拟柱孢藻生长及碱性磷酸酶活性对不同磷浓度和磷形态响应的株系间差异

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是热带地区普遍存在的蓝藻种类,近年来广泛扩张到温带地区水体,耐受低磷环境和多生态型的存在被认为是该藻能成功入侵的重要原因.为进一步了解不同藻株对磷波动的生理响应是否存在差异,本研究以广东省镇海水库分离的4株拟柱孢藻(N1、 N8、 N9和N10)为材料,观测它们的生长和碱性磷酸酶(ALP)活性在不同无机磷(Pi)浓度(HP=7.13 mg·L~(-1)、 MP=0.64 mg·L~(-1)、 LP=0.03 mg·L~(-1))和磷形态[磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、焦磷酸钾(K_4P_2O_7)、三聚磷酸钾(K_5P_3O_(10))、 D-葡萄糖-6-磷酸(D-G-6-P)、三磷酸腺苷(ATP)、环磷酸腺苷(cAMP)]的变化.结果表明, 4株拟柱孢藻的生长对Pi浓度变化的响应基本一致,即它们的生物量都随Pi浓度的升高而增加,而ALP活性则反之;无论在LP、MP或HP条件下,N8藻株的ALP活性均显著低于其他3藻株,表明该藻株更能适应环境中的磷波动.在不同磷源培养下,拟柱孢藻N8和N9在3种无机磷下的生物量显著高于3种有机磷组,两者的比生长速率在K_2HPO_4最高,在ATP中最低,这表明拟柱孢藻偏好无机磷,但也能利用有机磷生长;在有机磷源条件下,N8藻株在ATP中的ALP活性显著高于其他2种有机磷,而N9藻株的ALP活性在3种有机磷培养下无显著差异,这表明N8藻株对无机磷缺乏的响应较N9藻株更为敏感.本结果表明来源于同一水库的拟柱孢藻藻株间存在显著差异,其中N8藻株对磷浓度变化的适应及响应能力均高于其它藻株.株系差异性的存在有利于拟柱孢藻适应各种环境变化,增强自身的竞争优势.     

臭氧污染对水稻生长、产量及矿质金属元素含量的影响

地表臭氧(O_3)浓度升高造成的空气污染是日渐关注的重要环境问题,既直接危害人体健康,也影响农业生态系统,威胁农作物的生长发育和农产品品质,其中矿质金属元素含量由于同时涉及微量营养元素和有害重金属而尤为重要.本研究开展了O_3浓度升高处理(维持100 nL·L~(-1))的开顶箱(OTC)田间试验,通过2个水稻品种的作物生长监测和采样分析比较,探讨了O_3污染对水稻生长、产量及籽粒矿质金属元素含量的影响.结果表明,高浓度O_3抑制了南粳5055和扬稻6号两种水稻叶片的光合作用并降低了叶绿素含量和叶面积指数,进而导致稻谷产量下降,与自然空气对照相比分别减产45.5%和28.6%;但收获籽粒的糙米和颖壳中大部分矿质金属元素含量升高,与对照相比增幅分别达3.6%～19.8%和3.9%～36.0%,因而由此导致的微量元素缺乏或重金属污染等相关粮食品质安全影响需要综合评价.     

二氯苯醌对斑马鱼胚胎发育及超氧化物歧化酶的影响

2,6-二氯-1,4-苯醌（2,6-dichloro-1,4-benzoquinone,2,6-DCBQ）作为一种新型消毒副产物,因其高检出率及高含量的特点而备受人们关注.本研究以斑马鱼胚胎为实验材料探究了2,6-DCBQ的发育毒性.结果发现：斑马鱼胚胎在8~24 hpf（器官发育形成时期）对2,6-DCBQ暴露最为敏感,死亡率最高;2,6-DCBQ安全浓度为27.15 μg·L^-1,属于极度危险外源化学物.在本实验中,2,6-DCBQ对斑马鱼的生长没有显著影响,但高浓度（100和150 μg·L^-1）2,6-DCBQ会显著增加斑马鱼胚胎及仔鱼的畸形率.在实验过程中还发现,高浓度（≥ 80 μg·L^-1）2,6-DCBQ会明显抑制斑马鱼胚胎的心率.此外,≥ 30 μg·L^-1 2,6-DCBQ可提高超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）的活性,并影响Cu/ZnSOD和MnSOD的正常转录.本研究较全面地探究了2,6-DCBQ对斑马鱼早期发育阶段的发育毒性,可为2,6-DCBQ的毒性研究提供可靠证据.     

滤池滤料上细菌数的预处理方法优化

为优化生物活性炭滤池活性炭上细菌数的流式细胞术定量分析的预处理方法,本研究考察了4种物理预处理方式（机械振荡、低能量超声、高能量超声、机械振荡耦合高能量超声）以及4种化学预处理方式（含10%的柠檬酸（Citric Acid,CA）和2.5%的羟基乙酸（Glycolic acid,GA）混合液（CA+GA）、溶菌酶、吐温20、乙二胺四乙酸）对流式细胞术测定活性炭滤料上细菌数的影响,结果表明,在无菌超纯水为提取液时,机械振荡耦合高能量超声预处理后测定的细菌数最高（9.7（±1.2）×10⁷ cells·g^-1（以WW活性炭计,下同））,是最佳的物理预处理方式.0.1% CA+GA为最优的化学分散剂,耦合机械振荡与1次高能量超声预处理后细胞累积回收率较空白组（无菌超纯水）提高了21%±17%,其活细菌数也最高（约1.0×10⁷ cells·g^-1）;耦合机械振荡与3次高能量超声预处理后,分离的生物膜细菌量最高（1.5（±0.2）×10⁸ cells·g^-1）,证明0.1% CA+GA耦合机械振荡与3次高能量超声是利用流式细胞术测定活性炭生物膜的细菌数的最佳预处理方式.     

覆膜方式和灌溉对夏玉米产量及农田碳排放强度的影响

为探讨不同覆膜方式和灌溉对夏玉米农田产量和温室气体排放的影响,本研究设计了雨养(R)和灌溉(I)这两个主处理,对照(CK)、半膜覆盖(HM)和全膜覆盖(FM)这3个副处理,利用静态暗箱-气相色谱法监测了2014和2015年土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,并借助碳排放强度(GHGI)指标进一步评价了不同覆膜方式的固碳减排效果.结果表明,与RCK相比,RHM和RFM在2014年增产作用不明显,而2015年分别增加19. 6%和26. 8%;与ICK相比,IHM增产作用不显著,而IFM在2014和2015年均显著增产,达到14. 1%和55. 8%.灌溉仅对2015年CO_2排放有显著促进作用(P 0. 01),同一主处理下覆膜方式对CO_2排放没有显著影响(P 0. 05).灌溉对CH_4吸收没有显著影响(P 0. 05),覆膜对CH_4吸收具有抑制作用. ICK相比RCK,N_2O排放量仅在2015年存在显著性差异,显著减少了22. 3%;与RCK相比,RHM和RFM在2014年N_2O排放量差异不显著,2015年分别显著降低了50. 7%和51. 4%; IHM和IFM与ICK相比,2014年N_2O排放分别显著减少了47. 5%和54. 2%,2015年分别减少了9. 6%和52. 2%.灌溉可以通过提高产量从而显著降低GHGI;与RCK相比,RHM和RFM的GHGI仅在2015年显著降低,分别达到60. 1%和61. 7%;与ICK相比,IHM和IFM在2014年GHGI分别显著降低了39. 7%和53. 2%,2015年分别降低了22. 2%和67. 5%,即全膜覆盖降低GHGI的效果优于半膜覆盖.因此,对夏玉米种植而言,灌溉条件下全膜覆盖能保证作物高产稳产并降低农田碳排放强度.     

短期放牧对半干旱草地生态系统CO2和N2O排放的影响

通过在北方农牧带半干旱草地生态系统(山西右玉)设置不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个不同强度的放牧实验,运用静态-暗箱法测定放牧第一年生长季的温室气体通量,研究不同放牧强度对该地区温室气体通量的影响.结果表明:(1) CO_2和N_2O在生长季表现出随着温度和水分变化的明显季节动态变化,但是与不放牧相比,第一年不同放牧强度对CO_2和N_2O排放速率没有显著影响;(2)放牧显著降低了土壤含水量(P 0. 05),中度放牧降低了土壤微生物生物量碳(MBC,P 0. 05),中度和重度放牧降低了土壤微生物生物量氮(MBN,P 0. 05);(3) CO_2排放速率和土壤温度、土壤水分之间呈显著正相关关系,土壤温度、可溶性氮、微生物生物量氮以及CO_2排放速率之间呈显著正相关关系.放牧增加了温度与CO_2排放的相关性,但对N_2O排放相反.(4)虽然放牧降低了土壤含水量,但是没有发现不同放牧强度间CO_2和N_2O排放的差异,说明短期内不同的放牧强度尚未对土壤微生物结构与功能造成显著影响,需要继续进行长期深入地研究,揭示放牧强度对温室气体通量的影响机制.     

秸秆与化肥减量配施对菜地土壤温室气体排放的影响

采用静态箱/气相色谱法,2016年11月至2017年9月通过田间原位试验,设置了无物料还田(CK)、常规化肥(F)、秸秆还田配施100%化肥(100FS)、秸秆还田配施70%化肥(70FS)、秸秆还田配施60%化肥(60FS)、秸秆还田配施50%化肥(50FS),对比分析了在化肥减量的基础上,配施秸秆处理的菜地(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)土壤CO_2、CH_4、N_2O动态变化特征及温室效应,研究秸秆与化肥减量配施对菜地温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO_2、CH_4、N_2O排放具有一定的季节变化规律,排放高峰主要集中在4~8月,且在施肥灌水后均会出现气体的排放峰.秸秆与化肥配施较常规施肥(F)处理提高了土壤N_2O排放量,累积排放量及其排放系数,其中100FS处理的效果最为明显,辣椒季的累积排放通量明显高于莴笋季和卷心菜季,高达60.76 kg·hm~(-2)(P0.05),N_2O的排放系数(以N_2O-N/N计)为0.138 kg·kg-1,而秸秆与化肥减量配施较100FS处理可以降低氮肥的N_2O排放系数.与对照CK和F处理相比,70FS处理降低了土壤CO_2排放量和累积排放量,分别为55.28~1 831.62 mg·(m2·h)-1和7 502.13~25 988.55 kg·hm~(-2),而其他秸秆与化肥配施处理均增加了CO_2累积排放通量,尤其是60FS和50FS处理.对土壤CH_4排放而言,辣椒季的排放波动较大,除CK外,各处理的土壤CH_4累积排放量多为负值,表现为大气中CH_4汇;秸秆与化肥减量30%~50%配施处理均降低了辣椒季的土壤CH_4排放量和累积排放通量,而100FS处理提高了CH_4排放量和累积排放通量.与CK和F处理相比,除70FS外,100FS、60FS和50FS均显著提高了GWP.总体上,从温室气体排放角度,在常规化肥施用的基础上减量30%再与秸秆配施可以降低土壤CO_2和CH_4排放,缓解温室气体的增温潜势,而对土壤N_2O减排效果不显著.     

多硫化钙对铬污染土壤处理效果的长期稳定性研究

稳定化修复技术逐渐成为我国现阶段重金属污染土壤修复的主要技术,其修复后验收主要通过分析土壤重金属的浸出浓度来评价修复效果,然而该验收指标未反映土壤重金属在不同情景下的长期稳定性.本研究以经稳定化药剂多硫化钙(CPS)处理前后的某电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,开展多pH浸出、模拟酸雨淋溶、冻融循环和干湿交替作用下土壤重金属Cr的长期稳定性研究.结果表明:在多pH浸出实验中,稳定化处理后达标土壤(CPS-D-3)在pH大于6.92时,Cr(Ⅵ)浸出浓度大于0.05 mg·L~(-1).在整个试验模拟酸雨淋溶作用的过程中(30年),稳定化处理可以有效抑制Cr向环境中释放,CPS-D-3中的总Cr和Cr(Ⅵ)的累积释放量比未经稳定化处理的Cr污染土壤(CPS-D-1)分别显著减少了91.86%和99.61%.在冻融循环的过程中,稳定化处理可有效降低土壤中浸出总Cr的含量.经过15次干湿交替后CPS-D-1和CPS-D-3分别比未经过干湿交替作用时浸出总Cr浓度减少了99.96%和96.88%.多pH浸出试验可以作为检验土壤安全的较为敏感的指标,冻融循环、模拟酸雨淋溶和干湿交替评估方法可协助评价重金属的长期稳定性.     

石家庄城市地表灰尘中多环芳烃的污染特征及来源

采用高效液相色谱法,对2017年2月12~19日所采集的石家庄市64个地表灰尘样品中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)的含量和组分特征进行分析,并运用比值法和主成分因子载荷法揭示其污染来源。结果表明,16种PAHs的总量(Σ16PAHs)范围为0.897~81.458 mg/kg,平均值为8.138 mg/kg,其中Fla的含量最高为1.136 mg/kg,Flu最低为0.129 mg/kg,强致癌物质Bap为0.567 mg/kg。7种致癌多环芳烃(Σ7CPAHs)的含量范围为0.213~43.690 mg/kg,平均值为3.402 mg/kg,占Σ16PAHs的41.80%。与国内外其他城市相比,石家庄城市地表灰尘中PAHs含量处于较高水平,且以4环为主。来源分析结果表明,石家庄市地表灰尘中PAHs主要来源于化石燃料的燃烧,以石油燃烧为主,其方差贡献率为69.30%,柴油燃烧和石油泄漏的方差贡献率分别为8.67%和7.43%。由石家庄灰尘中PAHs的空间分布分析得出交通源对石家庄二环内冬季灰尘中PAHs贡献显著。     

我国大气降水中δ18O变化的多气象因子分析及分区研究

分析了我国29个GNIP站1961—2015年逐月降水中δ~(18)O与局地气象要素(近地面的气温、降水量和大气可降水量、外向长波辐射以及500 hPa高度的风速)和大尺度环流因子(Nino 4区海表温度距平及南方涛动指数)的关系,并基于层次聚类分析和逐步回归分析方法,讨论了我国降水中δ~(18)O的分区,计算了区内降水中δ~(18)O依各气象因子的回归方程.结果表明,秦岭-淮河一线南北两侧站点降水中δ~(18)O与气象因子之间的关系差异显著,是我国的一条重要的降水稳定同位素环境效应分界线.我国降水中δ~(18)O可以分为3个区域,即北部区(包括西北和东北地区)、中部过渡区(含华北及青藏地区)和南部区,其中北部区和中部过渡区的分界线大致与我国西北地区和北方地区的分界线吻合,中部过渡区与南部区大体与我国北方地区和南方地区的分界线相一致.不同地区控制降水中δ~(18)O的气象因子存在差异:北部区为温度,中部过渡区为温度、500 hPa高度风速以及外向长波辐射,南部区是500 hPa高度的风速.研究结果对于认识我国大气降水中稳定同位素空间分布的特征及其内在机制具有重要意义.