciation. Adding compost obviously increased As and Cu effective speciation, bacterial 16S rRNA abundance, and AMO activity. AOB, stimulated by compost addition, was significantly more abundant than AOA throughout remediation. Correlation analysis showed that AOB abundance positively correlated with NO₃^?-N (r = 0.830, P < 0.01), and that AMO activity had significant correlation with EC (r = -0.908, P < 0.01) and water-soluble carbon (r = -0.868, P < 0.01). Those seem to be the most vital factors affecting AOB community and their function in heavy metal-polluted soil remediated by biochar and compost.     

岩溶区域水体无机氮分布及影响氮素矿化的生境

从时空角度对岩溶区不同赋存条件水体进行研究,目的为掌握无机三氮变化规律、探究影响其转换的环境条件,为喀斯特山区水资源保护与利用提供理论依据。采用标准方法检测水体氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、DO、CODcr、TP、TN等相关指标,研究表明:①自然环境越是相对封闭,三种无机氮形态总体年内变幅也越小,其中亚硝酸盐氮表现最为显著。②赋存封闭的地下水体氨氮、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮含量依次是未检出、0. 006和1. 469 mg/L,其浓度依次增高的特点与亚热带喀斯特山区地层溶蚀孔隙和漏斗等地貌形态的充分发育和淋溶土对氨氮的吸附作用是密切关联的。对于该水体亚硝酸盐氮,初秋时节出现浓度峰值,与夏季农业施肥与土壤下渗补给存在2～3个月时间滞后有关。③地表半开放水体清荷园氨氮和亚硝酸盐氮也表现为夏季含量低的特点。低温影响到AOB活性则成为亚硝酸盐氮冬季含量低的主导因素。春秋季气温回升(相比冬季)而降水不大(相比夏季),故各出现一个峰值。其硝酸盐氮曲线夏季仍然平稳,表征NOB增殖的瓶颈因素不是温度,而与溶解氧有关。④地表开放水体流仓桥河段夏季氨氮浓度低主要与降水稀释和水生植物对氨氮有最大吸收偏好有关。夏季陡变的自然环境条件(栖息环境突变、碳源不足等)和NOB自身适应环境能力差等因素,都会造成其增殖受限、硝化受阻而亚硝酸盐氮累积现象的发生。表现为亚硝酸盐氮峰值时节基本对应着硝酸盐氮低谷时段。且地表径流如要激发NOB活性,DO和环境温度的阈值分别应在4 mg/L和10℃以上。     

水中无机氮形态变化对酮洛芬光降解的影响

研究了模拟太阳光照射下水环境中不同形态氮(NO₃^-、NO₂^-和NH₄⁺)对酮洛芬(KET)光解的影响.结果表明,KET在平均波长(200~450nm)下量子产率Φ_o为0.14. NO₃^-浓度从0.01mmol/L^-增至1.0mmol/L时, KET光解速率常数从0.0109降至0.0085; NO₂^-浓度从0.01mmol/L增至1.0mmol/L时, KET光解速率常数从0.0095降至0.0069, NH₄⁺对KET的光解基本无影响. NO₃^-的光掩蔽现象对KET光解的影响起主要作用; NO₂^-则通过光掩蔽现象和羟基自由基猝灭来抑制KET的光解.同时研究了当水环境中pE值发生变化而引起水中无机氮形态转化时,不同形态氮共存对KET光解的复合影响,随着pE值的增大,KET的光解速率先减小后增大;当NO₂^-和NH₄⁺共存时,两者对KET光解的影响存在拮抗作用,这一拮抗作用也存在于NO₂^-和NO₃^-之间.     

可溶性有机质生物改性介导17β-雌二醇生物降解作用

利用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光指数对经过15d生物改性前后腐殖酸的组分和结构进行表征,并比较了生物改性前后3种腐殖酸对17β-雌二醇(E2)的结合作用;而且研究了结合后的腐殖酸介导微生物降解E2的影响.结果表明:经过元素分析后,生物改性前的腐殖酸OLHA、OLFA、OSHA和生物改性后的腐殖酸BLHA、BLFA、BSHA的(N+O)/C值分别为0.801、1.214、0.820和0.629、1.080、0.797;紫外-可见光谱分析生物改性前后的SUVA_(254)指数分别为0.146、0.023、0.073和0.179、0.036、0.011;生物改性前后荧光指数(FI)分别为:0.723、3.385、2.757和0.681、3.017、1.702.上述3种表征手段分析得出腐殖酸的极性是一致的,即改性后的腐殖酸要比改性前的腐殖酸极性小.此外,在30h内5mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的结合效率分别为31.37%、4.96%、25.86%和37.78%、6.03%、29.92%,明显发现改性后的腐殖酸对E2的结合作用增强;5 mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的30h内的生物降解效率分别为46.28%、15.96%、38.76%和51.11%、17.30%、44.33%,而且同等浓度下的腐殖酸对E2的结合作用越大其介导微生物降解E2的效果越好.     

基于Meta分析的矿业城市生态服务价值转移研究

采矿活动剧烈干扰了区域土地利用,对生态系统健康造成了严重影响。论文在综合国内若干资源型城市生态系统服务价值研究实例的基础上,提炼系列指标参数,运用Meta分析方法建立并验证了专门针对矿业城市耕地、林地、草地、水域的价值转移模型,并以河北省武安市为例估算了1987、2001和2014年的生态系统服务价值。研究结果表明：1）价值转移模型可以有效地评估矿业城市生态系统服务价值;2）武安市生态系统服务总价值呈现先增后减的趋势,2001年之后呈现快速下降状态;3）从地类面积来看,1987—2014年间武安市经济发展对生态用地产生的干扰程度为：耕地>草地>水域>林地,从服务价值角度看,干扰程度为：耕地>水域>草地>林地;4）在生态用地总面积减少的情况下,适当优化生态用地土地利用结构可以提高生态系统服务总价值。     

β-甘油磷酸钠修复含铀地下水

利用微模型实验,研究β-甘油磷酸钠修复含铀地下水的效果,监测厌氧培养过程中硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、pH值和铀浓度的变化,分析沉积物中铀的化学形态以及U （IV）的比例.结果表明：厌氧培养25d后,β-甘油磷酸钠组和甘油组的铀浓度分别从2.96,2.99mg/L降低到0.030,0.044mg/L,达到了我国《铀矿冶辐射防护和环境保护规定（GB23727-2009）》规定的排放标准.β-甘油磷酸钠作为碳源和磷源能够降低沉积物中可交换态和碳酸盐结合态铀的比例,并能提高沉积物中铁锰氧化物结合态,有机结合态和残渣态铀的比例;厌氧培养25d后,β-甘油磷酸钠组沉积物中U （IV）的比例达到了91.79%,比甘油组提高了28.82%,厌氧培养45d后,β-甘油磷酸钠组沉积物中U （IV）的比例基本保持不变,而甘油组则下降了7.98%.β-甘油磷酸钠作为碳源和磷源,能够促进U （VI）的生物还原和矿化从而将铀原位固定.     

基于生态协调性和建设适宜性的山区基本农田布局研究——以福建省永安市为例

在生态文明建设背景下,探索兼顾生态环境保护和耕地资源保护的基本农田布局方法不仅是划定永久基本农田的首要任务,更是构建土地利用开发新格局的主要内容。目前,针对基本农田布局的相关研究仍侧重于耕地的资源属性,忽视了耕地在区域生态系统中产生和存在的合理性问题,导致生态环境问题持续加重。论文借鉴景观生态学等相关理论分析了耕地与区域生态系统之间的相互关系,提出了一种兼顾生态协调性和建设适宜性的基本农田布局方法,并以福建省永安市为例开展了实证研究。结果表明：该布局方法不仅保证了基本农田保护制度保护优质耕地的内在要求,而且突出了耕地与区域生态系统在景观尺度上的相互影响,促进了山区耕地利用与生态环境的协调发展,同时可为今后基本农田的科学划定提供参考。     

福建泉州湾有机氯农药的多介质迁移与归趋

以α-HCH与p,p'-DDT为主要研究对象,以泉州湾及其重要汇水流域--晋江流域为研究区域,构建了Level Ⅲ多介质非平衡稳态逸度模型,对该区域α-HCH与p,p'-DDT在各环境相中浓度、容纳能力、储量分布及各相间的迁移通量进行了计算分析,并对模型关键输入参数的灵敏度进行了探讨.结果显示：α-HCH与p,p'-DDT在土壤相,水相以及沉积物相中的模拟计算浓度与野外样品实测平均浓度吻合度较高,验证了模型的有效性;当研究系统达到平衡时,环境各相对α-HCH与p,p'-DDT容纳能力由大到小分别为沉积物,土壤,水及空气; α-HCH在土壤与沉积物中的储量之和为总储量的97.42%, p,p'-DDT则为99.89%,是其主要的汇区;α-HCH与p,p'-DDT从研究区域迁移消逝的主要途径为水的平流输出,在环境相间迁移过程中,α-HCH的主要迁移途径为水体向大气的迁移,而p,p'-DDT的主要迁移途径为水体向沉积物的迁移;灵敏度分析指出辛醇-水分配系数对数值logK_ow是影响污染物在环境相中浓度分布的最主要因素.     

成都冬季“干”气溶胶等效复折射率变化特征研究

基于成都市2017年12月逐时的"干"气溶胶散射系数和吸收系数观测数据，结合该时段同时次GRIMM180环境颗粒物分析仪的监测资料，利用免疫进化算法一体化反演550nm波长处"干"气溶胶等效复折射率的实部和虚部，并对其冬季变化特征进行了研究，结果表明："干"气溶胶等效复折射率实部和虚部分别为（1.547±0.0552）和（0.0197±0.00604）."干"气溶胶等效复折射率实部和虚部的日变化形态基本一致，主要表现为"单谷型"特征，二者的谷值出现时段位于15：00~18：00.在日时间尺度上而言，"干"气溶胶等效复折射率实部与质量浓度统计上对其散射消光的演化存在协同作用，"干"气溶胶虚部与质量浓度对其吸收消光的演化也存在类似影响."干"气溶胶等效复折射率虚部是单位质量浓度"干"气溶胶吸收消光能力的重要表征.     

重金属离子对肺表面活性物质单层膜的影响

为了探究重金属对肺表面活性物质（PS）膜的影响,利用Langmuir–Wilhelmy膜天平,研究了不同种类和浓度的重金属离子与PS单层膜的相互作用.发现Cr³⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺6种重金属离子均使PS单层的π-A等温线G-LE相变阶段外扩,而Fe³⁺可诱导单层缩合.随后,选取Cd²⁺,Cu²⁺,Hg²⁺,Fe³⁺4种离子进一步探究了重金属浓度对PS单层膜表面活性的影响规律,进行了可压缩模量分析,并结合红外光谱（FTIR）和原子力显微镜（AFM）探究其作用机理,发现Cu²⁺,Fe³⁺和Hg²⁺均会以浓度依赖的方式与PS单层的极性头部发生络合作用,形成复合物,改变膜的稳定性;而Cd²⁺的影响明显弱于其他3种金属离子,但也能使得PS单层有序性增强.     

基于ARIMA和BP神经网络的猪舍氨气浓度预测

为了从源头减少生猪养殖过程中的氨气排放,降低猪舍氨气浓度,提出了基于ARIMA-BP神经网络的猪舍氨气浓度组合预测方法,分别从最优权重和残差优化角度对基于ARIMA-BP神经网络的组合预测方法进行了对比研究.将该预测方法应用于江苏省宜兴市某养猪场的氨气浓度预测中,预测结果表明：基于ARIMA-BP神经网络残差优化组合预测方法的预测精度最高,与BP神经网络、ARIMA预测方法和基于ARIMA-BP神经网络最优权重组合预测方法对比分析,评价指标MAE、MAPE和RMSE分别为0.0319、0.1580%和0.0365.本文提出的氨气预测方法可以为猪舍环境精准化调控管理提供科学依据以减小猪舍氨气排放对生态环境的污染.     

利用藻类去除与回收工业废水中的金属

藻类对金属离子具有较强的富集能力，可作为生物吸附应用于工业污水中有毒、放射性金属的去除及稀有，贵重金属的回收，高效，经济、简便、选择性好，尤其适用于低浓度及一般方法不易去除的金属，是一种极有应用价值的传统方法的替代或辅助手段，藻类主要是通过生物吸附的途径去除及回收金属，多采用知细胞与固定化细胞两种富集体系。目前人类环境中金属污染仍相当严重，利用藻类富集这一生物工程技术处理含金属的工业污水，无论对于     

漓江流域δD和δ18O对蒸发的指示作用

以漓江流域为例查明不同水体之间氢氧稳定同位素组成特征,并探讨氢氧稳定同位素对漓江流域的蒸发过程指示作用.结果表明：流域内不同水体之间,氢氧稳定同位素表现出不同的组成特征,地表水和地下水,在丰水期δD值和δ¹⁸O值要比枯水期更容易富集,地下水的δD值和δ¹⁸O值分布范围较地表水小;随着水温的升高,δ¹⁸O的变化趋势比d-excess明显.从漓江上游到下游高程逐渐下降,河水线的斜率和截距也在逐渐减小,其中漓江下游河水线的斜率和截距要低于当地大气降水线,表明下游受到蒸发作用较强烈;地下河水线、地表河水线在一定程度上偏离当地大气降水线,但偏离程度较小,表明三者之间有很好的水力联系.受温度和湿度的共同影响,漓江干流丰水期河水的蒸发量占最初水体总量的0.7%~9.1%,枯水期河水的蒸发量占最初水体总量的2.6%~9.7%,丰水期的蒸发比例低于枯水期,从上游到下游蒸发比例在逐渐上升.研究区蒸发量估算值为959.40mm,与多年实测值少43.11mm,相对误差4.70%.氢氧稳定同位素对研究区降水、地表水、地下水之间的转换规律具有重要的实际意义,在今后的漓江流域水文研究中有着更加广阔的空间.     

对地勘安全工作的认识和安全教育工作思考

随着国家机构改革，原地勘队伍进行了属地化管理，在国家安全管理体制变化影响下，省级及以下部门安全管理体制也发生了相应变化，本文就变化过程中出现的新情况进行了阐述，对新形势下加强地勘安全教育工作进行了探讨。     

从油气资源状况论我国未来能源发展战略

我国油气可采资源量分别为140×10⁸t和9.3×10¹²m³,但与世界平均水平相比,我国油气资源却相对贫乏。目前,我国石油资源勘探程度较高,储量、产量增长的潜力有限,石油在未来一次能源消费中的比例只能略有上升,保持在25%～26%;而天然气资源勘探程度却很低,正处在高速发展阶段。天然气在未来一次能源消费中的比例有望较快增长,预计从2000年的2.5%上升到2015年的9.4%;与之对应,煤炭消费比例会有所下降,但不会改变煤炭在一次能源消费中的首要地位。为此,根据我国油气资源、能源消费和能源需求变化等特点,对未来能源发展战略提出5条建议:节能降耗,提高能源利用率,实施可持续发展战略;大力发展洁净煤技术;依靠科技进步,加大油气勘探开发力度,优化能源结构;实施“走出去”战略,积极参与国际油气市场;积极开发新能源,实现能源供应多元化。     

2015/2016年海洋和大气环流异常对中国夏季降水的影响

利用1981年1月-2016年8月中国160个气象站降水量资料和NCEP/NCAR资料,对比分析了2015/2016年的主要海洋和大气环流异常及其对夏季降水的影响。结果表明：1）2015和2016年夏季降水异常分布有着明显的差异。2015年夏季降水呈南多北少特点;2016年夏季降水明显增多,尤其是北方地区,且呈现经向型分布。2）热带印度洋-太平洋海温状况监测显示,2015年海温异常表现为El Niño发展年、热带印度洋全区一致模态海温偏暖、印度洋偶极子正位相;2016年海温异常表现为El Niño结束年、热带印度洋全区一致模态海温偏暖、印度洋偶极子负位相。3）2015年,受热带印度洋-太平洋海温异常影响,使得夏季西太平洋副高偏强、偏南,再配合中高纬冷空气活跃,西风急流轴位置偏南,导致我国降水北少南多。4）2016年,受El Niño衰减、印度洋偶极子负位相影响,副高偏北;叠加印度洋海温偏暖的“充电器”效应,副高偏强;同时冷空气偏北偏弱,西风急流轴位置偏北,导致长江中下游及以北区域降水偏多。     

坦克装甲车辆非金属材料实车环境试验研究现状与发展方向

在总结坦克装甲车辆非金属材料实车环境试验研究的基础上,较全面地分析了坦克装甲车辆非金属材料实车环境试验研究的现状,结合试验场面临的试验任务和工作方向,粗略提出了今后一个时期坦克装甲车辆非金属材料实车环境试验研究的工作方向。