基于MiSeq测序分析酸性农作物土壤细菌群落结构与多样性

为分析酸性农田土壤中微生物群落结构,探寻酸化土壤的综合治理途径,以湖北恩施土家族苗族自治州利川市酸性农作物土壤为研究对象,应用Illumina MiSeq高通量测序技术,测定酸性土壤中总细菌和经驯化的可培养细菌的16S rRNA基因V3~V4变异区序列,确定不同农作物土壤中总细菌和可培养细菌的群落结构,并探讨土壤理化因子对土壤总细菌群落结构的影响.结果表明:白菜地、烟草地、山药地、草莓地、玉米地及莴苣地这6种农作物土壤中总细菌和可培养细菌在97%的相似水平下得到的OTUs（operational taxonomic units,操作分类单元）数量分别为4 008和97个.在门水平上,土壤总细菌中有12个门类的细菌相对丰度大于1%,Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi为优势菌门细菌;可培养细菌中仅有3个门类细菌相对丰度高于1%,即Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes.在OTU水平上,土壤总细菌沿pH梯度将6种土壤样品分为2类,即pH < 5.5的玉米地、山药地和莴苣地和pH>5.5的烟草地、白菜地和草莓地.此外,冗余分析（RDA）结果显示,Acidobacteria的相对丰度与pH呈正相关,Firmicutes和Roteobacter的相对丰度均与w（TN）、w（TP）、w（TC）呈正相关.系统进化树分析表明,相对丰度位于前30位的细菌与亚洲地区发现细菌的16S rRNA基因序列同源性较高.研究显示,Illumina MiSeq测序能够较为全面地解析酸性土壤中总细菌和可培养细菌的多样性,驯化过程极大地减少了细菌的种类;同时,发现细菌群落结构的相似性可能因样本来源的地理距离的增加而衰减.      

基于可公度方法的云南地区地震趋势研究

在对云南地区地震活动历史数据统计基础上,应用三元、四元、五元可公度法,蝴蝶结构图分别预测云南地区未来数年地震趋势,理论计算结果表明:该研究区域2017年前后强震信号比较强烈,有可能发生较大震级的地震,空间趋势位于东经101.5°以东。该研究可为今后云南地区地震趋势研究提供参考。     

河口盐度梯度下溶解态核酸的微生物可利用性

核酸物质(DNA和RNA)作为自然水体中重要的溶解有机质组分之一,是水生微生物食物网的重要物质基础,因此核酸的微生物可利用性具有重要研究意义.2012年春季从长江口不同盐度区域采集水样,并分别添加鱼类DNA和酵母RNA进行培养,考察了其微生物可利用性.结果表明,在溶解态核酸添加至不同盐度的培养体系时,添加的DNA大约有20%～50%从溶解态快速转变至颗粒态,转化率随盐度增加而增加,而添加的RNA仅有约10%从溶解态转变至颗粒态,受盐度影响不大.在各培养体系中,溶解态核酸的微生物利用动力学曲线均符合Sigmoid方程,先有30～80 h不等的延滞期,而后进入快速利用期,最后为停止期,其中海水微生物对核酸的最大利用速率比河口/淡水微生物更快.当溶解态核酸进入河口水体后,分为微生物可利用的(自由溶解态/酶可水解的)、胶体结合态和颗粒态,其中RNA中微生物可利用形态百分比(80%～90%)显著高于DNA,且随盐度变化不大,而DNA中微生物可利用形态百分比随盐度升高而从78%逐渐降低至50%.因此,河口盐度梯度下的DNA和RNA赋存形态分布特征和微生物可利用性具有显著差异.     

三峡库区不同林草措施土壤活性有机碳及抗蚀性研究

采用野外定位观测,研究三峡库区坡耕地7种林草治理措施下土壤活性有机碳组分(颗粒性有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳)含量和团聚体数量特征,并分析了团聚体的分形特征和可蚀性.结果表明,不同林草治理措施下,土壤有机碳及活性有机碳组分含量随土壤深度的增加而降低,其中0～10 cm土壤有机碳及各活性有机碳组分含量显著高于20～30 cm.林草措施治理对土壤团聚体稳定性也具有显著影响,>0.25 mm水稳性大团聚体总量总体上表现为:栾树+黄花槐>植物篱>封山育林>自然恢复>经济林>传统农作>裸地对照,且与土壤有机碳含量呈正相关.不同林草治理措施下土壤具有一定的土壤分形特性.其中栾树+黄花槐措施下土壤的分形维数、可蚀性K值最小,土壤结构稳定性和抗侵蚀能力相对较强.不同土壤深度下活性有机碳组分与土壤可蚀性K值均呈极显著负相关关系,以上研究表明通过不同林草治理措施的治理可改变土壤性状,从而影响土壤抗蚀能力.     

典型有色金属矿山城市小河流沉积物重金属形态分布及风险评估

采用改进的Tessier连续提取法分析了铜陵市惠溪河表层沉积物中7种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As)的形态分布,并以风险评价编码法(RAC)和平均沉积物质量基准系数法(SQG-Q)对沉积物重金属污染程度和生态风险进行评价.结果表明:①Cr和As主要以残渣态存在,Zn、Ni和Pb主要以残渣态和Fe-Mn氧化物结合态存在,Cu主要以有机结合态存在,Cd有机结合态的质量分数较低,其它几种形态大体接近.②Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb和As有效态的质量分数分别为46.48%、4.62%、4.05%、4.12%、9.17%、0.97%和0.03%;按照RAC判定,Cd对环境构成高风险,Cr、Cu、Zn和Ni的环境危害处于低风险水平,Pb和As则无风险.③惠溪河沉积物SQG-Q均值为10.42,远大于1.0,表明该河流具有非常高的潜在生物毒性效应;Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb和As的PEL-Q系数分别为4.23、1.14、20.75、6.04、2.33、4.58和41.71,表明7种重金属的潜在生物毒性很大,不利生物效应将频繁发生.     

Cr6+生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.     

强化污泥利用水解反应器改善碳源与污泥减量作用研究

通过改进传统水解池,强化水解池中的初沉污泥水解,以改善优质碳源比例.强化污泥利用水解反应器集悬浮物的沉淀分离和污泥的水解酸化为一体,经强化污泥利用水解反应器处理后,废水中SS去除率达到81.4%,SS/BOD5由进水的2.4下降至0.4;SCOD/COD、COD0.45～5/COD分别提高了35.4%和17.7%,而COD>100/COD下降了53.2%;BOD5/TN从3.7提高至4.7;BOD5/TP从23.8提高至36.4.废水的碳源结构得到了改善.同时,在强化污泥利用水解反应器中完成了对污泥的处理,污泥水解率达到51.9%,实现了污泥的资源化与减量化.     

区域理论大气环境容量研究

根据质量守恒原理,综合考虑迁移、扩散、干湿沉降、化学转化等因素,建立了区域理论大气环境容量模型——容量箱模型,对各参数的量化提出了计算式。在考虑自然保护区、风景名胜区等环境敏感区和地形陡峭的山坡不能布置工业企业的情况下,提出了可利用大气环境容量概念。并以乐山市北部地区为例,计算了该区域的SO2理论大气环境容量,为乐山市相关管理部门进行生产力布局提供了宏观导向。     

污染场地土壤多环芳烃(PAHs)生物可利用浓度的健康风险评价方法

随土壤不慎经口摄入是PAHs对人体健康造成危害的重要途径之一,目前该暴露途径下PAHs的健康风险计算主要基于土壤中总PAHs浓度进行计算。但是,这种计算方法并未考虑PAHs在土壤中的赋存状态及经口摄入后在人体不同器官中的毒理动力学过程,导致计算结果过于保守,修复目标过于严格,修复成本过高。针对这一问题国外相关研究人员已开展基于土壤中PAHs生物可利用性的健康风险评价研究并取得较大进展,但在国内就如何在风险评价过程中引入PAHs生物可利用性及其面临的障碍缺乏系统性报道。在对土壤中PAHs赋存形态及其随土壤经口腔摄入后在人体消化及循环系统中的动态分配最新研究成果进行综述的基础上,通过对该暴露途径下现有风险计算模型存在问题及原因进行分析,提出基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算,并对相应计算模型进行推导以及模型参数的获取方法进行了简要概括,以解决目前模型计算结果过于保守的问题。同时,对于在现有分层次进行场地健康风险评价思路中如何科学地纳入基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算的思路以及在实际风险评价中应用该思路还需进行的研究工作进行了简要讨论。     

污染场地土壤多环芳烃（PAHs）生物可利用浓度的健康风险评价方法

随土壤不慎经口摄入是PAHs对人体健康造成危害的重要途径之一,目前该暴露途径下PAHs的健康风险计算主要基于土壤中总PAHs浓度进行计算。但是,这种计算方法并未考虑PAHs在土壤中的赋存状态及经口摄入后在人体不同器官中的毒理动力学过程,导致计算结果过于保守,修复目标过于严格,修复成本过高。针对这一问题国外相关研究人员已开展基于土壤中PAHs生物可利用性的健康风险评价研究并取得较大进展,但在国内就如何在风险评价过程中引入PAHs生物可利用性及其面临的障碍缺乏系统性报道。在对土壤中PAHs赋存形态及其随土壤经口腔摄入后在人体消化及循环系统中的动态分配最新研究成果进行综述的基础上,通过对该暴露途径下现有风险计算模型存在问题及原因进行分析,提出基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算,并对相应计算模型进行推导以及模型参数的获取方法进行了简要概括,以解决目前模型计算结果过于保守的问题。同时,对于在现有分层次进行场地健康风险评价思路中如何科学地纳入基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算的思路以及在实际风险评价中应用该思路还需进行的研究工作进行了简要讨论。