不同生长期加拿大蓬挥发油对蚕豆保卫细胞的毒性效应

为探讨入侵植物加拿大蓬(Erigeron canadensis L.)的化感作用机制,以蚕豆(Vicia faba L.)叶下表皮为材料,研究了营养期和生殖期加拿大蓬挥发油各1μL、2μL、3μL、4μL、5μL分别处理保卫细胞10 min、20 min、30 min后产生的毒性效应。结果表明:挥发油处理后保卫细胞大量死亡,核形态发生较大改变;细胞死亡率和核异常率显著上升(p0.05),与处理剂量和时间呈正相关(p0.01);营养期挥发油处理后细胞的死亡率和核异常率总体高于生殖期;加入泛Caspase抑制剂后,细胞死亡率显著降低(p0.05)。研究表明,加拿大蓬挥发油引起的保卫细胞死亡为Caspase依赖性的细胞凋亡,营养期挥发油的化感胁迫效应比生殖期更强。结合GC-MS分析可见,不同生长期加拿大蓬挥发油毒性的差异可能与其化感物质的组成和含量差异有关。     

污泥干化芦苇床中芦苇内生菌群多样性研究

以污泥干化芦苇床中芦苇内生菌的多样性作为主要研究对象,结合16S rDNA高通量测序技术与PCR-DGGE技术,对污泥干化芦苇床和天然湿地中污泥菌群及芦苇内生菌群多样性进行了比较分析。结果表明,污泥干化芦苇床芦苇内生菌的细菌类群包含了20门、30纲、73目、152科、467属、1 167种细菌。其中变形菌门(65.6%)和拟杆菌门(25.5%)占绝对优势,γ-变形菌纲是丰度最高的纲,占总数的43.4%;排前20位的优势菌种相对百分比之和为46.5%,分属于所对应的18个属、12科、10目、6纲、3门。DGGE分析表明,污泥干化芦苇床中的污泥和芦苇内生菌优势菌群的种类与天然湿地相比差异显著;同时由于污泥的影响,芦苇内生菌群种类也发生了较为明显的变化。     

芦苇床中古细菌的群落多样性分析

为了描述剩余污泥稳定化芦苇床系统中有机质矿化、甲烷排放及相关微生物多样性之间的内在关系,采用PCR-DGGE技术分析了不同芦苇床、不同季节的稳定化污泥中古细菌群落结构及其多样性。序列分析发现,与DGGE条带序列亲缘关系最近的种属为未培养古细菌和未培养产甲烷古细菌。古细菌群落结构呈季节性变化,且同一季节不同芦苇床的群落结构存在一定差异。具有通气结构芦苇床的剩余污泥中产甲烷古细菌的丰度较低,同时甲烷排放量也较低,因此设置通气结构的芦苇床设计更合理。     

水体中磺胺嘧啶对斑马鱼的生态毒性效应

选取在水产养殖过程中广泛使用的磺胺类抗生素磺胺嘧啶对斑马鱼胚胎进行毒性试验,依据水环境磺胺类药物的检出水平,研究了低质量浓度(0.001 mg/L、0.1 mg/L、10 mg/L)磺胺嘧啶对斑马鱼早期发育的毒性效应。在磺胺嘧啶暴露过程中,以孵化的斑马鱼胚胎为试验模型,设置空白对照组和药物组,观察记录孵化率、死亡率、发育畸形、心率和自主运动次数。在标准条件下将斑马鱼胚胎置于培养皿,对其进行96 hpf的磺胺嘧啶暴露处理,分别在第8 h、24 h、48 h、96 h观察所得的毒理学终点。结果表明,低质量浓度的磺胺嘧啶对斑马鱼胚胎的孵化、心率和自主运动产生了不利的影响,且孵化率、致死率、致畸率、心率和自主运动等指标呈现剂量依赖性。低质量浓度的磺胺嘧啶暴露,可显著促进斑马鱼的自主运动(p0.001),增大斑马鱼的心率(p0.001),未见斑马鱼心脏组织异常。斑马鱼胚胎在药物暴露处理过程中,均产生畸形效应,主要表现为出血、凝血、尾部弯曲、心包水肿和鳔缺失。这些现象表明,水体中抗生素残留存在潜在生态风险,抗生素的生态风险问题不容忽视,并证明了利用斑马鱼建立简便、准确、直观、快速的检测模型和检测方法的可行性。     

基于生态毒性的再生水补给河流氨氮控制目标研究

再生水补给河流是解决城市景观用水缺乏的重要途径,但是再生水中的氨氮,特别是游离氨对水生生物的毒害作用也不容忽视.针对再生水补给河流的典型场景,根据物种敏感度分布法(Species Sensitivity Distribution,SSD),计算得到游离氨的属急性毒性基准最大质量浓度(Criterion Maximum Concentration,CMC)为0.093 mg/L.以保护95％水生生物为目标的河水氨氮控制目标分别为4.37 mg/L(水温T≤12℃)和1.73 mg/L(水温T＞ 12℃).根据再生水补给河流的不同比例(体积比),计算再生水的氨氮控制目标.当河流上游来水分别满足地表水环境质量标准Ⅳ、Ⅴ类水体要求和CMC值,再生水占混合后河水的比例为20％～100％且水温T＞ 12℃时,再生水氨氮控制目标分别为1.7～2.6 mg/L、0.6～1.7 mg/L和1.7 mg/L;当河流上游来水分别满足Ⅳ、Ⅴ类水体要求,再生水占混合后河水的比例为50％～100％且水温T≤12℃时,再生水氨氮控制目标分别为4.4～7.2 mg/L和4.4～6.7 mg/L.当河水全部由再生水组成时,推荐再生水的氨氮控制目标为1.7 mg/L(水温T＞12℃)和4.4mg/L(水温T≤12℃).     

基于生态足迹法的煤炭型城市可持续发展研究——以河南义马市为例

运用可持续发展等级及生态足迹指数法对河南省义马市2007-2012年的可持续发展状况进行了定量测评.结果表明,该市的人均生态赤字远远超出了中国的平均水平,且该地区的可持续发展指数远低于0,表明该地区近年来出现了极其严重的生态赤字,处于强不可持续发展中.造成这种情况的主要原因是过度依靠煤炭资源的单一经济发展方式.因此,建议义马市着重发展非煤产业,实现产业结构的优化,为该地区可持续发展提供有力保障.     

基于pmoA基因的污泥干化芦苇床中甲烷氧化菌多样性分析

为了探讨污泥干化芦苇床稳定化污泥中甲烷氧化菌的多样性,利用PCR-DGGE技术分析了不同时期、不同于化床污泥中甲烷氧化菌群落的变化.通过DGGE图谱聚类分析发现,同一时期不同干化床污泥中甲烷氧化菌群落相似度较高;而同一干化床、不同时期污泥中的甲烷氧化菌群落有一定的差异.结果表明,污泥干化芦苇床中优势种属主要随芦苇生长时期和污泥稳定化时间延长而改变.基于序列和系统发育树分析,干化床污泥样品中主要的优势菌属是未培养的Ⅰ型甲烷氧化菌,表明有通气结构的芦苇床更能有效氧化甲烷,有利于减少甲烷的排放.     

基于Citespace V的城市生态修复研究的可视化分析

为了清晰了解国内外城市生态修复领域的研究现状和未来发展路径,应用Citespace V信息可视化分析软件,对Web of ScienceTM数据库中2000-2017年城市生态修复领域的612篇文献进行了基础知识框架、研究热点、发展趋势的研究,并绘制了网络知识图谱.结果表明:该领域的研究可大致分为4个发展阶段;研究热点主要包括城市生物多样性、城市景观规划与设计、城市生态系统服务等,其中城市生态系统服务突显程度最高,尤其在最近两年该方面研究迅速增多,使其成为主要研究热点.在该领域中美国起步较早且影响力较大,相较而言我国还存在一定差距.今后应在继续增加相关热点问题研究的同时,增加国内与国外相关机构、国内机构间的相互交流与合作.     

HgCl2对铜绿微囊藻的急性毒性效应研究

研究了铜绿微囊藻在HgCl2胁迫下的生理指标变化.试验以藻OD680值的变化及光合色素质量浓度为指标检测藻种生长状况,研究了不同质量浓度HgCl2对微囊藻的毒性效应.结果表明,0.05-1.00 mg/L的HgCl2各处理组对藻种的生长均有抑制作用,且胁迫质量浓度与生长抑制间呈现正相关.随着HgCl2质量浓度的升高,藻光合色素质量浓度降低.l mg/L组抑制程度最显著,藻液由黄绿色变为白色,颜色变化明显,72h生长抑制率为50.76％,96h叶绿素a合成抑制率为90.09％.胁迫96h后,各处理组叶绿素和类胡萝卜素的比值均比对照组低,Hg对叶绿素的影响比类胡萝卜素更为显著.     

高吸附性能芦苇活性炭的制备方法研究

为实现白洋淀芦苇的有效利用,以白洋淀淀区芦苇(白苇)为原料,以KOH、K2CO3为活化剂,综合考虑制备过程中的剂料比、浸渍时间、活化温度、活化时间等因素的影响,通过正交试验,以碘吸附值和亚甲蓝吸附值综合作为吸附性能高低的评价标准,进行活性炭制备方法研究。结果表明:在以KOH为活化剂、剂料比为4∶1、浸渍时间36 h、850℃下活化1 h的条件下,制备的芦苇基生物质活性炭碘吸附值最高,亚甲基蓝吸附值较高;以K2CO3为活化剂、剂料比为3∶1、浸渍时间12 h、900℃下活化2 h的条件下,制备的芦苇基生物质活性炭有最高的碘吸附值和对亚甲蓝具有良好的吸附性。制备的生物质活性炭碘吸附值均高于国家活性炭一级品标准(1 000 mg/g),具备一定的实用性。     

污水处理与回用过程对生态毒性的削减和水质安全评价

利用发光细菌急性毒性试验、藻类生长抑制试验、斑马鱼幼鱼致死试验和SOS/umu试验对以A2O-MBR为主要处理工艺的污水处理及回用中生态毒性的变化进行研究,同时利用建立的水质安全性评价体系对再生水回用中的生物安全性进行评价,保障再生水回用的安全性。结果表明,A2O二级生物处理可有效削减荧光抑制毒性、藻细胞生长抑制毒性和斑马鱼幼鱼急性毒性,削减了94%以上,不过遗传毒性只削减了50.92%;由于消毒过程的引入,MBR处理出水的4种生态毒性呈现不同程度的升高,尤其是对遗传毒性和斑马鱼幼鱼毒性;当再生水回用于人工湖之后,4种生态毒性都明显降低,尤其是遗传毒性,削减了89.21%;水质安全性评价结果显示,经A2O生物处理后污水水质等级由C级升高至A级,产生的再生水回用于景观用水之后水质等级由B级升高到A级。研究表明,A2O二级生物处理和人工湖近自然系统能有效降低污水及再生水的生物毒性,而消毒副产物会使MBR-消毒出水毒性增大,并且开放式的生态系统可进一步去除在污水处理过程中未被去除的毒性物质,尤其是遗传毒性物质,从而改善水质。     

芦苇水浸提液对水华微囊藻的化感作用研究

通过测定水华微囊藻(Microcystis flosaquae)细胞密度、叶绿素a、藻胆素质量浓度及SOD活性,研究了不同质量浓度芦苇(Phragmites communis)水浸提液对水华微囊藻的化感抑制作用。结果表明:1)低质量浓度芦苇水浸提液对水华微囊藻生长有促进作用,芦苇水浸提液质量浓度≥20 g/L时对水华微囊藻具有明显抑制作用;2)芦苇水浸提液质量浓度≥20 g/L时,可破坏水华微囊藻的光系统Ⅱ,减少其同化产物,促进叶绿素a的降解,而藻胆素不是主要作用靶点;3)当芦苇水浸提液质量浓度≥20 g/L时,藻细胞受到胁迫,其细胞活性氧的产量增加,抗氧化体系不能及时清除这些活性氧,导致植物细胞内发生过氧化反应,尤其是脂质过氧化反应,破坏细胞内膜系统,使抗氧化体系酶活性降低。     

基于ME-PPC技术的生态城市建设评价

了解生态城市内涵,建立生态城市建设的评价指标体系及评价方法,对于推进城市生态建设具有重要意义。采用最大熵-投影寻踪模型,选取典型指标,基于Matlab采用遗传算法对模型求解,得到最佳投影方向,使用该方法对天津市滨海新区生态城市建设进行评价。结果表明,天津滨海新区生态城市建设综合指数2005年得分0.440,2010年得分1.082,2015年得分1.855。可见其总体发展趋势良好,但仍没有达到国际先进生态城市建设标准。由于该方法降低了评估体系的模糊性和不确定性,受主观因素影响较小,评估结果的精度和区分度较高。     

基于PSR模型的城市生态安全评价与贡献度研究——以铜川市为例

以铜川市为例进行城市生态安全评价和指标分析,采用压力-状态-响应模型和层次分析法构建出含有项目、因素、指标的铜川市生态安全评价体系。通过生态不安全指数定量表示城市的生态安全状况,对铜川市2014-2016年的生态安全状况进行了综合评价,并计算分析了各指标对城市总体生态不安全指数的贡献度。结果表明,铜川市的生态安全处于“临界安全”状态,并呈现逐渐向好的发展趋势。人均灌溉农田面积、地表水环境质量、环境空气质量和环保投资占GDP比例对铜川市生态不安全指数贡献度较大,应给予重视。     

有序 有力——加拿大的城市应急救援

加拿大惟一陆地接壤的邻国是美国,其在加美边境没有军队布防,数量不多的空军也由美国指挥。因此,其紧急救援机构主要是针对非战争情况下的突发事件开展工作,其地下工程设施也不考虑防空问题。     

人工纳米材料对典型生物的毒性效应研究进展

纳米科技的快速发展及纳米材料的广泛应用导致纳米材料不可避免地释放到环境中。进入环境中的纳米材料可能会对环境中的许多物种,包括从微生物到更复杂的生物体及生物种群和群落,产生毒性作用,甚至会通过食物链传递,给生态系统带来潜在的危险。因此,纳米生态毒理学的研究引起了人们的高度重视。系统评述了纳米生态毒性的主要影响因素,以及纳米材料对单一生物(微生物、藻类、大型溞和鱼)、经食物链传递、在种群和群落水平上的生物毒性效应和纳米材料与环境中其他污染物结合产生的复合效应,最后在总结目前研究现状的基础之上,提出了纳米材料生态毒性效应还需深入研究的若干方面。     

基于时间序列计算的厦门市生态足迹动态研究

目前我国快速城市化与生态环境之间的矛盾日益加剧,二者的协调健康发展备受关注。以快速城市化的厦门市为研究区,基于时间序列计算了该市1980—2010年生态足迹的动态变化。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹从1980年的0.52 ghm~2持续增长至2010年的2.37 ghm~2,并且表现出阶段性,其中1990—2000年的增长量是1980—1990年的近3倍,2000—2010年人均生态足迹增长量约等于第一阶段(1980—1990年)和第二阶段(1990—2000年)增长量之和。在供给方面,人均生态承载力持续下降,由此导致生态赤字逐年扩大,生态环境压力逐渐加重。从组分分析看,影响人均生态足迹逐年扩大的主要组分为化石能源用地和建设用地。而生态承载力组分方面,耕地下降明显,建设用地略有上升。同时,生态足迹强度(万元GDP的生态足迹需求)在30年间持续降低,表明资源的利用效率越来越高。研究表明,厦门市工业化的发展对化石、电力等能源的巨大消耗导致生态足迹逐年增加,其产业结构需要调整。鉴于厦门市自身特点,应该在城市发展策略上由二产转向三产。此外,城市化的发展导致耕地锐减,生态承载力逐年减小,经济、城市化发展与生态环境健康矛盾显著,对其可持续发展应予以重视,在未来城市规划和建设中,应划出生态保护用地的红线,避免过度开发。     

三苯基锡对热带爪蟾胚胎的致畸效应

用于船舶防污漆和农作物杀菌剂的三苯基锡(TPT)对淡水生态环境具有潜在的危害.用1 ～6 μgSn/L的TPT对热带爪蟾(Xenopus tropicalis)胚胎从NF11/12阶段开始进行72h暴露.结果表明,6μgSn/L暴露组胚胎的存活率比对照组降低了83％,3.5 μgSn/L及以上质量浓度的TPT暴露使胚胎的体长减少16％～35％,2.25μgSn/L及以上质量浓度暴露组胚胎的总畸形率均达100％.畸形现象主要包括眼睛异常,躯干拉长,泄殖腔突出,鳍变窄或消失,尾巴弯曲和皮肤色素减少等.在所有畸形表型中,TPT对鳍的影响最突出.暴露组胚胎的尾鳍宽度比对照组减少了17％ ～ 100％,并呈现明显的剂量效应关系.因此,TPT能抑制热带爪蟾胚胎的生长,并具有极强的致畸性,能特异性地阻碍爪蟾鳍的形成.     

低碳背景下环境监测对生态环境保护的影响研究

环境监测是生态环境保护工作的技术手段和重要基础,随着国家“碳达峰”“碳中和”战略决策的提出,低碳背景下,环境监测对生态环境保护的影响更加凸显。因此,要通过应用先进的监测技术,加快管理变革,加大人力、财力投入,支撑好、服务好、保障好全面加强生态环境保护、推进人与自然和谐共生现代化发展的目标需求。     

基于PSR模型的武汉城市圈生态安全评价及态势研究

基于地理信息系统(Geographical Information System,GIS)开展城市的生态安全评价及态势研究,以武汉城市圈为研究区,基于压力-状态-响应(Pressure-Stats-Response,PSR)模型和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),利用遥感数据和统计监测数据,运用GIS的可视化和空间分析功能,对研究区生态安全状况进行分析和评价。结果表明,2000-2015年,武汉城市圈生态安全状况在逐渐变好,但仍以临界安全状态为主,有待进一步提高。城市间存在明显差异,生态安全空间分异特征明显。压力指数以临界安全和较安全为主,研究期间呈部分降低、整体提高的趋势;状态指数呈上升的趋势,以较安全状态为主;而响应状况不容乐观,大部分区域都处于临界安全,仍需加大对生态环境政策的响应力度。