植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染植物修复技术应用广泛,但超富集植物的寻找耗时费力,现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大,导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用,为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展,着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程,主要包括:①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因,主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白,作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因,主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases,通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因,主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成,并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制,建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因,使其在目标植物中高效表达,并在实际环境中进行植物生长测试应答机制,最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系,以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.      

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点,将长时间序列数据进行分段,从而建立分段回归函数,为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象,采用低通时序滤波轨线方法,评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程,研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明:①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点,将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高,于2006年达到第一个峰值;第2段为修复阶段（2006—2011年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低,于2011年达到谷值;第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年）,太湖的ρ（TN）呈下降趋势,ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高,至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP）,2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区,为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%,且目前仍在升高未出现转折点,气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测,为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m3〕,太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后,太湖的滞留时间呈现缩短趋势,对藻类的繁殖形成抑制,但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示:自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后,湖泊氮浓度明显降低,但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平;目前气温升高趋势仍在持续,太湖的控藻形势严峻,为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用,应当在控氮基础上加大控磷的力度,同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.      

便携式应急分合闸控制装置的研制及应用

针对 10 kV 柱上断路器的电磁操动机构在馈线远程终端(Feeder Terminal Unitm,FTU)直流电源消失或者容量不足时不能可靠合闸的问题,深入分析原因,研制了便携式应急分合闸控制装置,并应用到配电自动化调试及配电设备检修工作中。应用结果表明:便携式应急分合闸控制装置有效地满足了配电网停电检修时FTU及各类柱上配电设备对不间断电源的需求,应用范围广泛,安全可靠,具有一定的工程实用价值。     

采油废水物化处理法研究进展

采油废永是一种成分复杂,难生物降解的工业废水,国内大多数油田对采油废水采用物化和生化技术组合工艺进行处理.介绍了近年来国内采油废水物化处理方法技术研究现状,包括电化学法处理、吸附法处理、臭氧法处理、絮凝法处理、催化法处理、超声法处理、微波法处理,对各种方法进行了评价和比较,并对采油废水处理技术今后研究方向提出了建议.     

汾河源区不同景观带水文过程研究

目前水源区景观带尺度水文过程机制研究还非常薄弱.针对山西汾河流域水环境恶化,迫切需要解决的水问题.应用同位素示踪、水文地质勘察、水化学信号等研究方法,揭示汾河源区景观带尺度水文过程机制.结果表明,汾河水源区亚高山草甸带与中高山森林带是汾河源区主要径流形成区,而疏林灌丛带与山地草原带在时间上滞后了雨季降水的汇集.源区径流主要由降雨、地下水、积雪和冻土融水混合补给.流域内降水很少直接产生地表径流补给河流,而是经过各景观带下渗,转换成壤中流、孔/裂隙水或地下径流,最终汇入河道,完成"补径排"水文过程.这一研究可为汾河流域水环境恶化的遏制提供科学依据与参考,以期实现山西清水复流和生态环境的全面修复.     

不同肥料种类对稻田红壤碳氮淋失的影响

土壤中碳、氮淋失降低土壤肥力,污染水体环境.为探究不同施肥种类对稻田红壤碳氮淋失影响,本试验依托中国科学院千烟洲生态站(114°53’E,26°48’N)1998年建立的红壤稻田长期定位控制试验,选用负压法采集土壤溶液,研究秸秆还田(ST)、有机肥(OM)、化肥(NPK)对土壤碳、氮淋失状况及时间动态的影响.结果表明:1稻田土壤中氮素淋失以铵态氮(NH+4-N)为主,施用NPK使土壤中NH+4-N(1.2 mg·L-1±0.1 mg·L-1)淋失最严重,施用OM使土壤中可溶解性有机碳(DOC)(27.3 mg·L-1±1.6 mg·L-1)淋失最严重,且土壤中DOC和NH+4-N均在水稻营养生长期淋失最严重(P<0.05);2施用OM与NPK可以增加稻田红壤中NH+4-N、DOC、总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量,且施用NPK增加TN效果最显著,施用OM增加SOC最显著;3土壤渗漏液中DOC含量与稻田红壤中SOC含量呈显著正相关(P<0.01),土壤渗漏液中NH+4-N含量与稻田红壤中TN含量呈显著正相关(P<0.01).     

长江流域上游地区“三磷”污染现状及对策研究

长江流域上游地区是我国“三磷”(磷矿、磷化工企业和磷石膏库)最为集中的区域,总磷污染尤为严重.为保障长江流域水环境安全,支撑长江经济带可持续发展,从分析长江上游“三磷”污染状况出发,剖析总磷污染成因,提出“三磷”污染控制对策建议.结果表明,长江流域上游地区总磷污染成因主要包括:磷矿资源丰富,长期开采对上游水环境产生显著影响;围绕磷矿开采的磷化工产业发展迅速,但管理薄弱导致总磷超标排放;存量磷石膏临河不当处置与堆存,环境污染与安全隐患大.针对总磷污染成因,按照“重点突出,精准施策”原则,以长江流域上游地区“三磷”集中片区为重点开展综合整治,提出几点对策建议:①重点加强沱江上游德阳段绵远河、石亭江,乌江上游贵州段瓮安河、洋水河和清水江,湖北省宜昌-兴山-神农架一线和钟祥-南漳一线三个片区的磷矿治理;②推动绵远河、石亭江、乌江、香溪河流域等涉磷工业园区/工业集中区的技术改造升级,促进磷化工产业绿色发展;③加强四川省(沱江)、贵州省(乌江)、湖北省(香溪河)等磷石膏堆场密集分布区域的规范化综合管理;④以法规和标准为准绳,加快完善涉磷污染源监管系统.      

茂兰喀斯特森林常见钙生植物叶片元素含量及其化学计量学特征

喀斯特森林植物的生态适应性及其对环境变异的生态响应和调控机制是喀斯特森林生态系统稳定性维护和退化生态系统恢复重建必需明确的关键科学问题。为探讨喀斯特森林植物的生态适应性调控机制,本文以茂兰喀斯特森林几种常见钙生植物为研究对象,分别对其叶片10种必需元素进行了测定分析。结果表明：含量大于10000 mg·kg^-1的元素有N、K和Ca,1000～10000 mg·kg^-1的元素有P、Mg和S,100～1000 mg·kg^-1的元素有Fe和Mn,小于100 mg·kg^-1的元素有Zn和Ni。这些元素中,除 P 外均高于已报道的陆生高等植物所需元素的合适组织浓度,但仍全部处于世界陆生维管植物元素平均含量范围内。元素含量特点是w（Ca）＞w（K）＞w（Mg）型。P、Mg、Fe的频数分布呈正态分布,N、K、Ca、S、Mn、Zn、Ni呈对数正态分布。元素间的相关分析表明,N和S、P和Mg、K和S、Ca和Mg、Ca和Zn具有极显著正相关关系（P≤0.01）, Mg和Zn也具有显著正相关关系,而N和Fe、S和Fe具有显著负相关关系（P≤0.05）。根据植物叶片w（Ca＋Mg）含量,冷水花（Pilea notate）、荔波唇柱苣苔（Chirita liboensis）和掌叶木（Handeliodendron bodinieri）属于嗜钙型植物,石山吴茱萸（Evodia calcicola）属于喜钙型植物,黄梨木（Beniodendron minus）、单性木兰（Kmeria septentrionalis）、南天竹（Nandina domestica）、粗糠柴（Mallotus philippensis）、石山桂（Cinnamomum calcareum）和黔竹（Dendrocalamus tsiangii）属于随遇型植物,贵州悬竹（Ampelocalamus calcareous）属于厌钙型植物,荔波鹅耳枥（Carpinus lipoensis）、石山胡颓子（Elaeagnus calcarea）介于喜钙型植物和随遇型植物之间,石山楠（Phoebe calcarea）介于随遇型植物和厌钙型植物之间。对叶片元素化学计量比值的分析表明,喀斯特钙生植物具有低P、K和高Ca、Mg的特点,绝大部分植物属于P     

甲醛对大鼠肺细胞醛糖还原酶的影响及醛糖还原酶功能研究

为了研究甲醛作用后大鼠肺细胞醛糖还原酶(AR)的活性变化以及AR在肺细胞损伤中的功能,首先通过大鼠肺细胞分离培养,观察甲醛对大鼠肺细胞AR活性的影响及AR抑制剂——盐酸小檗碱对AR活性的抑制作用;其次通过流式细胞仪检测甲醛及盐酸小檗碱对大鼠肺细胞周期和凋亡的影响.结果表明:1.0mmol·L-1甲醛作用24h使大鼠肺细胞AR活性显著增加,盐酸小檗碱对AR活性具有抑制作用;甲醛能够引起大鼠肺细胞凋亡,使G0/G1和S期的细胞比例下降,G2/M期的细胞比例增加;甲醛和盐酸小檗碱共同作用使大鼠肺细胞凋亡率较单纯甲醛组更高,同时G0/G1期的细胞比例增加,S和G2/M期的细胞比例下降.结果提示甲醛能够使大鼠肺细胞AR活性增加;AR活性增加可减少细胞凋亡,对甲醛引起的大鼠肺细胞损伤具有保护作用.     

开发膜生物反应器的经济技术因素探讨

经济因素是制约膜生物反应器废水处理工艺发展的关键，影响经济性的直接原因是能耗，间接原因是膜受污染失效。ＭＢＲ中降解有机物的主要手段仍是生物反应器，膜分离对生物反应器起到了独特的强化作用，但必须考虑适当的运行条件，否则会带来负面效应。