物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

GPM卫星降水数据在天山山区的适用性分析

卫星降水产品在山区的适用性具有较高的不确定性。论文基于天山山区2014-2015年167个气象站点数据,应用较为广泛的两套卫星降水产品--TRMM与CMORPH,选用均方根误差（RMSE）、相关系数（R）、相对误差（PB）,以及分类统计分析指标（错报率FAR、探测率POD、公正先兆评分ETS、频率偏差BIAS）等,评估了新一代卫星降水产品--Global Precipitation Measurement（GPM）在天山山区的适用性。结果表明：相对于以上两种产品,GPM在山区的精度最高。具体表现在：1）3套产品在降水较多的夏秋季均表现较好,相对于TRMM与CMORPH,GPM与观测数据的相关系数最高（R≥0.6）,相对误差最小（PB≈10%）;2）在整个天山山区,GPM相对于其他两套产品表现出较低的误差范围（-55%~55%）;3）GPM在不同的高程带内,均表现出同观测站点较低的误差与较高的相关系数;4）3套降水产品均表现出对探测弱降水事件较高的准确性（POD≈0.58）和较低的错误率（FAR≈0.63）,但综合分析4种指数,GPM表现最佳,能够以较准确的精度和较低的误差估测降水系统。     

美国饮用水水源地保护经验及其对我国的启示

新冠肺炎疫情对公众健康造成了极大威胁。针对疫情可能造成的水污染问题,各地生态环境部门均全力加强城市和农村饮用水水源地水质监测预警工作,突出了当前形势下饮用水水源保护工作的重要性。为实现安全饮用水目标,美国在法制体系、组织结构、饮用水水源地风险评估和保护计划等方面积累了丰富的经验,为我国应对疫情、实现饮用水安全保障提供了诸多启示。美国实践经验表明,饮用水水源地保护应建立从废水排放控制到水源地风险防范的全方位、一体化管理体系;完善"从水源地到水龙头"的监测与应急体系;构建分工明确、权责清晰的制度体系;完善公众参与和信息公开,形成多方共治的良好局面。基于美国水源地保护经验,本文研究提出如下建议:加强全国饮用水水源地风险评估,严防医疗污水和城镇生活污水向水源地排放;加强水源地水质监测和预警,提升监测预警水平并制定备用水源等应急响应计划;强化地方政府对水源地的统一监管职能,明确水源地管理部门和水源地水厂的职责分工,加强组织协调和联防联控;完善公众参与和信息公开,增强公众环保意识和"主人翁"意识。     

Marine aquaculture regulates dissimilatory nitrate reduction processes in a typical semi-enclosed bay of southeastern China

Marine aquaculture in semi-enclosed bays can significantly influence nutrient cycling in coastal ecosystems. However, the impact of marine aquaculture on the dynamics of dissimilatory nitrate reduction processes (DNRPs) and the fate of reactive nitrogen remain poorly understood. In this study, the rates of DNRPs and the abundances of related functional genes were investigated in aquaculture and non-aquaculture areas. The results showed that marine aquaculture significantly increased the denitrification (DNF) and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) rates and decreased the rate of anaerobic ammonium oxidation (ANA), as compared with non-aquaculture sites. DNF was the dominant pathway contributing to the total nitrate reduction, and its contribution to the total nitrate reduction significantly increased from 66.72% at non-aquaculture sites to 78.50% at aquaculture sites. Marine aquaculture can significantly affect the physicochemical characteristics of sediment and the abundances of related functional genes, leading to variations in the nitrate reduction rates. Although nitrate removal rates increased in the marine aquaculture area, ammonification rates and the nitrogen retention index in the aquaculture areas were 2.19 and 1.24 times, respectively, higher than those at non-aquaculture sites. Net reactive nitrogen retention exceeded nitrogen removal in the aquaculture area, and the retained reactive nitrogen could diffuse with the tidal current to the entire bay, thereby aggravating N pollution in the entire study area. These results show that marine aquaculture is the dominant source of nitrogen pollution in semi-enclosed bays. This study can provide insights into nitrogen pollution control in semi-enclosed bays with well-developed marine aquaculture.     

复合膜生物反应器处理环氧氯丙烷废水

实验利用复合膜生物反应器处理以甘油为原料制备环氧氯丙烷产生的废水,考察了不同进水COD、水力停留时间以及盐度对处理能力的影响,并进行盐度冲击实验。生物处理后出水进行了深度处理的研究。结果表明:进水COD对处理能力影响较小;适当延长水力停留时间能优化出水水质;废水盐度高于22g/L时会对微生物产生抑制作用;深度处理能进一步降低出水COD;微生物通过一定时间的驯化期能适应并处理高盐度废水。     

Co-metabolic and biochar-promoted biodegradation of mixed PAHs by highly efficient microbial consortium QY1

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), typical representatives of the persistent organic pollutants (POPs), have become ubiquitous in the environment. In this study, a novel microbial consortium QY1 that performed outstanding PAHs-degrading capacity has been enriched. The degradation characteristics of single and mixed PAHs treated with QY1 were studied, and the effect of biochar on biodegradation of mixed PAHs and the potential of biochar in PAHs-heavy metal combined pollution bioremediation were also investigated. Results showed that, in single substrate system, QY1 degraded 94.5% of 500 mg/L phenanthrene (PHE) and 17.8% of 10 mg/L pyrene (PYR) after 7 days, while in PHE-PYR mixture system, the biodegradation efficiencies of PHE (500 mg/L) and PYR (10 mg/L) reached 94.0% and 96.2%, respectively, since PHE served as co-metabolic substrate to have significantly improved PYR biodegradation. Notably, with the cooperation of biochar, the biodegradations of PHE and PYR were greatly accelerated. Further, biochar could reduce the adverse impact of heavy metals (Cd²⁺, Cu²⁺, Cr₂O₇^2?) on PYR biodegradation remarkably. The sequencing analysis revealed that Methylobacterium, Burkholderia and Stenotrophomonas were the dominant genera of QY1 in almost all treatments, indicating that these genera might play key roles in PAHs biodegradation. Overall, this study provided new insights into the efficient bioremediation of PAHs-contaminated site.     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

广东省气象与源排放因素对PM_(2.5)浓度影响的数值模拟研究

为更好地区分大气污染物浓度变化中气象与源排放因素的影响,使用中尺度气象模型WRF和三维空气质量模型CAMx,通过固定源清单的方法模拟研究了广东省各地区不同时期气象因素对PM_(2.5)浓度变化的影响,并结合实测的PM_(2.5)浓度变化,计算出源排放因素对PM_(2.5)浓度的贡献。结果表明:相对于2014年,2015年广东省夏季的气象条件不利于PM_(2.5)浓度的下降,春季和秋季的气象条件有利于PM_(2.5)浓度的下降,就全年各季度平均而言,珠江口附近地区气象条件较有利于PM_(2.5)浓度的下降;源排放变化对肇庆市、韶关市和揭阳市等城市PM_(2.5)浓度变化有较强的削减作用,可使其浓度下降30%以上,显示这些城市的减排工作较为有效,深圳市、珠海市、东莞市、中山市与顺德区等市(区)PM_(2.5)污染改善主要是由于有利的气象条件的影响,源排放变化对珠海市和湛江市等城市污染起加剧的作用,表明不利的源排放变化抵消了部分有利气象条件对PM_(2.5)污染的改善作用,应加强对这些地区源排放的控制。     

城市化对城市森林组成和结构的影响——以上海“城-郊”样带为例

由于城市森林可改善人居环境并提高居民的生活环境质量而备受关注,而城市化进程的加剧使生态系统的结构也发生了很大变化。论文以快速城市化进程中上海“城-郊”样带为例,基于地理信息技术,采用景观格局分析和数理统计方法,有效量化“城-郊”样带;并借助植被功能分类的相关理论,以乔木组成和结构变化为载体,探讨城市化程度对城市森林的影响。结果表明：1）城区乔木丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）高于郊区,二者存在显著性差异（P<0.05）;但城区和郊区乔木物种均匀度分别为0.448±0.043和0.394±0.038,不存在显著差异（P>0.05）。2）城区乔木的密度小于郊区,分别为248±25和472±57株/hm²;且二者间存在显著性差异（P<0.05）。3）城区和郊区的城市森林群落的生长潜能存在一定的差异,郊区具有较多数量的高生长潜能乔木,而城区中低生长潜能的常绿乔木密度比郊区高;4）城区、郊区中各胸径量级的乔木数量分布均呈倒J型曲线。通过该研究以期促进城市森林生态系统服务功能发挥的同时也为进行城市森林的管理提供科学依据。     

基于比较优势理论的中国区域种养结构时空格局演变分析

研究种植业与养殖业的生产格局及演变趋势是优化种养结构的重要基础,对保障我国粮食安全具有重要意义。基于全国2000年和2017年335个地市的种养业生产数据集,利用比较优势理论分析了我国主要作物和畜产品区域比较优势的时空格局演变。结果显示:（1）近 17年,种植业和养殖业生产的区域比较优势空间格局上均无显著变化,肉类产出的优势区域呈扩散趋势;（2）饲料粮（玉米和大豆）生产的优势区域与精饲料消耗为主的牲畜（猪、禽类）优势区域并不匹配。为提升我国农业生产的种养结合水平,提出以下建议:区域种植业和养殖业的结构需进行合理化调整;根据区域种植业规模来确定养殖业规模;在区域尺度上合理布局有机肥加工厂;加强有机肥施用技术的研发;加大对养殖企业粪污处理方面的监管力度。