海洋沉积物中硫酸盐还原菌和硫氧化菌群落分析方法的比较

硫酸盐还原菌(sulfate-reducing prokaryotes,SRP)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing prokaryotes,SOP)在硫的生物地球化学循环中发挥着极为重要的作用.本文以SRP作为高丰富度高多样性菌群代表,针对于SRP所共有的异化型亚硫酸盐还原酶(dissimilatory sulphite reductase,DSR)中的β亚基基因(dsr B),通过克隆文库技术、454高通量测序技术和Illumina高通量测序技术对其群落特征进行比较分析.结果表明,Illumina高通量测序技术优于454高通量测序技术和克隆文库技术,特别在低丰度物种的检测方面,Illumina高通量测序技术具有明显优势.以SOP soxB基因(~750 bp)作为较长基因片段的代表,分别采用454高通量测序技术和Illumina单端高通量测序技术对SOP群落组成和多样性信息进行比较分析,结果表明,454高通量测序技术在读长上的优势并未体现出来,而Illumina单端高通量测序技术优于454高通量测序技术.     

基于玛氏骨条藻(Skeletonema marinoi)转录组的氮代谢途径解析

本研究分别选取了不同生长时期、不同温度培养以及低硅条件培养的玛氏骨条藻（Skeletonema marinoi）,以Illumina Hiseq 2000平台进行转录组高通量测序分析,共获得39,098个转录本。通过NR注释、GO注释和KEGG通路注释等一系列生物信息学手段对该转录组进行了基因注释和代谢途径分析。在此基础上重点分析了玛氏骨条藻的氮代谢途径,发现共存在20种酶和蛋白及6条相关代谢途径。对38个编码这些酶的基因序列比对结果表明,其与假微型海链藻同源基因具有较高的一致性。同时对这些样品进行数字基因表达谱分析,获得不同生长时期氮代谢途径中酶和蛋白的编码基因的差异表达情况:与对数期相比,在稳定期参与硝酸盐同化过程的两种酶（硝酸盐还原酶、亚硝酸还原酶）的基因和参与氨氮代谢的两种酶（氨甲酰磷酸合成酶和氨基甲酸激酶）的基因均有明显的上调表达,这是玛氏骨条藻对所处的不同生长状态下氮元素存在形态的变化所做出的分子响应。由转录组测序构建的代谢途径及相关基因的差异表达信息有助于对玛氏骨条藻氮代谢关键酶基因调控过程的解析,为进一步研究赤潮藻氮素营养限制过程中相关基因的表达调控模式奠定了基础,可为深入了解赤潮藻对营养元素的利用提供依据。     

PM2.5中OC/EC测定的离线分析法与在线分析法比较

采用离线分析法和在线分析法同步监测了武汉市PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)和总碳(TC)的浓度,分析了2种方法的差别。结果表明,离线分析法与在线分析法对TC的测定结果具有很好的可比性,2种方法对TC的测定结果显著相关(r=0.970 9)。离线分析法得到的OC浓度普遍高于在线分析法,前者为后者的1.12倍,造成OC结果差异的主要原因可能是采样系统的差异。2种方法对EC测定的相关性较低(r=0.763 0),且2种方法对EC测定的精密度(相对偏差为13.14%)也不如其对TC和OC测定的精密度(相对偏差分别为3.42%和5.95%),造成EC结果差异的原因较复杂。离线分析法测得的OC/EC值明显高于在线分析法,鉴于OC/EC值在颗粒物源解析研究中具有重要意义,需要规范OC/EC分析方法。     

黄河沉积物对稀土元素的吸附特性研究

针对自然水体的实际情况,开展了黄河沉积物对La3+,Ce3+,Nd3+,Sm3+等4种离子的吸附竞争及其特性研究.结果表明,在较宽的初始浓度范围内(2～11mg·L-1),4种离子之间处于弱吸附竞争或无吸附竞争状态;当初始浓度较高,泥沙浓度较低时,4种离子之间的竞争吸附才得以体现,此时有Sm3+>Nd3+≥La3+>Ce3+的初步吸附竞争能力序列;黄河沉积物对4种离子的吸附受控于pH值,随pH的增加4种离子吸附量逐渐增大,但弱碱性或碱性更有利于吸附;当初始浓度较低(<11mg·L-1)时,主要环境因子对4种离子的吸附竞争影响均不明显;当初始浓度较高(>11mg·L-1)时,各环境因子对4种离子的吸附竞争均有显著影响,总体上,降低离子强度、去除有机质、减小颗粒物粒度,均使Sm3+,Nd3+,La3+等3种离子与Ce3+表现不同的吸附行为.     

黄河上游段吸收性气溶胶指数（AAI）时空演化特征及潜在源区分析

为揭示黄河流域上游段吸收性气溶胶指数(Absorbing Aerosol Index,AAI)的时空演化特征、主要影响因子及污染严重的包头市污染物潜在来源.本文利用OMI OMAERUV L2气溶胶数据集,研究了2005—2020年黄河流域上游段的AAI时空分布,利用熵权TOPSIS法分析主要影响因子,同时借助后向轨迹模型(HYSPLIT)对污染严重城市的污染物进行聚类分析,追踪其潜在来源.结果显示：(1)从时间上看,2005—2009年黄河流域上游段AAI呈下降趋势,2009年AAI降到最小值;2009—2016年AAI波动上升,2016年达到最大值,随后由于国家颁布了一系列保护环境的政策使AAI下降.从空间上看,AAI在黄河上游流域的北部即内蒙古的包头、鄂尔多斯偏高,而在流域的南部大概在四川省内较低.(2)小波分析发现,季节变化方面,黄河上游AAI正负位相交替出现,月均值季节变化明显,且呈现冬>春>秋>夏的特征.夏季雨水的冲刷和扩散条件使得AAI全境低值;冬季污染物排放增加,局部为高压控制区,污染物难以扩散,AAI大范围出现高值.(3)熵权TOPSIS法表明,黄河...     

土生拉乌尔菌TGRB3的生物学特性及其不同氧气浓度条件下的汞甲基化

从三峡库区消落带土壤中分离、纯化得到1株具有汞甲基化能力的细菌,对其形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列进行分析后,鉴定为土生拉乌尔菌,并命名为RaouLtella terrigena TGRB3.研究发现,菌株TGRB3具有强酸碱和盐度适应能力,为中高温型菌,在pH=4～9和盐度0.2%～4.0%范围内均能正常生长,最适生长温度为25℃.在Hg~(2+)浓度为1000μg·L~(-1)时,菌株生长受到显著抑制.此外,在初始Hg~(2+)浓度为300 ng·L~(-1)的条件下探讨了该菌在不同氧气浓度(0、7%、14%和21%)下的生长情况及汞甲化能力.结果表明,该菌的生长不受氧气浓度的制约,但在有氧条件下生长更好,且在厌氧或低氧浓度条件下具有更强且稳定的汞甲基化能力.在氧气浓度为14%和21%的条件下,该菌的最大甲基汞含量分别为(0.54±0.01)和(1.62±0.08) ng·L~(-1),试验后期表现出较强的去甲基化现象,培养54 h后的甲基汞含量显著降低为(0.08±0.02)和(0.05±0.00) ng·L~(-1);而在氧气浓度为0和7%的条件下,最大甲基汞含量分别为(6.75±1.75)和(3.24±0.74) ng·L~(-1),且在试验周期内甲基汞持续产生,平均浓度分别为(3.23±1.39)和(1.66±0.71) ng·L~(-1).本试验结果可望为三峡库区消落带土壤汞生物甲基化机理的深入研究及汞污染风险评价等提供全新的试验材料.     

宁夏石嘴山河滨工业园区表层土壤重金属污染的时空特征

为研究西北地区工业区土壤重金属空间分布及时间变化的区域特征,以宁夏石嘴山河滨工业园区西北端面积为1.74hm2的区域为研究区,采集表层土壤样品96个,利用原子吸收分光光度计测定Cu、Zn、Pb、Cr、Cd含量,SPSS 16.0软件做描述性统计和相关分析,资料对比法结合Google earth卫星地图分析含量的时空格局变化对应性.在GS+3.0软件理论拟合基础上,利用ArcGIS 9.0软件进行克里格插值,分析空间分布特征及可能的污染源.结果表明,Zn、Cu、Cr、Pb、Cd的平均含量分别为100.29、352.86、77.56、50.52、4.06 mg.kg-1,均高于宁夏土壤背景值.Zn、Cr、Pb为非污染,Cu、Cd属轻度污染和重度污染.Zn、Cu、Cr、Pb、Cd含量较1985年该地区水平增加明显,均从西北向东南增加并局部呈岛状空间分布.土壤中Cu、Cr、Zn、Pb、Cd的含量变化与2009年后该园区企业数量迅速增加及周边另一内蒙古高耗能工业园区的工业燃煤烟尘排放密切相关,空间格局主要由主导的西北强风控制、影响范围大,局地地形和企业分布格局是岛状分布的主要因素.     

基于转录组分析不同食物水平对海月水母水螅体无性繁殖的影响

为研究食物水平对海月水母螅状体无性繁殖能力及转录水平调控的影响,本文对不同食物水平培养下（F1组:25个卤虫/组/2天;F2组:250个卤虫/组/2天;F3组:1000个卤虫/组/2天）海月水母螅状体进行转录组分析,筛选差异表达基因,研究差异基因的富集通路,探讨了海月水母繁殖策略的分子机制。结果表明,15 ℃下匍匐茎出芽生殖是海月水母最主要的无性繁殖方式。食物水平越高,螅状体产生的子代个体（螅状体及碟状体）数量越多。转录组分析结果显示,F1组与F2组相比共有331个基因的表达水平呈显著性差异;F3组与F2组相比共有168个基因呈显著性差异。差异基因主要富集到两条与细胞生长、增殖、分化等相关的信号通路,分别为丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和细胞周期信号通路（cell cycle）。随着食物水平升高,上述两条信号通路所涉及差异基因的表达对于海月水母无性繁殖均有促进作用。本研究结果有助于进一步认识海月水母无性繁殖的分子机制,为海月水母暴发的机理研究提供参考。     

超期服役的导弹发射装药贮存安全性试验评估

目的研究超期服役的某型导弹发射装药是否满足安全贮存使用要求,结合性能试验准确评估装药的贮存安全性。方法通过分析发射装药性能老化与失效可能引发的安全风险,构建装药贮存安全性评估参数体系。在此基础上,对贮存14 a与5 a的发射装药分别进行结构完整性、力学性能、热安定性、易损性等贮存安全性相关试验。结果通过试验结果与数据分析,获取了对应的评估参数,贮存14 a与5 a的装药性能相比,装药总体结构安全系数由3.85降至2.86。在相同试验温度下,抗拉强度、抗压强度和抗冲击强度的最大降低幅度分别为18.35%、14.05%、7.85%,装药安定剂含量由98%降至93%,摩擦感度与撞击感度分别增高33.28%、36.77%,据此综合评估了发射装药的贮存安全性。结论超期服役的某型导弹发射装药贮存安全性仍满足技术标准要求,装药经过长期贮存后,力学性能和热安定性的劣化程度较小,结构完整性与易损性对应参数变化较大,表明装药的使用安全性明显下降。     

三峡水库蓄水至135 m后坝前及香溪河水域溶解无机汞分布特征研究

根据2004年8月在长江三峡水库坝前及香溪河水域对溶解无机汞浓度观测结果,分析了三峡水库蓄水至135 m(135～139m)1a后溶解无机汞的变化,初步探讨了影响溶解无机汞变化的因素,估算了蓄水对河流输送汞的影响.结果表明,三峡库区干流河段平均浓度为22.7ng·L-1,范围为未检出至82.6ng·L-1.较高浓度区主要集中在20m以浅的水体;香溪河溶解无机汞浓度与干流基本相当,平均浓度为18.0ng·L-1,浓度范围为未检出至61.4ng·L-1.蓄水后,溶解无机汞浓度显著升高,数量可观的汞将随着泥沙的沉降而滞留库区,值得关注和进一步深入研究.