氧四环素的微生物燃料电池处理及微生物群落

氧四环素(OTC)作为一种广谱性抗生素而被大量使用,其滥用不仅直接破坏生态系统,更容易引起微生物耐药性和抗性基因污染等问题.本研究利用微生物燃料电池(MFC)处理OTC,研究OTC在MFC不同运行时期的去除率变化情况,发现在运行150 d后,MFC对10 mg·L-1OTC的去除率在132 h达到99.0%.利用高通量测序技术分析并比较了原始接种猪粪与运行150 d后MFC阳极生物膜的微生物群落结构,发现厚壁菌门(Firmicutes)处于优势地位,但相比于原始接种猪粪,MFC生物膜上的变形菌门(Proteobacteria)的丰度从2.84%提高至8.92%~22.75%,此外,真细菌属(Eubacterium)的比例从几乎为0.00%显著提高至20.49%~49.00%.根据现有研究报道,Eubacterium spp.对多种氧杂环芳香族化合物具有一定的生物降解能力,本研究表明Eubacterium spp.可能是一类具有较强OTC降解能力的功能微生物.     

生物膜脱氮滤池的微生物群落结构特性

为探究生物膜脱氮滤池脱氮效能差异的微生物因素,设置组1(包括接种污泥、稳定期滤料、反冲洗后滤料微生物变化)和组2(包括反冲洗前滤料、反冲洗后不同时间段滤料微生物变化)两组实验,通过高通量测序,研究不同阶段微生物群落结构、丰度和多样性的分布情况.结果表明:接种污泥与滤料表面微生物群落结构和多样性在门水平下差异不大,但在属水平下差异显著,而相对丰度在两种分类水平下始终差异显著.反冲洗后0～4 h滤料表面微生物的OTU数目、Shannon指数、Chao1指数变化,在滤池30 cm处先升后降,而在60 cm处曲折上升,也即二者的微生物丰度和多样性变化趋势.反冲洗前后Proteobacteria始终占主导地位,相对丰度为79%～90%,Proteobacteria中Betaproteobacteria占主导优势,反冲洗后Betaproteobacteria数量相对减少,后逐渐恢复.总反硝化优势菌属相对丰度在反冲洗1 h后30 cm处由78%左右下降到70%左右,60 cm处由68%左右下降到64%左右,此时出水总氮达到最高值7.7 mg·L~(-1),之后总反硝化优势菌属及出水TN浓度逐渐恢复至正常水平,这种消长变化表明滤池脱氮效果与总反硝化优势菌属相对丰度密切相关,滤池运行状态的改变使得反硝化优势菌属的群落结构差异显著.     

亚洲地区MODIS和Himawari-8细模态气溶胶产品验证及其时空分布分析

利用AERONET观测网数据,结合MODIS(中分辨率成像光谱仪)及Himawari-8(新一代地球同步气象卫星)的气溶胶产品分析了亚洲41个站点2015—2016年细模态气溶胶光学特性.结果表明,MODIS和Himawari-8反演气溶胶细模态比例(FMF)及细模态气溶胶光学厚度(fAOD)落在误差区间EE(期望误差)内的比例均不超过80%,其中8个典型站点则不超过50%,总体上MODIS要优于Himawari-8,但与AERONET地基观测资料相比还存在一定的误差.因此,需要进一步研究反演方法,提升地表反射率的确定精度,从而提高卫星遥感反演精度.通过季节平均的比较,发现春、夏、秋、冬四季MODIS和Himawari-8的反演值均有所低估,MODIS fAOD各季节平均偏差相对较小.Himawari-8 FMF秋季在Dhaka_University站的平均偏差较大,MODIS FMF春、冬季的平均偏差最大值相对较大,夏、秋季则相对较小;对于同一站点在相同季节均为Himawari-8 fAOD偏差较大,并且MODIS fAOD各季节的平均偏差最大值均小于Himawari-8 fAOD的偏差值.同时,利用卫星观测分析了亚洲地区FMF和fAOD年均及季节平均分布特征,发现MODIS和Himawari-8 FMF年均分布高值区主要位于华北平原、东北平原、四川盆地和中南半岛,MODIS fAOD年均分布高值区主要位于中南半岛,Himawari-8 fAOD年均值则普遍较低.MODIS FMF和fAOD季节平均分布呈现出夏秋高、春冬低的趋势,Himawari-8 FMF和fAOD季节平均分布则呈现出春秋高、夏冬低的特征,高值区的位置和量值均有明显的季节变化.     

NF-κB通路参与邻苯二甲酸二丁酯诱导U251细胞毒性的作用研究

为探究nuclear factor-κB (NF-κB)通路及其分子事件相关蛋白参与邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl-phthalate, DBP)诱导神经毒性的作用机制,以人胶质瘤细胞U251为对象,设置6个实验组:Control组,Tween 80组(阳性对照组)、25μmol·L~(-1) DBP组、100μmol·L~(-1) DBP组、20μmol·L~(-1)维生素E (vitamin E, VE)组、100μmol·L~(-1) DBP+20μmol·L~(-1) VE组.U251细胞经不同处理组分别暴露12 h及24 h后,观察细胞形态学结晶紫染色结果,检测细胞活性(CCK-8)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、氧化应激转录因子NF-κB,以及NF-κB通路相关蛋白钙调神经磷酸酶(calcineurin, CaN)、泛素特异性蛋白酶14(ubiquitin-specific protease 14, USP14)、胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF)的表达水平.与对照组相比,100μmol·L~(-1) DBP组U251细胞的数量降低,细胞损伤,CCK-8降低,ROS、MDA含量显著升高,NF-κB水平显著升高,CaN、USP14表达均升高,GDNF表达降低,差异均有统计学意义(p0.05,p0.01);加入抗氧化剂VE处理后,与100μmol·L~(-1) DBP组相比,100μmol·L~(-1) DBP+20μmol·L~(-1)M VE组U251细胞的数量增多,细胞损伤得到缓解,CCK-8上升,ROS、MDA含量显著降低,NF-κB水平显著降低,CaN、USP14表达均降低,GDNF表达增加,差异均有统计学意义(p0.05,p0.01).NF-κB和NF-κB通路相关蛋白的水平或含量变化表明,NF-κB作为氧化应激转录因子参与DBP诱导的U251细胞毒性作用;VE作为抗氧化剂可阻断ROS的生成从而抑制NF-κB的活化,提示VE在体外对DBP介导的神经毒性具有一定的保护作用.     

村镇生活垃圾与秸秆混合焚烧过程中多环芳烃(PAHs)释放特征

为了解我国农村地区生活垃圾与玉米秸秆焚烧处置过程烟气中多环芳烃(PAHs)释放特征,对我国农村地区生活垃圾可燃组分以及生活垃圾与玉米秸秆混合焚烧组分在焚烧过程烟气中PAHs化合物释放特征进行分析,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)对样品中的16种PAHs进行分析,研究气态以及颗粒态PAHs的释放因子、环数比例、气固态分配以及排放特征值.结果表明气态PAHs排放因子为当垃圾与秸秆混合比例为1∶2时PAHs的总量最多,而颗粒态为当垃圾与秸秆混合比例为1∶3时PAHs的总量最多;气态PAHs主要集中于2～3环低环数化合物,颗粒态PAHs则主要以中低环数(3～4环)化合物为主,本研究为促进我国村镇生活垃圾处理与资源化运用提供理论依据.     

上海市实施清洁空气行动计划的健康收益分析

为掌握上海市实施清洁空气行动计划(2013~2017年)的人群健康收益,综合采用空气质量数值模拟、健康风险评估、环境价值评估方法定量评价行动计划实施后居民大气PM_(2.5)暴露水平变化及健康和经济效益.结果表明,PM_(2.5)年均暴露浓度在35μg·m~(-3)及以下的人口比例由基准年的1.62%上升至控制年的34.06%,归因PM_(2.5)暴露死亡风险由基准年的15.2%下降至控制年的11.9%.实现的健康收益总和为118.41亿元(95%CI:50.24~178.19亿元),占2013年上海市国民生产总值0.55%(95%CI:0.23%~0.82%).行动计划的实施对保护人群健康具有积极作用,外环线以内人口密集且PM_(2.5)降幅较高的区域健康收益更加显著.     

不同离子条件对提取沉积物中水溶性有机质光谱特性的影响

水溶性有机质(WSOM)是环境中溶解性有机质(DOM)的重要组成部分,对WSOM化学特性的研究有助于了解环境中DOM对污染物环境归趋的作用.本文利用紫外-可见吸收光谱法(UV-vis)及三维荧光光谱法(3D-EEM)分析了3种不同来源沉积物的WSOM在不同种类及浓度离子浸提液中的光谱特性差异,以揭示天然水化学离子种类及浓度对提取沉积物中WSOM光谱特性的影响.UV-vis光谱分析结果表明:①WSOM在SO■及K~+浸提液中的溶解性有机碳(DOC)含量及其芳香度较高,在Cl~-及K~+浸提液中的有色溶解性有机质(CDOM)丰度高,在NO~-_3、Na~+浸提液中的富里酸含量较高、分子量较小;②浸提液中WSOM的DOC含量及其芳香度、CDOM丰度随离子浓度增加呈先增后减的趋势,同时大颗粒WSOM比例逐渐增加.通过3D-EEM光谱数据结合平行因子分析法发现,沉积物(城市内湖)中WSOM主要由4种荧光组分组成,即可见腐殖酸(C1)、土壤富里酸(C2和C3)、微生物源类腐殖质(C4).4种荧光组分在SO■、K~+浸提液中的荧光强度较高,且随离子浓度增加WSOM的荧光强度、类蛋白物质及类腐殖物质浓度均表现为高浓度受抑制的现象,这一点与吸收光谱数据一致.     

城市河道沉积物中残留医用抗生素对反硝化潜势的抑制作用及机制

研究了南明河贵阳城区段中沉积物的5种残留医用抗生素对沉积物反硝化潜势的影响,并采用荧光定量PCR及高通量测序方法检测了5种反硝化过程中的关键功能基因丰度以及编码nirS基因的细菌群落结构,探讨了抗生素残留影响反硝化潜势的微生物学机制.结果表明,南明河沉积物中5种目标抗生素中,诺氟沙星(norfloxacin,NFX)的浓度最高((537.13±212.69) ng·g~(-1)),并且对沉积物中反硝化潜势有显著抑制效果(p0.05).进一步分析表明,NFX对反硝化潜势的抑制作用主要是通过抑制编码nirS细菌主导的亚硝酸盐还原阶段而实现的.本研究揭示了城市河道沉积物中的残留抗生素可能会削弱河道的反硝化脱氮能力从而加重河流氮污染状况,为评估抗生素污染的微生态效应提供了依据.     

外源碳和氮输入对降水变化下土壤呼吸的短期影响

利用野外原位小区控制试验,模拟研究了降水变化下草地生态系统土壤呼吸对外源碳和氮输入的响应.在2014年,以内蒙古锡林河流域温带典型草原为研究对象,测定了增加降水处理（CK）、增加降水配施氮肥处理[CN,2.5 g·（m²·a）^-1]、增加降水配施碳源处理[CG,24 g·（m²·a）^-1]和增加降水配施氮肥和碳源处理[CNG,2.5 g·（m²·a）^-1+24 g·（m²·a）^-1]下土壤呼吸的变化,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、土壤可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）之间的关系.结果表明,在自然降水较多的第一次增加降水（FWE）阶段,CG处理和CNG处理168 h土壤CO₂累积通量显著增加,而CN处理168 h土壤CO₂累积通量无显著变化,并且CG处理和CNG处理土壤MBC含量显著高于CK处理和CN处理,同时,该阶段平均CO₂释放速率与土壤MBC含量正相关（P<0.05）.与FWE阶段相比,无自然降水的第二次增加降水（SWE）阶段各处理168 h土壤CO₂累积释放量显著降低,并且各处理MBC含量也显著降低（P<0.05）,仅有土壤DOC含量显著增加（P<0.05）,CG处理和CN处理168 h土壤CO₂累积通量显著降低（P<0.05）.两个降水阶段土壤呼吸速率与土壤温度或土壤体积含水量均有显著的正相关性（P<0.05）.因此,自然降水的分布对土壤水分的影响调控着外源氮和碳对半干旱草地生态系统土壤呼吸的作用效应.     

滨海湿地盐沼植被修复中的种子产品制作过程及其有效性

针对当前滨海湿地种子流在潮汐过程中种子有效沉降降低、土壤种子库分布不均、定植效率低和栖息地裸斑现象等关键问题,以黄河三角洲盐沼湿地的盐地碱蓬（Suaeda salsa）为修复物种,研发一种应用于滨海湿地盐沼植被修复的固态种子产品,阐述固态种子产品的制作过程,并开展三种不同保水材料为核心材料（聚丙烯酰胺PAM,羟乙基纤维素HEC,羟丙基甲基纤维素HPMC）的种子产品的有效性研究。研究结果表明：（1）包装制作后的盐地碱蓬种子的吸水倍率和保水持续时间显著高于普通天然种子,表现出良好的吸水保水特性;（2）包装后的盐地碱蓬种子受盐度梯度变化的影响较小,表现出良好的耐盐抗性;（3）包装后的盐地碱蓬种子具有更高的萌发潜力,而不同保水材料的种子产品包装对盐地碱蓬种子萌发的促进作用表现为PAM>HPMC>HEC>天然种子;（4）包装后的盐地碱蓬种子具有更短的悬浮时间和较快的平均沉降速度,表明了种子产品增强了盐地碱蓬种子抵抗水动力干扰的潜力,其中以PAM为保水材料的种子产品可以直接、快速地沉降。本文首次将种子产品技术应用于滨海湿地盐沼植被修复中,为种子产品技术在退化滨海湿地的植被修复领域的应用与实践提供了理论基础。