海洋环境暴露下生物膜对微塑料的理化性质和环境行为影响研究进展

在风、光、微生物等共同作用下,长期暴露于环境中的塑料易碎裂成粒径较小的塑料碎片或颗粒,即微塑料。微塑料已被认为是一种可能会严重威胁到海洋生物安全的新型污染物,大部分合成塑料极难降解。疏水性的微塑料可随着水流做长距离的迁移,成为微生物、藻类和虫类等生物附着生长的载体。微塑料表面生物膜的形成可改变其表面形貌、粗糙度和表面官能团等理化性质,进而影响其环境行为和归趋。本文系统地综述了海洋环境下微生物群落附着对微塑料理化性质的影响,并进一步讨论了生物膜的形成对微塑料沉降和吸附行为的影响及其机制,以期为海洋环境中微塑料的生物降解、污染控制和生态风险评估提供理论指导。     

多孔介质中微塑料的环境行为研究进展

微塑料的环境污染问题已成为当前国内外研究的前沿热点之一,近年来土壤和地下水系统中微塑料的环境行为研究得到越来越多的关注.在论述多孔介质中微塑料来源和危害的基础上,聚焦国内外学者在微塑料环境行为方面的研究,综合评述了微塑料稳定性及其在多孔介质中运移行为的最新进展,重点介绍了物理、化学和生物三方面因素的影响及作用机制.从微塑料对其他污染物之间的吸附/解吸作用以及共运移行为两个方面汇总分析了微塑料和其他污染物间相互作用的最新研究进展.今后需要在不同类型微塑料、多因素耦合效应以及微塑料与微生物之间的相互作用等方面进一步深入研究,以期系统掌握多孔介质中微塑料的运移行为及作用机制.     

苯酚羟化酶基因工程菌表达优化及特性研究

利用表面响应法优化苯酚羟化酶基因工程菌(PH_IND)的生长条件(种龄、接种量)及表达条件(诱导OD600、IPTG浓度、诱导时间、诱导温度),并对其粗酶特性进行考察.实验结果表明,菌株PH_IND的最佳生长条件及表达条件为:种龄7.19h,接种量1.39%,诱导OD6000.54,IPTG浓度0.19mmol·L-1,诱导时间2.37h,诱导温度35℃,此时,苯酚羟化酶最大酶活力为0.6167U·mg-1.粗酶特性分析表明,苯酚羟化酶的最适pH和温度分别为8.0和40℃.Ba2+、Fe3+、Hg2+、Pb2+对苯酚羟化酶有明显促进作用,而Ca2+、Co2+、Cu2+、Mg2+、Mn2+对苯酚羟化酶有抑制作用.底物广谱性实验表明,苯酚羟化酶具有极强的芳香化合物降解能力.     

中国沿海地区大气污染特征及其聚类分析

为识别我国沿海地区的大气污染分布特征,基于2015—2016年我国沿海12个省（自治区、直辖市）的115个地级以上城市ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（NO₂）、ρ（O₃）、ρ（CO）和ρ（SO₂）监测数据,在分析其时空分布特征的基础上,结合主成分分析和AIC（改进赤池信息准则）开展我国沿海地区大气污染聚类分析研究.结果表明:我国沿海地区颗粒物污染严重,其中70%和54%的城市未达到GB 3095—2012《环境空气质量标准》中ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）二级标准,ρ（PM_2.5）在空间上以浙江省金华市为界呈“北高南低”、金华市以北地区“西高东低”的分布特征;环渤海带及长三角地区ρ（O₃）处于相对较高水平,山东省中部ρ（SO₂）突出,最高值达71.3 μg/m3.根据6种大气污染物监测值,可将115个地级以上城市聚为3类:类Ⅰ包括河北省南部和山东省西部在内的21个城市,空间分布连续且相对集中,受本地源和扩散条件的影响,各项大气污染物质量浓度均处于较高水平;类Ⅱ包括辽宁省、山东省东部和长三角等地区的42个城市,各项大气污染物质量浓度较类Ⅰ有所降低,ρ（PM_2.5）降低（比类Ⅰ低34.2%）明显,更多表现为受工业和散煤燃烧影响的SO₂污染,和受海运船舶和陆路交通源影响的NO₂污染;类Ⅲ包括福建省、广东省和广西壮族自治区沿海一带的52个城市,大气污染物质量浓度相对较低,空气质量较优,受季风和外来源影响的秋季O₃污染特征明显.3类城市ρ（O₃）平均值相近但季节性变化有所差异,类Ⅰ和类Ⅱ ρ（O₃）峰值均出现在6月,类Ⅰ ρ（O₃）季节性差异更为显著,类Ⅲ峰值出现在10月,全年变幅相对较小.研究显示,我国沿海地区山东省西部、江苏省北部与京津冀地区南部呈较为相似的污染特征,广西壮族自治区柳州市与周边城市呈不同聚类特征,ρ（PM）和ρ（SO₂）相对较高,为大气污染热点.      

黑麦草对水体中镉-壬基酚复合污染的生理响应及修复

探讨了黑麦草对水体中镉-壬基酚(Cd-NP)复合污染的生理响应及修复作用.结果表明,单一Cd污染情况下,高浓度Cd~(2+)(10 mg·L~(-1))对黑麦草的生物量和叶绿素含量均有显著的抑制作用,植株过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性显著增大.单一NP污染情况下,黑麦草的生物量、叶绿素含量和MDA含量均无显著性变化;高浓度NP(5 mg·L~(-1))存在下,植株POD活性显著增大.当黑麦草受到复合污染胁迫时,高浓度NP的加入降低了Cd的抑制作用,使黑麦草的MDA含量有所回落,植株PPO活性有所下降.Cd~(2+)浓度为1 mg·L~(-1)时,黑麦草对Cd~(2+)有较好的去除效果,12 h的去除率达到了55.3%.吸收时间超过12 h,高浓度NP对黑麦草吸收Cd~(2+)有较显著的促进作用.NP浓度对植株地下部分Cd~(2+)吸收量有极显著影响,转移系数随着NP浓度增大而呈现上升趋势.NP浓度为5 mg·L~(-1)时,黑麦草对NP的吸收效果较好,24 h的吸收率为44.6%.低浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草去除NP无显著性影响,而高浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草吸收和降解NP均有极为显著的抑制作用.     

运城市道路扬尘化学组成特征及来源分析

采集运城市区道路扬尘及5类单一尘源类样品(盐湖尘、土壤风沙尘、机动车尾气尘、建筑水泥尘和煤烟尘),测定元素、离子和碳质组分含量并与其他城市比较,在此基础上通过富集因子法和潜在生态风险评价法揭示道路扬尘的化学组成特征,同时运用化学质量平衡模型解析道路扬尘的来源.结果表明,与其他城市相比,Na和SO_4~(2-)含量高,Si含量相对较低是运城市道路扬尘化学组成的主要特征,Na、SO_4~(2-)和Si质量分数分别为12.197 0%、8.597 1%和9.112 3%;富集因子计算结果表明道路扬尘中Pb、Cu、Cr、V、As、Ni、Na、Zn等元素的来源明显受到人为活动影响;道路扬尘重金属潜在生态风险为强,工业生产、化石燃料燃烧、机动车排放等人为源是影响道路扬尘生态风险等级的重要因素;煤烟尘、建筑水泥尘和机动车尾气尘的化学成分谱与其他城市相似,土壤风沙尘中Na和SO2-4含量相对较高,运城市特有的盐湖尘的主要化学组分是Na、SO_4~(2-),含量分别为30.3%、22.7%;化学质量平衡模型解析结果表明,盐湖尘对道路扬尘贡献最大(53%),其次是土壤风沙尘(21%),机动车尾气尘(8%)、建筑水泥尘(7%)和煤烟尘(5%)的贡献几乎相当.     

南四湖沉积物对上覆水氮磷负荷的时空响应

利用SWAT模型模拟结合水质监测对南四湖水体总氮、总磷负荷在2010年9月的空间分布和1960-2010年的时间分布特征进行了分析同时,测定了 2010年9月获取的表层底泥和柱状岩芯样品的TOC、总氮、总磷含量,结合相关测年结果,分析了南四湖沉积物中总氮、总磷含量在2010年9月的空间分布和近50年来的时间分布特征,并对沉积物和上覆水中总氮、总磷负荷在时空分布上的响应关系进行了分析.结果表明:在空间分布上,南四湖沉积物对上覆水中的总磷负荷有很好的响应关系,相关系数达0.895(p＜0.01),都以无机磷为主;而由于沉积物中的氮多为有机氮,水体中氮以无机氮为主,因此,两者之间的响应关系不明显.在时间分布上,近50年来,南四湖沉积物对上覆水的氮、磷负荷有很好的响应关系,其变化大致可分为低含量、急剧增长、有所下降3个阶段,但沉积物的响应在时间上有所滞后.该变化与占南四湖流域面积最大的济宁市近50年的GDP变化有很好的一致性,说明人类活动与湖泊污染密切相关.     

碳源胁迫下脱氮除磷颗粒污泥性能变化及其机制

在SBR反应器中,逐步提高颗粒污泥反应器进水葡萄糖比例(醋酸钠/葡萄糖比分别为1∶0、3∶1、1∶1、1∶3和0∶1,以COD计)研究碳源胁迫下,5个阶段污泥的物理性能、生化反应性能、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、磷组分以及反应器脱氮除磷等变化.反应器运行705 d结果表明,阶段Ⅳ污泥结构松散,平均粒径仅为0.5 mm,污泥释/吸磷速率、反硝化速率及总磷(total phosphorus,TP)含量最低,系统脱氮除磷效果最差;阶段Ⅰ和Ⅱ,污泥释/吸磷速率和反硝化速率较快,TP在72.36 mg·g~(-1)以上,EPS高达350 mg·g~(-1)左右,系统氮和磷去除率在94%以上;阶段V中,生化速率略慢于阶段Ⅰ和Ⅱ,污泥TP 69.60 mg·g~(-1),糖原高达224.18 mg·g~(-1),EPS约为200 mg·g~(-1),系统表现出良好的脱氮除磷性能.各阶段污泥中,与Ca结合态磷(Ca-P)是污泥中磷的主要构成,无机磷(inorganic phosphorus,IP)对颗粒污泥除磷有重要影响.     

宏基因组研究及其应用研究进展

传统的微生物培养方法损失了近乎99%的微生物资源,而宏基因组研究能够直接从环境中提取全部微生物基因组DNA,通过构建宏基因组文库并结合适当的筛选方法,得到目的基因及其表达蛋白,该研究能够最大限度地开发微生物的序列空间。文章简要概述了宏基因组研究的产生、原理及其在生态学方面的发展和对新基因资源的开发和利用。