Cytochrome P450 BM3 of Bacillus megaterium—A possible endosulfan biotransforming gene

Computing chemistry was applied to understand biotransforrnation mechanism of an organochlorine pesticide, endosulfan. The stereo specific metabolic activity of human CYP-2B6 （cytochrome P450） on endosulfan has been well demonstrated. Sequence and structural similarity search revealed that the bacterium Bacillus megaterium encodes CYP-BM3, which is similar to CYP-2B6. The functional similarity was studied at organism level by batch-scale studies and it was proved that B. megaterium could metabolize endosulfan to endosulfan sulfate, as CYP-2B6 does in human system. The gene expression analyses also confirmed the possible role of CYP-BM3 in endosulfan metabolism. Thus, our results show that the protein structure based in-silico approach can help us to understand and identify microbes for remediation strategy development. To the best of our knowledge this is the first report which has extrapolated the bacterial gene for endosulfan biotransformation through in silico prediction approach for metabolic gene identification.     

退化梭梭林禁牧封育周期的研究

对阿拉善荒漠地区不同时间（2005年、2002年、1999年和1980年）禁牧围封梭梭生态特征进行了对比研究。生态特征分析表明7年封育梭梭恢复效果最好,梭梭盖度达到了22．6％,密度增加到每公顷594株,生物量提高到每公顷12．01吨。而25年围封梭梭林密度、盖度和生物量均低于7年封育。年龄结构分析表明1年、4年和7年禁牧封育梭梭均发展趋势,而25年禁牧封育梭梭呈现衰退趋势。动态模拟分析表明通过禁牧封育,干旱区退化梭梭林恢复最佳周期14年,生物量达15．3吨／公顷,盖度28％,密度高达770彬公顷。     

美人蕉根系对不同基质结构水平潜流人工湿地水力特性的影响

为了研究植物根系对不同基质结构潜流人工湿地水力特性的影响,根据填料渗透系数,分别设置单层及多层基质结构潜流人工湿地小试实验系统,以美人蕉作为湿地植物,在植物栽种前与成熟后对两系统分别开展示踪试验研究.实验结果表明,美人蕉根系对于单层结构人工湿地水力特性有较明显的改善作用,有效体积从0.49提高到了0.53,短路值由0.60降低到0.41,水力效率提高最大由43%提高到59%.比较而言,植物根系对多层结构湿地有效体积和短路值有轻微负面影响,而对水力效率则有明显的改善作用(由64%提高到83%).此外,植物成熟后,两人工湿地系统中示踪剂回收率均有所下降,其中,单层结构湿地降低较显著,回收率由72%降到62%.可见,植物根系对系统水力特性有较大影响,应在人工湿地设计过程中给予考虑.     

鄱阳湖阻隔湖泊浮游植物群落结构演化特征：以军山湖为例

人类改造自然的行为——建闸筑堤对湖泊生态系统有着重要影响,由于缺乏生态监测对比数据,对阻隔湖泊的浮游植物群落结构变化及其响应特征缺乏足够认识.为探明阻隔湖泊浮游植物群落结构演变趋势,选取了鄱阳湖典型阻隔湖泊——军山湖,于2007~2008年和2012~2013年对其浮游植物进行丰枯水期调查,重点分析群落结构特征.结果表明,2012~2013年共检出浮游植物6门53属,主要由绿藻(种属数占47.2%)、硅藻(22.2%)、蓝藻(14.8%)、裸藻(9.3%)等组成.丰水期优势种属为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)(生物量百分比20.5%)、鱼腥藻(Anabeana spp.)(18.5%)和微囊藻(Microcystis spp.)(12.9%);枯水期优势种属为卵形隐藻(Cryptomonas ovata)(生物量百分比38.4%)、颗粒直链硅藻(Aulacoseira granulata)(15.2%)和微囊藻(10.5%).浮游植物细胞数量主要由蓝藻(85.4%~87.0%)构成;丰水期生物量主要由蓝藻(45.0%)、甲藻(21.1%)、硅藻(15.6%)和绿藻(11.5%)组成;枯水期生物量则由隐藻(38.2%)、硅藻(31.3%)和蓝藻(21.1%)组成.与2007~2008年军山湖浮游植物群落结构相比,主要变化趋势有:①丰水期,浮游植物优势种从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的蓝藻-甲藻,蓝藻绝对优势型;枯水期,从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的隐藻-硅藻-蓝藻,隐藻绝对优势型.②浮游植物细胞数量由2007~2008年的2.66×106cell·L-1上升至2012~2013年的6.77×107cell·L-1,生物量由2007~2008年的0.72 mg·L-1增加至2012~2013年的12.30 mg·L-1.总之,军山湖浮游植物群落结构中贫营养型的甲藻比例减少,金藻消失,富营养型的蓝藻和隐藻增加.因此,通过建闸筑堤对湖泊进行人为阻隔后,湖区水体交换时间的延长,水流流速的变缓等水文条件的改变均促进了浮游植物富营养指示种在军山湖湖区内的生长聚集.     

河口区新建河道轮虫群落演替及与水环境的关系

于2011年12月~2012年11月对上海一河口性新建河道(临港新城B港河道)的轮虫群落结构进行为期1 a的调查研究,结果表明,调查期间该水体共检出轮虫23种,其中污染指示种19种;轮虫的种类数随河道建成时间的延长呈逐月上升趋势,从2种增加到13种;优势种在时间尺度上的演替明显,由开始的单一优势种螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)向多种轮虫共同占优势转变,新建成的B港水体中的轮虫群落结构与外河水体(芦潮引河)存在明显的差异.相关性分析表明,B港水体中轮虫总密度与温度、叶绿素a显著正相关(P<0.05),但与盐度无显著相关性;除螺形龟甲轮虫外,其他主要种类的密度均与营养盐浓度、盐度呈负相关关系(P<0.05).临港B港河道轮虫各月间的相似性指数较低,说明临港B港河道水体生态系统尚未稳定,仍处于不断变化中;但是轮虫的丰富度Margalef指数、多样性指数Shannon-Wiener指数逐月增大、E/O值逐渐下降.     

铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌的多样性及群落结构

为了认识重金属累积对植物内生菌的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)技术及序列分析对四川汉源铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌的多样性进行了研究,并分析了内生放线菌多样性与Pb、Zn、Cu和Cd等主要重金属之间的相互关系.结果表明,蜈蚣草不同部分内生放线菌的群落结构和多样性存在一定的差异,多样性指数在2.79~3.29之间,与其他非重金属污染环境植物内生放线菌的多样性指数相似,说明在重金属污染地区仍然存在较为多样的内生放线菌类群.相关分析表明,蜈蚣草内生放线菌多样性指数与Cu、Cd和Pb的含量之间存在显著负相关.DGGE条带序列系统发育显示,链霉菌(Streptomyces)、假诺卡氏菌(Pseudonocardia)、小单孢菌(Micromonospora)、Xianggella为蜈蚣草内生放线菌优势类群,拟诺卡氏菌(Nocardiopsis)、小双孢菌(Microbispora)、马杜拉放线菌(Actinomadura)、弗兰克氏菌(Frankia)以及一些未培养放线菌也在蜈蚣草中存在.研究表明铅锌矿区蜈蚣草内生放线菌存在丰富的多样性,重金属的累积影响了内生放线菌的分布.     

A comparative study on the alternating mesophilic and thermophilic two-stage anaerobic digestion of food waste

An alternating mesophilic and thermophilic two stage anaerobic digestion(AD) process was conducted. The temperature of the acidogenic(A) and methanogenic(M) reactors was controlled as follows: System 1(S1) mesophilic A-mesophilic M;(S2) mesophilic A-thermophilic M; and(S3)thermophilic A-mesophilic M. Initially, the AD reactor was acclimatized and inoculated with digester sludge. Food waste was added with the soluble chemical oxygen demand(SCOD) concentrations of41.4–47.0 g/L and volatile fatty acids of 2.0–3.2 g/L. Based on the results, the highest total chemical oxygen demand removal(86.6%) was recorded in S2 while S3 exhibited the highest SCOD removal(96.6%). Comparing S1 with S2, total solids removal increased by 0.5%; S3 on the other hand decreased by 0.1 % as compared to S1. However, volatile solids(VS) removal in S1, S2, and S3was 78.5%, 81.7%, and 79.2%, respectively. S2 also exhibited the highest CH4 content, yield, and production rate of 70.7%, 0.44 L CH4/g VSadded, and 1.23 L CH4/(L·day), respectively. Bacterial community structure revealed that the richness, diversity, evenness, and dominance of S2 were high except for the archaeal community. The terminal restriction fragments dendrogram also revealed that the microbial community of the acidogenic and methanogenic reactors in S2 was distinct. Therefore,S2 was the best among the systems for the operation of two-stage AD of food waste in terms of CH4production, nutrient removal, and microbial community structure.     

北京市北神树生活垃圾填埋场产甲烷菌的群落结构和演替规律

产甲烷菌是填埋场稳定化的关键微生物.以北京市北神树垃圾填埋场为采样地,钻井采集了填埋深度6~36.1 m,填埋时间2~15 a的垃圾样品.采用PCR检验其中产甲烷菌的种类,并基于QPCR技术获得的数据,研究了各类产甲烷菌随时间和深度的数量变化,及其与垃圾化学性质之间的关系.发现堆体内有机质含量基本稳定,p H呈弱碱性,符合产甲烷阶段的化学特性.检测出两类乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanosarcina),一类氢营养型产甲烷菌(Methanobacterials).随着填埋时间的延长,产甲烷菌呈现出先升高后下降的趋势,填埋9 a以上的垃圾中产甲烷菌群落结构趋于稳定.乙酸营养型的Methanosarcina为优势类群.三类产甲烷菌的含量与挥发性脂肪酸含量显著相关,与各类大分子有机质含量相关性很弱或不相关,表明产甲烷菌的数量受底物含量的影响,而在填埋2 a以上的垃圾中,大分子水解、发酵等作用对产甲烷菌影响微弱.     

基于HR/CFD技术的城市汽车尾气扩散规律研究

为研究城市空间结构对汽车尾气扩散规律,根据高分辨率遥感影像建立了某城市核心区域几何模型。以当地常年气象风向作为重要的边界条件之一,应用CFD多相流技术,模拟了十字交叉口车辆队列怠速等候35,45,55 s时的尾气扩散过程,并对45 s时4个监测点的体积分数进行了实测,最后,通过建筑高度优化,降低了该区域的尾气含量。以上研究结果表明:在空间狭小区域,近地空间CO体积分数达1.0×10-7,与研究域平均体积分数相差100倍以上,说明城市空间结构对尾气扩散影响较大,仿真所揭示的规律与实测吻合。建筑设计时应结合当地气象风向和风速,应设计一定的建筑高度梯度,可以促使污浊气体迅速扩散至远地空间。     

Dynamics of abundance and population structure of sea otters, <Emphasis Type="Italic">Enhydra lutris</Emphasis> L., on the Commander Archipelago and activity of their migrations between Islands

Fluctuations in the abundance of insular groups of sea otters on the Commander Archipelago are analyzed with regard to changes in meteorological conditions. The main factors responsible for the abrupt decline of the Bering Sea group between 2002 and 2004 are discussed. A statistically significant correlation has been revealed between fluctuations of sea otter abundance and the cycles of solar activity in the period since 1992. Changes in the age and sex structure of the insular groups of sea otters are evaluated.