基于宏基因组学揭示咸水滴灌对棉田土壤微生物的影响

咸水灌溉已成为缓解干旱区淡水短缺的重要手段,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,影响土壤微生物群落结构,进而影响土壤养分转化.通过宏基因组学的手段探究长期咸水滴灌对棉田土壤微生物群落结构的影响,试验中灌溉水盐度(ECw)设2个处理：0.35 dS·m^-1和8.04 dS·m^-1(分别用FW和SW表示),施氮量分别为0 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2(分别用N0和N360表示).结果表明,咸水灌溉提高土壤含水量、盐分、有机碳和全氮含量,降低土壤pH和速效钾含量,氮肥施用增加土壤有机碳、盐分和全氮含量,降低土壤含水量、 pH和速效钾含量.各处理土壤的优势菌门为：变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著提高放线菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门的相对丰度,显著降低变形菌门、酸杆菌门、蓝细菌和硝化螺旋菌门的相对丰度.氮肥施用显著提高绿弯菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度,显著降低酸杆菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门、蓝细菌和疣微菌门的相对丰度.LEfSe分析表明,咸水灌溉对土壤微生物群落...     

稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.     

环境基因组技术在微生物多样性研究中的应用

环境中的微生物具有极大的生物多样性,但99%的微生物不能通过标准的实验技术加以培养,不依赖于培养的环境基因组技术由于适合分析生态系统中整个复杂的微生物基因组而迅速发展起来。文章针对环境基因组技术的原理、方法以及目前该技术在环境微生物多样性研究中的应用等作一综述。     

餐厨垃圾厌氧消化过酸化系统微生态特征的宏基因组学分析

过酸化失稳是困扰有机废物厌氧消化（AD）过程高效稳定运行的一大难题.为探析不同诱导方式造成过酸化的AD系统微生态特征差异,在餐厨垃圾中温AD反应器中分别引入负荷扰动（R2）、温度及搅拌扰动（R3）以诱发系统过酸化,利用宏基因组学测序技术,对比考察稳定与酸化系统微生物群落结构及主要产甲烷功能路径差异.结果表明,两种方式均成功诱发系统过酸化失稳,过酸化系统中挥发性脂肪酸（VFA）过量富集（R2、R3系统中分别高达（12.53±1.96） g·L^-1和（8.00±0.81） g·L^-1）的同时,丙酸等多碳VFA组分比例大幅升高.R2、R3系统酸化后其产甲烷菌及相关酶受到高浓度VFA的显著抑制,酸积累程度更高的R2受抑制更为明显.且经相关性分析发现,多碳酸尤其是丙酸是抑制产甲烷作用的关键因素.与R2相比,R3具有更高的耗氢能力,耗氢微生物如可耗H₂产酸的Treponema属和氢营养型产甲烷菌Methanoculleus属、Methanospirillum属等相对丰度显著高于R2.酸化系统均以乙酸营养型产甲烷为主要的产甲烷途径,并以Methanosaeta属为主要的乙酸型产甲烷菌.酸化系统中更高含量的乙酸产甲烷途径的AK-PTA酶有利于促进对乙酸的利用,增强厌氧消化微生物菌群对高浓度乙酸的耐受 能力.本研究中的相关结果可为提高有机废物AD微生态抗酸化能力提供理论依据和数据支撑.     

宏基因组学分析深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能

为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中细菌的多样性最低;相比夏季,冬季深度处理阶段污水中细菌的丰富度和多样性较低.不同季节深度处理阶段污水中的细菌群落结构变化较大,反硝化滤池出水中的细菌群落结构与其它样品存在较大差异;变形菌门（41.5%～71.0%）是深度处理阶段污水中的主要优势菌门,其次是拟杆菌门（3.8%～16.2%）;反硝化滤池出水中主要菌属有脱氯单胞菌（4.1%～7.4%）、弓形杆菌（3.0%～8.3%）和不动杆菌（2.3%～3.0%）.在深度处理阶段各工艺出水中共发现了29种与氮代谢有关的功能基因,并且在各工艺出水中均检测到了与反硝化有关的功能基因,如nosZ、napA、nirK和norB等,表明深度处理阶段污水中的细菌具有持续脱氮的潜力.糖苷转移酶和糖苷水解酶是深度处理阶段主要的碳水化合物活性酶,深度处理阶段污水中的细菌表现出了对多种有机物的降解潜力.     

基于病毒宏基因组学鉴定水环境中噬菌体携带的新型耐药基因及其耐药特点分析

水环境作为耐药基因的存储库,为耐药基因的水平转移和新型耐药基因的产生提供重要场所.但到目前为止,对水环境中病毒携带耐药基因的特征及其功能还知之甚少.因此以南四湖和东平湖为研究对象,利用病毒宏基因组学结合体外实验的方法探讨水环境中病毒携带新型耐药基因的情况及其耐药特点.通过分析病毒基因组的片段（reads）和重叠群（contigs）,鉴定出多种耐药基因,包括AAC（6’）、Qnr A、Van Y、Vat和β-内酰胺酶基因.值得关注的是,通过核心序列比对和进化分析,挖掘出两种噬菌体携带的新型β-内酰胺酶基因bla_NSDPV-1和bla_NSVM-1.最小抑菌浓度试验表明,这两种编码新型β-内酰胺酶的耐药基因对临床常用头孢类和碳青霉烯类抗生素具有一定的耐药性.综上所述,水环境中噬菌体很可能在新型耐药基因的产生和耐药基因散播中起着重要的作用.另外,病毒宏基因组学结合体外实验是发现噬菌体携带新型耐药基因的重要方法.     

近二十年来国际环境伦理学研究的特征、热点及走向——基于SSCI二种主要期刊(2000-2019年)的文献计量分析

以Web of Science数据库收录的二种国际环境伦理学主要期刊发表的论文(2000-2019年)为样本数据,借助CiteSpaceV软件,通过文献计量、关键词聚类分析、知识图谱、文献内容分析等多种方法进行统计分析,展示近二十年来国际环境伦理学研究的特征、热点及走向.经研究发现:目前国际环境伦理学表征出注重与实践相...     

基于毒理基因组学的PBDE-209和镉联合毒性效应研究

多污染物引发的联合毒性是环境污染物风险评价中的重要问题之一,然而此类研究相对不足.多溴联苯醚和重金属镉可在多种环境介质中共存,虽对其各自单独暴露所产生的毒性已有相对明确的认识,但对二者联合毒性效应及其分子机制的探索仍十分有限.生物信息学的发展为污染物的健康效应研究提供了一种新的思路.为此,本研究基于比较毒理基因组学数据库(CTD)分析了十溴联苯醚和镉在单独或共同暴露下所影响的基因和相关疾病,推测两种污染物对胎儿红系造血过程产生的潜在影响,并进一步整合外源红系细胞基因表达数据库中的基因芯片确证二者共同影响的基因集合.同时,通过对这些基因集合进行生物学过程和信号通路富集分析,筛选出潜在的靶基因JAK3和AKT2,并在无显著细胞毒性的暴露条件下,通过体外细胞实验验证了十溴联苯醚和镉对这两个靶基因表达的干扰.本研究结果可为预防多溴联苯醚和重金属的联合暴露风险提供一定的科学依据,同时,CTD数据库和外源特定疾病发生发展相关基因表达数据库联合使用,并结合传统毒理学研究手段的评价模式,可为污染物的共同暴露与特定疾病的相关性及分子机理的探索在研究思路和技术手段上提供参考.     

游离亚硝酸抑制硝化杆菌属(Nitrobacter)活性动力学研究

为探究游离亚硝酸（FNA）对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属（Nitrobacter）活性抑制动力学影响,采用序批式活性污泥（SBR）反应器,在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上,以富含Nitrobacter污泥为对象（宏基因组物种注释和丰度分析显示上Nitrobacter占细菌总数40.3%）,基于批次试验,考察不同FNA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程比亚硝态氮氧化速率（SNiOR）变化规律,进而拟合FNA抑制Nitrobacter活性抑制动力学模型,并进行统计学分析.结果表明,当FNA≤0.1mg/L时,随着FNA浓度升高,SNiOR迅速升高.当FNA>0.1mg/L时,SNiOR随着FNA浓度升高而降低.尤其当FNA浓度高于0.7mg/L时,SNiOR始终维持在0gN/（gVSS·d）,表明Nitrobacter活性统被完全抑制.统计学分析结果显示相对于Haldane、Aiba、Edwards-1#、Edwards-2#、Luong抑制动力学模型,Han-Levenspiel模型最适合描述FNA对Nitrobacter活性的抑制影响.其统计学常数：残差平方和（RSS）为0.02、可决系数（R²）为0.90、拟合方程的方差检验统计量F值为78.1、可信度P值为3.29×10^-12,其动力学常数值分别为：最大比亚硝态氮氧化速率（r_max）为1.57gN/（gVSS·d）;半饱和常数（K_S）为0.01mg/L;临界抑制常数（S_m）为0.66mg/L.     

百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

环境信息数字图书馆系统构建研究

文章简要叙述了建立环境信息数字图书馆的意义及其在黑龙江省环境信息化推进过程中的地位与作用,叙述了数字图书馆的发展概况及基本技术体系,比较了国际和国内数字图书馆的发展历程。结合环保行业自身的特点和目前环保信息化所处的阶段,论证了黑龙江省环境信息数字图书馆建立的可行性。概述了黑龙江省环境信息数字图书馆的建设原则,总体目标,概括了黑龙江省环境信息数字图书馆的总体构成,并提出黑龙江省环境信息数字图书馆的建设构想。     

Critical perspectives of sustainable development research and practice

Sustainable development has been intensely debated for more than twenty years, but real progress of our societies to become more sustainable is very slow. Therefore this special issue provides a forum for critical perspectives of Sustainable Development Research and Practice. The papers are grouped into three clusters: a. Sustainability Science, b. Economic Problems and c. Corporate Contributions to Sustainable Development.Although a single special issue cannot address the entire array of issues pertaining to progress of sustainability related research, the selected papers highlight special aspects of sustainability research either due to their theoretical contributions or because they report on valuable empirical evidence. The main goal of sustainability research should be to contribute to our understanding of sustainability problems and to develop and help to implement solutions to solve them. This can be described as the relevance of sustainability research. A precondition to gain relevance is the rigor of sustainability science: it has to be based on solid scientific principles and methods. Additionally it has to be regarded that Sustainable Development is dynamic and that it has both normative and practical aspects. It is concluded that sustainability science and practice should be based upon these four central aspects: rigor, relevance, normative aspects and dynamic     

中国环境影响评价进展

公众参与环境影响评价制度正是基于传统环境程序法对环境问题复杂性和风险性的应对不足而兴起的。我国2002年颁布的《中华人民共和国环境影响评价法》虽然对公众参与的规定较之此前有了实质性的进展,但在公众参与环境影响评价的制度建设方面尚存在着立法及具体操作层面上的诸多缺陷。这些将大大弱化了公众参与环境影响评价的实效,也制约着环境影响评价制度中公众参与机制的形成。据此,研究我国环境评价中公众参与的程度,能够直接的反应我国环境影响评价的发展程度。     

发挥地理学科优势，加强环境教育

地理教学是中学开环境教育的主要途径，必须充争发掘地理教材中的环境科学知识,通过开设专题讲座，开设选修课，组织参观调查和参加环保实践等方式，将环境教育持之以恒地进行下去。     

云南环境保护科技成果转化探索

由于商品观念淡薄，政府行为不到位和产业化程度低，云南环保科技成果的转化率仍很低。为促进环保科技成果的商品化、产业化和工程化，必须要建立成果推广基金和奖励基金，建立推广部门，建立专业的环境工程设计队伍。     

中国环境科学理论研究及发展

主要介绍20年来中国环境科学基本理论研究及其发展。即大气和水环境科学与环境生态学和环境管理学主要理论研究及其发展。20年来中国环境科学发展甚为迅速,根据环境流体力学基本理论,研究污染物在大气和水环境中迁移扩散规律,与国际上同类研究并驾齐驱。大气环境化学研究中,对光化学烟雾和酸雨形成条件和机理;水环境化学中,对重金属形态转化和氮、磷转化规律取得许多基本结论。与国外同类研究尚有一定差距。特别污染有机化学基本理论研究甚为薄弱。环境生态学20年来做了大量研究工作,积累了许多资料,对一些巨大环境生态问题,如富营养化作用、赤潮等问题形成机理尚待突破。环境管理学成就最大,从实践中已探索出中国环境管理学研究的道路。已为1992年在巴西召开的“联合国环境与发展会议”所肯定。中国自然环境复杂,经济迅速在发展,会出现许多新的环境问题,其形成规律和防治途经有待全国环境科学研究者研究。     

建设项目环境监理内涵及要点浅析

建设项目环境监理是建设项目环评和"三同时"验收监管的重要辅助手段,对强化建设项目全过程管理、提升环评有效性和完善性具有积极作用,但环境监理工作总体尚处于试点阶段,对环境监理的定位、作用和范围不够明确。本文从建设项目环境监理相关术语、工作流程、工作制度及方法分析了建设项目环境监理内涵,并分工业类和生态类项目介绍了环境监理要点,为相关部门和单位开展建设项目环境监理工作提供指导和依据。     

论科技档案在环境科技管理中的作用

环境保护任务越来越艰巨,环境科技工作显得尤为重要。现有环境管理与技术手段已凸显不足,解决当前环境问题的根本出路是要靠科技的进步。环境科技档案是一种技术资源,是为经济建设服务的,是环境科学技术发展水平的重要标志。环境科技档案不仅具有科技资料所共有的参考借鉴价值,还具有依据和凭证作用。从事任何一项环境科学技术活动,都需要科技档案作为依据和条件。     

生物传感器应用于环境监测的新进展

综述生物传感器应用于环境监测的最新进展 ,包括对砷化物、硫化物和杀虫剂及除草剂残留物的检测 ,对废水水质的在线监测 ,对BOD和氨氮的测定 ,对酚类和有气味的化合物的检测以及对大气和废气的监测等方面。