农村生态环境中的生物监测

农村生态环境是人类的食物基地,有效地监测农村生态环境的环境质量,防止污染物随食物链富集而危害人体,具有重要的意义。生物监测具有敏感性强、简易、快速、便利、持久等优点。本文系统介绍了农村生态环境中生物监测的方法;包括利用指示生物监测环境污染;动、植物区系(群落)的定性、定量调查;生物指数与多样性指数;生物中毒含量的监测等。本文还着重介绍了反射光谱法及遥感生物监测技术的应用,植物遗传系统及染色体畸变监测,生物的生理、生化监测等生物监测技术的新进展,展现了生物监测方法在环境监测领域中的广阔的发展前景。     

白蚁共生菌固氮研究进展

白蚁是寡氮营养型生物,食物中缺乏氮素营养,因此消化道内共生菌固氮对于白蚁的生存至关重要.本文从固氮活性检测及菌种分离鉴定、固氮酶基因筛查、固氮活性的影响因子、白蚁与固氮菌的关系等方面介绍白蚁共生菌固氮的研究进展:NifH基因高度保守,适用于固氮菌多样性研究;白蚁nifH基因序列在同属种类间较相似,但在科水平上存在分化;白蚁nifH基因多样性受白蚁生活类型及其系统发育地位影响,且与不同白蚁消化道内共生的原生动物区系相关;低等白蚁固氮能力较强,高等白蚁没有或固氮能力较弱,同种白蚁不同品级个体因食性选择不同固氮能力存在差异;食物含氮量与共生菌固氮活性具有较好的补偿性,两者呈负相关关系.后肠囊是主要固氮场所,固氮菌种类多为兼性厌氧菌,与白蚁之间存在联合固氮关系.应用共生原生动物和共生固氮菌协同作用的碳氮代谢理论可揭示白蚁共生菌固氮活性与原生动物区系之间的关系.白蚁共生固氮的研究不仅可解释昆虫的营养生理,还可为其他昆虫的生物固氮研究提供参考.固氮酶基因检测为固氮菌种类调查和系统进化分析提供了便利,可为白蚁内生固氮菌资源开发提供依据.关于高等白蚁体内固氮菌附生场所、固氮菌区系与蚁巢基质或食物的关系等均需进一步研究.     

太湖蓝藻的时空变化规律及治理方法

利用2009─2012年丰水期和平水期的生物调查获取的环境和生物数据,研究太湖蓝藻的时空分布规律,分析蓝藻分布与其他物理、化学和生物因子（如温度、酸碱性、有机物和营养盐含量、浮游植物与浮游动物密度等）的相关关系。结果表明：太湖水质基本上超出V类地表水指标,主要的超标因子是总氮。总氮在丰水期和平水期的质量浓度分别为3.05 mg·L-1和1.65 mg·L-1,总氮在丰水期质量浓度降低的主要原因可能是丰水期蓝藻迅速生长,吸收了大量的营养盐。蓝藻仍是太湖浮游植物的优势种。2009─2012年太湖蓝藻的密度随年份无明显变化,但随季节和区域存在显著差异：丰水期蓝藻密度均值为4.87×10^7cell·L-1,明显高于平水期蓝藻密度（1.51×10^6 cell·L-1）;太湖东部采样点蓝藻密度明显低于其他湖区。影响蓝藻的非生物因素包括温度、酸碱度和营养盐,高温、偏碱性和高营养盐含量都会增加蓝藻的密度。蓝藻与其他浮游植物和大型水生植物之间存在竞争关系,蓝藻密度增加促进了枝角类的生长。推荐利用机械打捞和大型水生植物修复方法,因为这2种方法可在降低蓝藻密度的同时去除水体中的有机物和营养盐,可以从根本上降低太湖蓝藻水华的风险。增加其他藻类和枝角类控制蓝藻水华方法可行性较差：1）蓝藻暴发时期其它藻类对能量和营养的竞争能力弱于蓝藻,难以抑制蓝藻的生长;2）在太湖中增加枝角类可能降低现有蓝藻的密度,但建立完整的食物链体系降低富营养化程度,防范生物调控中可能存在的生态风险（如其他藻类水华等）较困难。     

生物监测及其在环境监测中的应用(Biological Monitoring and Its Application in Environmental Monitoring)

生物监测是近几十年来发展起来的应用于环境监测领域的一门新兴技术,是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应,从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价.作为环境监测的重要组成部分,生物监测具有敏感性、长期性、连续性、经济性、非破坏性和综合性等优势,有望在生态系统环境监测、总量控制、环境风险评价、环境污染早期预警、突发事件监测和环境标准制定等领域取得突破.在总结国内外相关研究的基础上,从目前在环境监测中应用的生物监测的原理、分类、特点、方法学和实际应用等方面进行综述.尽管生物监测还有不足之处,但可以肯定,其发展和应用将会对环境监测事业产生极大的推动作用,有着非常广阔的发展前景.     

县域农田生态环境质量监测数据库的设计与建立

农田生态环境质量监测数据库是农田数据管理和环境质量监测的新方式。文章以绿色食品生产基地的建设为目标，通过监测单元的划分、数据采集和处理的规范化、数据编码、数据表的创建、数据录入、查询和应用分析等关键环节，对建立县域田块尺度生态环境质量数据库的方法和体系作了探讨。     

生态环境标准体系框架研究

体系框架设计是生态环境标准体系建设的基础。按照标准体系设计的基本原则,结合我国生态环境管理工作实践,提出了由生态环境管理领域和技术内容类别二维构成的生态环境标准体系框架。体系框架中,领域维包括保护地管理、生物多样性保护、水土保持、沙化与石漠化控制、开发建设工程生态环境保护、外来物种环境风险管理、转基因生物环境安全、农村生态环境保护、城市生态环境保护、森林生态保护、草原生态保护、荒漠生态保护、湿地生态保护、内陆水域生态保护、海洋生态保护、流域(区域)生态保护和综合17个大类,技术维包括术语、分类与信息、区划、质量、保护与恢复、监测检测、评价和综合8个大类,并就每个大类的相关内容和标准作了详细说明。     

锑和砷对固氮菌的毒性效应及其机制研究

锑作为一种具有毒性和致癌性的类金属,其不合理的开发造成了严重的生态环境污染,尤其是土壤中高浓度锑和砷污染导致了环境中多种营养元素的缺乏。其中,氮素的缺乏严重阻碍了环境的恢复。然而,固氮微生物不仅能为氮素匮乏环境提供稳定的氮素来源,而且其固氮潜能可以作为监测土壤金属污染的敏感指标。为此,该文通过乙炔还原法(ARA)微宇宙培养试验手段,研究了不同价态锑和砷(三价及五价)在不同质量浓度(100、200、500、1 000、2 500、5 000 mg·L^-1)水平下对棕色固氮菌固氮潜能的影响,同时进一步探究了土壤固氮菌群落固氮潜能对土壤中主要锑和砷价态[Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)]的响应机制。结果表明,锑和砷浓度与棕色固氮菌和土壤固氮微生物的固氮潜能均呈显著负相关,验证了以固氮微生物固氮潜能作为生物指示物的可行性。此外,Sb(Ⅴ)对土壤固氮微生物的毒性显著小于As(Ⅴ)。三价锑和砷污染对固氮菌固氮潜能的毒性高于五价[As(Ⅲ)>Sb(Ⅲ)>As(Ⅴ)>Sb(Ⅴ)],这可能是由于Sb(Ⅲ)和As(Ⅲ)对细胞的致裂性强于Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)。相较于Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)对于棕色固氮菌固氮潜能的抑制作用,其对土壤固氮菌群落的固氮潜能的影响相对较弱。这一差异可能是由于土壤复杂的理化性质以及微生物群落和功能多样性而导致的。     

西部矿产资源开发的生态环境损害与监管

我国西部地区是重要的国家生态安全屏障,大规模的矿产资源开发在一定程度上造成了生态环境损害,成为制约区域经济社会可持续发展的重要因素。在辨析矿山生态环境损害相关概念的基础上,阐述了西部12省(市、自治区)矿产资源概况与开发特点,剖析了矿山土地毁损、生态完整性破坏、水土流失/土地沙漠化和环境污染等主要生态环境损害问题与不利影响,并从严格执行矿山生态环境保护的相关政策,健全国家层面的矿山生态环境监管机制,制定西部地区矿山生态环境损害的监测、风险评估、保护与恢复治理的专项规划,以及落实地方各级政府和企业的矿山生态环境损害责任4个方面,提出了我国西部矿产资源开发生态环境监管的对策建议,以期为加强我国西部地区矿山生态环境保护与恢复治理以及促进区域可持续发展的生态安全屏障保护与建设提供决策参考。     

生物气溶胶研究进展:环境与气候效应

生物气溶胶是大气气溶胶的一个重要组成部分,在大气中的扩散、传播会引发人类的急慢性疾病以及动植物疾病。生物气溶胶还可以间接影响全球气候变化,并对大气化学和物理过程有着潜在的重要影响。相关研究已成为国际研究的热点,也逐渐得到更广泛的关注。生物气溶胶中的几类生物体(如真菌、细菌和藻类)都被鉴别出是有效的云凝结核(CCN),并在以活性CCN的形式存在。当生物气溶胶与有机物(OC)碰撞接触时可以改变大气中OC的化学组成并改变其CCN特性,从而影响云量并间接影响全球气候变化。空气中的微生物也是影响空气质量的重要因素之一,相关研究主要集中于室内空气细菌、病毒、真菌等生物体的监测及来源调查。而对生物气溶胶的准确测定依赖于采样的有效性,为了减少采样中的误差和活性损失,近年来开发了一些具有应用前景的在线采集、分析技术,如自动拉曼光谱、时间飞行质谱等。分布在大气中的生物气溶胶同样可以遵从传输路线进行长距离传输,而且不同类型的生物气溶胶在大气中具有不同的浓度和时空分布模式。文章对国内外学者近年来在大气生物气溶胶环境效应、样品采集、监测分析以及分布和传输方面的研究进展作了较系统的综述。     

全面执行《环境保护法》 强化自然环境保护工作

作者分析了我国现有的水土流失、耕地减少、沙漠化、森林资源蓄积量减少、草原退化、生物物种减少、自然灾害增加、淡水资源短缺和酸雨危害等9个生态环境问题,提出要把保护自然环境提到国策的高度来认识。要求各级环境保护部门,把自然环境保护工作放到应有的位置;确立自然保护方针政策,完善各项管理制度;对全国自然环境实行分区管理。作者还介绍了国家环境保护局自然环境综合管理处的职责,主要是负责对全国自然环境的统一监督管理,负责对生态环境有较大影响的开发建设项目的环境保护管理和生态环境监测工作。该处近期内拟开展自然环境宏观管理、农村环境保护和开发建设项目管理三个方面共17项工作。     

蓝藻发酵生产微生物农药的影响因素研究

采用摇瓶发酵试验探讨了蓝藻为原料制备苏云金杆菌生物杀虫剂的可行性,并考察了不同培养条件（蓝藻含固率、种龄、接种量、初始pH、摇床转速、发酵温度）对苏云金杆菌生长增殖、产孢与产毒效果的影响。研究结果表明,无需任何预处理工序,Btk 130菌株能在蓝藻为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒。发酵48 h后,芽孢产率达到86.7%,远高于常规培养基;生物毒效为282 IU.mL-1,与常规培养基相当。培养条件优化结果表明,在蓝藻含固率为2%、初始pH为7.0、接种物种龄为9 h、接种量为2%、培养温度为30℃、摇瓶转速为200 r.min-1的条件下培养48 h,Btk 130可达到较好的发酵效果,活菌数及抗热芽孢数可达7.32 CFU.mL-1和6.38 CFU.mL-1,生物毒效为528 IU.mL-1。该研究不仅为蓝藻提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物杀虫剂的生产成本,具有广阔的应用前景。     

水体面积与微气候变化关系特征研究现状及进展

微气候是区别于大气候的小范围微型气候,能够对人类的生活、生产以及生态环境等带来重大影响,研究地表水体面积变化特征及其与气象因子变化特征的响应关系不仅能够掌握区域气候变化特征,对实现水资源的合理开发、灾害监测与评估等具有十分重要的作用,而且对于保障不同尺度经济社会和生态环境的可持续发展具有重要的指导意义.通过系统归纳典型...     

环境污染物干扰鱼类体色的研究及其生态毒理学意义

鱼类体色对环境污染物十分敏感,使其成为污染监测中理想的生物指示物,具有广阔的应用前景.鱼类体色调控复杂,涉及的基因丰富.本文综述污染物对鱼类体色的干扰作用及可能的干扰机制,为鱼类体色应用于污染监测相关生物标志物筛选及生态风险评估提供参考资料;同时,从鱼类色素合成和代谢、色素细胞发育和迁移、体色变化的调控等方面,综述鱼类...     

浮游动物DNA宏条形码标志基因比较研究

DNA宏条形码技术作为一种新型生物监测方法,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游动物DNA宏条形码监测仍在发展阶段,需要首先对其(采样方法、引物选择和数据分析等)进行标准化和调整,然后才能用于常规流域生态监测。其中,如何选择合适的PCR扩增引物是DNA宏条形码生物监测标准化的关键问题之一。本研究比较了COI、18SV9和16S通用引物在浮游动物DNA宏条形码监测中的差异,为初步建立规范化的浮游动物DNA宏条形码监测方法提供技术支撑。结果表明,16S引物对浮游动物具有更好的特异性,其产生的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)有88.1%属于浮游动物。虽然18SV9引物具有更高的物种覆盖度,不仅能扩增出浮游动物,还能扩增出大量藻类和真菌,但其物种识别敏感性较差,不适合浮游动物物种水平多样性监测。COI引物的浮游动物物种特异性、物种覆盖度和物种识别敏感性都适中,检出的浮游动物物种数量高于18SV9引物和16S引物,更加适合浮游动物DNA宏条形码监测。     

大数据技术在生态环境领域的应用综述

大数据技术能够有效处理多来源、多类型、多尺度数据,在生态环境领域受到广泛关注,但中国仍处于起步阶段,探索大数据技术在生态环境领域的应用对推动大数据发展具有重要意义,对生态环境精准监管和综合决策具有显著参考价值。基于国内外最新研究,文章将生态环境大数据技术体系分为数据采集、数据处理和实践应用3个部分,数据采集包括地面监测、卫星遥感监测、地理信息、社会统计及网络抓取,数据处理包括存储管理、预处理、深入处理与整合挖掘4个流程,主要应用于生态环境的监测评价、模拟预测与优化管理3个方面。在监测评价方面,大数据技术有利于实时监控、长期跟踪、网格化评价生态环境质量,提高了生态环境监测评价的有效性,但多领域监测数据的耦合分析、智能纠错、评价方法优化能力有待提升;在模拟预测方面,大数据技术与专业模型整合增加了不同时空尺度下复杂环境要素的模拟精度和预测速度,实现动态预警和生态风险评估,但仍缺乏基于大数据技术的高精度存储、分析和集成模型,缺少更专业、更开放的大数据分析系统支撑模型库;在优化管理方面,促进污染的有效溯源、科学控制与全过程监管,但新型污染物和特征污染物时空分布特征尚不明确,系统性数学模型与风险评价管理体系尚不完善,给基于大数据平台的优化管理带来局限性。因此,应有效集成多领域生态环境监测数据,提升数据处理技术能力,推进大数据应用,以满足政府多源管控需求,提升政府科学决策效果。     

激光雷达技术在矿山生态环境监测中的应用

传统遥感技术在矿山生态环境监测中存在无法获取垂直结构、精度较低和时效性较差等劣势,激光雷达(LiDAR)具有主动性强、穿透性强、扫描速度快和精度高等特点,可以弥补传统遥感技术在矿山生态环境监测中的不足。基于此,笔者通过对矿山生态环境问题进行分类,介绍了LiDAR技术的原理、类型与特点,在与传统遥感技术进行对比分析的基础上,探讨了LiDAR技术在矿山生态环境监测中的适用性,以及在典型矿山生态环境指标监测中的应用潜力。结果表明:LiDAR技术可用于监测矿山生态完整性损失、土地损毁、自然侵蚀等类型的大部分指标,且比传统光学遥感精度高,在植被垂直结构参数提取方面具有明显优势;对各指标提取的适用性,因矿山规模及生态环境监测的精度要求而存在一定差异;地基LiDAR数据不仅可作为光学遥感数据的补充数据源,而且通过与机载LiDAR相结合,可以满足高精度和较大范围植被结构参数提取的需求。     

武汉市湖泊蓝藻分布影响因子分析

对武汉市15个浅水湖泊在不同水期的浮游植物进行调查,同时监测相应的环境因子指标;以蓝藻物种多度及生物量数据和9个环境因子进行了典范对应分析(CCA).物种鉴定结果表明武汉市湖泊蓝藻的常见属有微囊藻(Microcystis)、螺旋藻(Spirulina)、平裂藻(Merismopedia)和色球藻(Chroococcus)等.CCA分析结果表明水温、水深、pH、浮游动物生物量是影响城市浅水小型湖泊蓝藻种类组成及分布的主要因子,同时绿藻生物量等对蓝藻组成分布也有一定的影响;由于武汉市浅水湖泊的高营养盐浓度,总磷及氮磷比不再是蓝藻生长的限制因子.＃     

产甲烷菌的生态多样性及工业应用

产甲烷菌是一类重要的极端环境微生物,在地球生物化学碳素循环过程中起着关键作用.目前,根据产甲烷菌的系统发育和生理生化特性可将已培养的产甲烷菌分为5大目.产甲烷菌广泛分布在海底及淡水沉积物、水稻田、动物胃肠道、地热及地矿等环境中,生态学研究表明,产甲烷菌在不同的生态环境里具有不同的群落分布特点,并且受不同环境因子的影响而显示出不同的生理代谢功能.本文综述了国内外近年来产甲烷菌的分类及生态多样性研究进展.同时简述了产甲烷菌在厌氧生物处理和煤层气资源开发中的广阔应用前景.表1参38     

中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势

城镇生态环境是国家生态文明和美丽中国建设的重要组成部分,而目前中国城镇化快速发展过程中出现了重污染天气、黑臭水体、土壤污染、城市热岛效应等突出生态环境问题。环境监测是掌握城镇生态环境质量状况、环境管理和环境执法的基础,遥感技术在城镇生态环境监测中发挥着重要作用。文章主要从通常关注的空气质量、水体水质、土壤污染和生态资源4个方面,从遥感数据源、遥感监测模型方法、存在问题等方面概述目前中国城镇生态环境遥感监测的总体现状,指出目前存在城镇复杂地表高反射噪声与气溶胶多次散射引起污染气体反演的不确定性、现有算法无法适用于高浑浊的城镇黑臭水体和高清洁的饮用水源地这两类特殊光谱特征水体、城镇土壤污染难监测、城镇地表温度与生态要素高精度反演等技术瓶颈,以及时空分辨率低、监测精度不高、技术体系缺乏、专题产品少、业务应用程度低等问题与不足,提出中国城镇生态环境综合监测亟需攻克的系列监测要素精度提升关键技术、业务应用模式、服务模式等发展趋势,为中国新时期生态环境保护、打好污染防治攻坚战、城镇化建设等重要工作提供支持。     

硝酸盐对毛萼田菁茎瘤固氮的影响

ＫＮＯ３对毛萼田菁（Ｓｅｓｂａｎｉａｒｏｓｔｒａｔａ）茎瘤和根瘤固氮的抑制作用与瘤中积累，碳水化合物减少（特别是蔗糖）以及豆血红蛋白（ｌｇｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ，Ｌｂ）浓度减少和功能受阻相关．经ＫＮＯ３处理的植株的茎瘤类菌体的呼吸作用和固氮活性明显下降．从ＫＮＯ３处理的植株茎瘤中提取的类菌体悬液加上未经ＫＮＯ３处理的正常Ｌｂ可提高固氮活性和耐ｐＯ２；加５ｍｍｏｌ／ＬＫＮＯ２于正常的茎瘤类菌体悬液和Ｌｂ反应体系，引起固氮活性和耐ｐＯ２都降低，证明是Ｌｂ功能受阻的重要因素．施ＫＮＯ３可能还导致茎瘤Ｏ２扩散的阻力增加．