中国森林凋落叶氮、磷化学计量特征及控制因素

建立中国森林凋落叶养分浓度及其化学计量比数据库,分析养分浓度及其化学计量比与主要环境因素之间的关系,对预测中国森林生态系统生物地球化学循环具有重要意义.通过收集已报道的中国森林凋落叶氮(N)、磷(P)浓度及其相关变量,探讨地理因素(纬度,LAT)、气候因素(年平均气温,MAT和年平均降水量,MAP)和叶特性(常绿与落叶、阔叶与针叶)对中国森林凋落叶N、P和N/P的影响.结果显示,N浓度和N/P随LAT的升高而降低,P浓度随LAT的升高而升高;N浓度和N/P随MAT和MAP的升高而升高,而P浓度随MAT和MAP的升高而降低;常绿树种和落叶树种N浓度差异不显著,落叶树种P浓度比常绿树种高53%,而N/P比常绿树种低57%;相反,阔叶树种N浓度比针叶树种的高37%,而P浓度和N/P在两者之间没有显著差异.综上,中国森林凋落叶N、P及N/P受环境因素和叶特性综合影响,特别是气候因素对凋落叶P浓度和N/P的影响尤为显著,这为预测全球气候变暖背景下森林物质循环提供了理论依据.     

湖南石门雄黄矿区矿样中的砷氧化细菌的分离及鉴定

绿色的生物学方法处理含砷废水,对于缓解工业发展所带来砷污染问题,提高居民健康生活质量具有重要意义。以湖南石门雄黄矿区的尾矿池积水（SY）、地下400 m处的矿坑水（NY）和尾矿池底泥表层（XY）3个样本为研究对象,利用细菌富集和多次传代的方法,从这3个环境样本中获得可氧化三价砷的3个菌群。在砷质量浓度为l~5 g·L-1的培养基中分别检测上述3个菌群的耐受能力,发现在砷质量浓度高达5 g·L-1的条件下,上述菌群均能在2~3 d内达到109 cells·mL-1。利用上述菌群处理l g·L-1亚砷酸钠溶液,SY、XY和NY菌群可分别在25、20和35 h内将三价砷完全氧化,并且使溶液中的总砷质量浓度降低66.7%。进一步对3个菌群进行多次平板分离,利用五价砷和硝酸银的颜色反应,获得11株可氧化三价砷的目的菌株。对这些菌株16S rDNA进行NCBI的BLASTN序列比对发现,菌株SMY24、SMY33、SMY22、SMY32、SMY21和SMY31均属于假单胞菌属（Pseudomonas）,菌株SMY104属于不动杆菌属（Acinetobacter）,菌株SMY17、SMY25、SMY9和SMY1在所有的已知序列中,最大的相似率只有91%,最小的相似率为76%,且都是未曾报道纯培养的细菌。对这些菌株三价砷氧化能力进行测定发现,其中菌株SMY104和SMY21在20 h内能将三价砷几乎完全氧化。通过对这些菌株三价砷氧化酶基因进行初步检测,发现了多个菌株具有三价砷氧化酶基因（AoxB）。     

初始pH对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

污水处理厂产生大量的剩余污泥中含有丰富的抗性基因,给环境带来了潜在风险。以城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,在不同初始p H(对照组、初始p H=3、5、7、9、11)下观察厌氧条件下,8种抗生素浓度以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子(int I 1)的行为特征。研究结果显示,初始p H对抗生素的降解影响较小,污泥中总抗生素的平均去除率为42%。对照组及初始p H为3、5、7、9、11下的总四环素类抗性基因分别削减0.65 log、0.96 log、0.75 log、0.62 log、0.86 log和0.98 log。不同四环素类抗性基因表现相似,在初始p H=3和初始p H=11下部分抗性基因削减较多,特别是tet A、tet G、tet L、tet O和tet X。2种磺胺类抗性基因均无削减,浓度平均上升0.18log。相关性分析显示,总抗性基因与TN、NH3-N、TP、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(P0.05)。上述研究结果为污泥厌氧消化中抗生素抗性基因减量条件提供参考依据。     

检测细胞DNA断裂损伤效应的彗星实验法的改良

为了解决彗星实验过程中常出现的脱胶、细胞核分离操作繁琐、重复性低等问题,对彗星实验方法进行了改良,初步建立了彗星实验的快速操作流程。结果显示,通过对载玻片进行预处理,可确保凝胶悬挂均匀;采用改良机械法分离的细胞核浓度适中;以0.5%(w/v)涂层琼脂糖作为基层、以1.5%(w/v)低熔点包埋琼脂糖作为叠加层的"双层凝胶法",辅以"推片法"铺胶,操作便捷且不发生脱胶现象;细胞核膜经裂解处理后再进行电泳和荧光观察,彗星图像清晰,杂质少。应用改良后的彗星实验方法,操作简便,耗时更短,实验效果良好,可快速检测出细胞DNA损伤效应。     

表观遗传学机制与空气污染的健康效应

空气污染是一个全球性的问题,并且具有深远的环境影响。暴露于空气污染会对人体健康产生许多不同的影响,理解空气污染的健康效应又是一个复杂命题,既要考虑不同类型的污染物同时也要考虑相关疾病的复杂性。然而越来越多的研究表明,表观遗传学在空气污染相关疾病的发生、发展中发挥着重要的作用。空气污染物可引起DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA表达等表观遗传学改变,这种改变往往发生在疾病产生的早期,因此相关研究不仅可以了解疾病的发病机制,而且还为疾病早期诊断和预防筛选可能的标志物。本文综述了表观遗传学的几种修饰方式和空气污染物造成不良健康损伤机制的一些研究进展。     

基于前向神经网络的广义环境系统评价普适模型

为了建立由水环境、空气环境、生态环境、水资源环境、灾害环境、遥感环境、社会经济环境等不同环境系统组成的广义环境系统评价都能普适、通用的神经网络模型,针对BP神经网络因收敛速度慢、易于陷入局部极值而使实用性受限的缺陷,提出以双极性sigmoid函数作为网络隐层节点(神经元)的激活函数,而网络输出为所有隐层节点输出的线性求和的前向神经网络的广义环境系统评价模型.在设置广义环境系统指标参照值和指标值规范变换式,并对指标值进行规范变换的基础上,分别构建了适用于广义环境系统评价的任意2个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(2)结构)和任意3个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(3)结构).而对于指标较多的广义环境系统评价,只要将多指标分解为以上2个指标和3个指标的两种简单结构的前向神经网络的广义环境系统评价模型的组合表示即可.理论分析和实例检验结果表明:该模型对任意广义环境系统的规范指标值皆普适、通用,因而使不同环境系统的评价变得简洁、统一.规范变换和优化算法相结合的建模思想和方法对简化广义环境系统评价的多元回归、投影寻踪回归、回归支持向量机和径向基神经网络建模亦有借鉴和启迪作用.     

石墨烯材料去除重金属及放射性核素的研究

石墨烯及其改性材料具有比表面积大、吸附能力强、抗辐射性能好、耐高温、耐酸碱等优点,近年来在去除重金属和放射性核素领域得到了广泛关注.本文简要介绍了石墨烯的合成及改性方法,综述了石墨烯材料去除水中重金属离子和放射性核素的研究进展,包括吸附容量、影响因素、吸附动力学、吸附热力学模型和吸附机理,分析了该研究领域目前存在的问题,探讨了今后的研究方向.     

江苏洋口港地区地下水的环境同位素组成及其形成演化研究

江苏洋口港地区是江苏沿海开发重点建设的深水港区,水质优良的地下水是港区经济社会发展的重要基础.本研究利用近期获得的钻孔剖面地层对比数据资料,沿水文径流剖面分层采集水样,通过识别地表水、各含水层地下水的环境同位素(δD、δ~(18)O、~3H、~(14)C)组成指纹特征,以揭示研究区地下水的形成演化规律.结果表明,研究区浅层地下水主要来源于现代大气降水的入渗补给,大气降水在补给地下水过程中经历了明显的蒸发过程;研究区深层地下水的放射性~(14)C年龄主要为15000~26000 a,其稳定同位素δ~(18)O、δD值比现代降水低,是晚更新世末次冰期(大理冰期)的盛冰期降水入渗补给.地下水含水层的氘、氧、碳同位素分布具有明显的呈层性,随着地下水埋藏深度增加,地下水中的δD、δ~(18)O值呈下降趋势.浅层地下水与地表水水力联系紧密,可更新能力较强;深层地下水径流缓慢,总体上处于封闭-半封闭状态,可更新能力弱.江苏沿海平原天然地下水流动是自晚更新世末期以来,伴随着冰退、海平面上升而调整到目前的模式.末次盛冰期以来的自然地理及地质发展史,决定着研究区第四系地下水流系统的演变格局,现代人类活动加强了浅层与深层地下水之间的水力联系.研究在高强度开发地下水条件下的区域水文循环特征,可为沿海地区地下水演变机理和调控研究提供技术支持.     

Do vehicular emissions dominate the source of C6–C8 aromatics in the megacity Shanghai of eastern China?

The characteristic ratios of volatile organic compounds(VOCs) to i-pentane, the indicator of vehicular emissions, were employed to apportion the vehicular and non-vehicular contributions to reactive species in urban Shanghai. Two kinds of tunnel experiments, one tunnel with more than 90% light duty gasoline vehicles and the other with more than 60% light duty diesel vehicles, were carried out to study the characteristic ratios of vehicle-related emissions from December 2009 to January 2010. Based on the experiments, the characteristic ratios of C6–C8aromatics to i-pentane of vehicular emissions were 0.53 ± 0.08(benzene), 0.70 ± 0.12(toluene),0.41 ± 0.09(m,p-xylenes), 0.16 ± 0.04(o-xylene), 0.023 ± 0.011(styrene), and 0.15 ± 0.02(ethylbenzene), respectively. The source apportionment results showed that around 23.3% of C6–C8 aromatics in urban Shanghai were from vehicular emissions, which meant that the non-vehicular emissions had more importance. These findings suggested that emission control of non-vehicular sources, i.e. industrial emissions, should also receive attention in addition to the control of vehicle-related emissions in Shanghai. The chemical removal of VOCs during the transport from emissions to the receptor site had a large impact on the apportionment results. Generally, the overestimation of vehicular contributions would occur when the VOC reaction rate constant with OH radicals(k OH) was larger than that of the vehicular indicator, while for species with smaller k OH than the vehicular indicator, the vehicular contribution would be underestimated by the method of characteristic ratios.     

Heterogeneous oxidation of SO2 by O3-aged black carbon and its dithiothreitol oxidative potential

Ozone (O₃) is an important atmospheric oxidant. Black carbon (BC) particles released into the atmosphere undergo an aging process via O₃ oxidation. O₃-aged BC particles may change their uptake ability toward trace reducing gases such as SO₂ in the atmosphere, leading to different environmental and health effects. In this paper, the heterogeneous reaction process between O₃-aged BC and SO₂ was explored via in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS). Combined with ion chromatography (IC), DRIFTS was used to qualitatively and quantitatively analyze the sulfate product. The results showed that O₃-aged BC had stronger SO₂ oxidation ability than fresh BC, and the reactive species/sites generated on the surface had an important role in the oxidation of SO₂. Relative humidity or 254 nm UV (ultraviolet) light illumination enhanced the oxidation uptake of SO₂ on O₃-aged BC. The oxidation potentials of the BC particles were detected via dithiothreitol (DTT) assay. The DTT activity over BC was decreased in the process of SO₂ reduction, with the consumption of oxidative active sites.