物质代谢研究进展综述

传统的线性经济生活模式导致人类社会面临着巨大的环境压力,因此为提高资源的利用效率,实现社会经济的可持续发展,物质代谢研究逐渐成为近年来国际研究领域的热点问题。文章从三方面对国际上关于物质代谢研究进展做了阐述:①物质代谢的研究背景;②物质代谢的基础性研究,包括不同层次的物质代谢吞吐量的研究和物质代谢定量分析方法的探讨;③物质代谢相关的研究进展,包括土地利用/覆盖变化、自然环境效应和可持续发展与物质代谢作用关系的讨论。最后,对其未来的发展方向提出了一些建议,认为除了要进一步完善物质代谢研究方法和模型外,还应从土地利用/覆盖变化、研究尺度、政策和行为、生态环境效应等角度对物质代谢进行拓展分析。     

基于元素代谢的磷肥生态工业园区规划

生态工业园区是循环经济和生态工业重要的实践方式,是实现可持续发展的重要途径.以循环经济和工业生态学原理为指导,在对磷肥产业中S,Ca等元素进行代谢分析的基础上,从实现S元素循环和Ca元素高利用率,延伸P元素利用途径出发,强调物质集成,通过工业生态系统结构规划和生态管理规划等措施构建了磷肥生态工业园区.      

城市碳排放的评估方法——影响要素和过程研究

城市碳排放对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。论文在国内外城市碳排放研究基础上,从城市化的碳排放效应、城市碳排放估算和影响要素、碳排放观测、碳循环和碳代谢过程等方面系统归纳总结了碳排放评估方法、要素和过程。评述了Kaya恒等式、LMDI方法、CGE模型、混合分析法、清单编制法、UE模型、FFDAS模型、STIRPAT模型、格网模型、综合分析法(Four-part Methodology)、建筑碳排放模型、物质代谢法、EC碳通量观测等代表性碳排放估算和观测方法。研究焦点正在从宏观模式转向微观机理,从自然、人文单一过程转向人文-自然耦合过程,热点区域从发达国家城市转向发展中国家城市,从单一数据源转向遥感、实验观测等多源数据。基于上述特点,当前研究应从城市公平发展和低碳城市出发,建立城市公共利益能源研究框架,根据城市职能类型和发展水平,综合涡度通量观测、计量模型、生态模型、遥感和GIS技术,构建高精度城市碳排放账户,建立城市代谢存量和流量标准分类系统,发展和完善碳排放估算模型,提高城市碳排放计算结果精度和城市间的可比性。     

Metabolism of benzo[a]pyrene in peroxynitrite/Fe(III) porphyrin system

The peroxynitrite/porphyrin biomimetic system was established to investigate the effects of peroxynitrite on benzo[a]pyrene (B[a]P) metabolism. Three model systems consisting of different iron porphyrins were compared, and the results showed that the peroxynitrite/T(p-Cl)PPFeCl system was the highest catalytic efficiency in the metabolism of B[a]P. We analyzed the B[a]P metabolites produced from this system by RP-HPLC method and firstly identified the formation of nitrobenzo[a]pyrenes which are the special metabolites of B[a]P induced by peroxynitrite.     

百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

区域土地利用变化的物质代谢响应初步研究

文章在描述相关研究进展的基础上,认为在物质资源不断减少的情形下,物质代谢效率提高对于人类社会发展具有更为重要的意义。并在此基础上,分析了土地利用方式、土地利用强度、土地利用布局等土地利用变化过程对于物质代谢变化的影响机理。以江苏省为例进行实证分析,构建区域土地利用变化的物质代谢驱动力模型。结果表明,随着1989年以来江苏省土地利用强度的不断提高,物质代谢通量快速增长。土地利用强度越高,物质代谢通量值越大,土地利用强度提高10%,则物质代谢通量将提高5.62%,因此,资源利用量与污染物排放量越多,带来的环境冲击也就越大;但土地利用强度越高,物质代谢效率值就越小,土地利用强度每提高10%,物质代谢效率就提高5.03%,因而单位GD P的资源利用量与污染物排放量也就越少。虽然物质代谢效率在提高,但是物质资源日益稀缺,物质代谢效率需进一步提升。最后提出了区域土地利用变化物质代谢效应响应的研究方向。     

灭幼脲类农药对非靶生物的影响及其在生物体内的代谢

综述国内外近年来有关灭幼脲类农药施用后对非靶生物可能造成的影响和其在生物体内吸收代谢方面的研究成果。分别阐述了施药区中,蜜蜂、家蚕、鸟类等陆生生物,鱼类、甲壳类和节肢类等水生生物可能受到的影响;以及灭幼脲类农药对家禽、家畜的影响和在它们体内的吸收代谢情况。指出,灭幼脲类农药的使用对陆生生物蜜蜂和鸟类,以及家禽、家畜等不产生明显的毒害和污染,对水生生物鱼类也没有什么影响,但对家蚕、以及水生甲壳类动物和节肢类动物(尤其是其幼体)的毒害较大。     

工业园能源代谢分析

运用工业代谢分析方法对某农药化学工业园能源代谢系统进行量化分析. 结果表明:提升能源转化水平、改善能源利用效率是优化该工业园能源系统的2个有效途径,可减少能源代谢过程中的资源消耗与环境压力. 进一步根据能源代谢模型量化分析得出,提升工业园热电厂运行水平,达到供热煤耗0.043 t/GJ,供电煤耗4.538 t/(104 kW·h)(2004年江苏省平均水平),将较2005年水平减少原煤消耗35.31%;将能源利用水平较低企业的电力利用效率和蒸汽利用效率分别提高到园区平均水平(58.01%和63.84%),可较2005年水平减少原煤消耗2.5%左右.      

菌藻复合体系氮代谢性能及菌群特征

为了城市尾水深度脱氮,控制地表水体富营养化,利用分子生物学等方法,分别对脱氮复合菌群和藻菌共生系统的氮代谢性能进行研究.结果表明,氮代谢复合菌群具有较高氨化和反硝化性能.JZ组对城市尾水中氨氮的去除效果最好,降解率高达95%以上,在实验室模拟污水中JZ组系统总氮去除效果优于J组.高通量测序显示,J组主要优势菌群及占比分别为：厚壁菌门44.53%,变形菌门43.41%,放线菌门5.37%,类杆菌门3.04%,绿弯菌门1.35%;JZ组丰度主要优势菌群和占比分别为：蓝藻门33.89%,绿弯菌门25.34%,变形菌门19.38%,厚壁菌门10.02%,酸杆菌门4.20%;各优势物种在J组和JZ组比例不同,厚壁菌门分别为82%和18%,变形菌门为69%和31%,蓝藻门为1%和99%,绿弯菌门为5.1%和95%,放线菌门分别为73%和27%.表明JZ组在城市尾水中去除氨氮效果较好,J组氮代谢菌群随着微球藻加入和生长,JZ组氮代谢菌群构成随之发生变化,以适应优势藻类形成的环境,与微球藻构成新的菌藻氮代谢体系.研究结果为藻菌共代谢体系应用提供了理论和数据基础.     

麦草畏除草剂厌氧降解可生化性测定

苯环由¹⁴C标记合成的麦草畏除草剂,厌氧降解反应至第7天,转化率达64%,有¹⁴C标记的CO₂产生;第16天,转化率达91%,出现一种主要的中间代谢产物,有CH₄产生;第27天,转化率达95%,仍然只有一种主要的中间代谢产物.麦草畏苯环的断裂量仅占总量的2.96%,转化成CO₂的为0.74%,转化成CH₄的为0.11%.在降解27d中,主要中间代谢产物是3,6-二氯水杨酸,占麦草畏总量的92.04%.3,6-二氯水杨酸的苯环没有被打开,可生化性极低,仍然继续污染环境研究结果为控制麦草畏对人体健康危害,进行生物修复工程,提供了重要的参考依据.