Trends in Nitrogen Transport in Swedish Rivers

Concern about nitrogen loads in marine environments has drawn attention to the existence and possible causes of long-term trends in nitrogen transport in rivers. The present study was based on data from the Swedish environmental monitoring programme for surface water quality; the continuity of these data is internationally unique. A recently developed semiparametric method was employed to study the development of relationships between runoff and river transport of nitrogen since 1971; the observed relationships were then used to produce time series of flow-normalised transports for 66 sites in 39 river basins. Subsequent statistical analyses of flow-normalised data revealed only few significant downward trends (p 0.05) during the time period 1971–1994, and the most pronounced of these downward trends were caused by reduced point emissions of nitrogen. The number of significant upward trends was substantially larger (15 for total-N and 18 for NO₃-N). Closer examination of obtained results revealed the following: (i) the most pronounced upward trends were present downstream of lakes, and (ii) observed increases in nitrogen transport coincided in time and space with reduced point emissions of phosphorus or organic matter. This indicated that changes in the retention of nitrogen in lakes were responsible for the upward nitrogen trends. The hypothesis that nitrogen saturation of forest soils has caused a general increase in the riverine export of nitrogen from forested catchments in Sweden was not confirmed. Neither did the results indicate that improved agricultural practices have reduced the export of nitrogen from agricultural catchments.     

牛粪混合液微生物燃料电池长期运行稳定性研究

长期运行稳定性是微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)技术的一项重要特征,是其能否走向实际应用的关键.生物阴极MFC利用牛粪产电的长期运行特征的研究表明,该MFC可长期、高效、稳定地产电.在100Ω外电阻下,171 d的运行期内,电池功率密度平均为6.77 W·m-3±2.11 W·m-3.第70 d的电池开路电压、内阻、最高功率密度分别为0.874 V、22.1Ω和14.1 W·m-3.随着运行时间延长,每30 d的总化学需氧量(total chemical oxygen demand,TCOD)去除量不断递减,而库仑效率(Coulomb efficiency,CE)不断递增,在121~150 d,CE可达17.5%±3.3%.阳极微生物群落结构分析表明,Proteobacteria(45%)、Bacteroidetes(22%)、Firmicutes(17%)、Actinobacteria(11%)在阳极生物膜中占有优势地位.Clostridium、Cellulomonas等已被证明具有产电能力或纤维素降解能力的细菌是阳极生物膜中的关键功能种群.     

催化裂化装置长周期运行保障技术

对催化裂化装置的生产运行特点进行了描述,从工艺、设备、公用工程等方面对影响装置长周期运行的因素进行了分析,提出了解决瓶颈问题、实现长周期安全运行的技术措施。     

长期不同施肥条件下红壤小麦和玉米季CO2、N2O排放特征

基于中国农业科学院红壤实验站红壤旱地小麦-玉米轮作长期定位试验,采用静态箱/气相色谱法,研究红壤旱地连续施肥16 a后,不同施肥条件下小麦季和玉米季土壤CO2和N2O的排放特征。结果表明,CO2和N2O排放具有明显的季节性,施肥对土壤CO2和N2O排放有明显影响,且有机肥的施用显著促进了土壤CO2和N2O排放。不施肥对照（CK）、氮磷配施（NP）、氮钾配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）和有机无机肥配施（NPKM）处理小麦季和玉米季土壤CO2累积排放量分别为5 904、8 062、4 298、9 235、14 098和4 708、7 530、5 435、7 089、15 472 kg.hm-2,土壤N2O累积排放量分别为0.34、0.63、0.44、0.62、1.00和0.25、0.39、0.35、0.52、1.73 kg.hm-2,小麦休闲期土壤CO2和N2 O累积排放量平均占小麦生长季的63.52%和28.43%,玉米休闲季平均占玉米生长季的49.98%和32.72%,说明休闲期土壤CO2和N2O累积排放量不容忽视。除玉米季NP、NK、NPK处理外,其他各处理小麦季和玉米季土壤CO2排放通量与5 cm深处土壤温度显著相关;而土壤N2O排放通量与土壤温度间均未表现出显著相关性;除NPKM处理外,其他各处理土壤CO2或N2O排放通量与土壤水分间相关性均未达显著水平。     

有机质提升对酸性红壤氮循环功能基因及功能微生物的影响

外源有机物质输入是提升酸性红壤有机质含量的主要方式,氮素是土壤肥力的重要限制因子.有机质提升后土壤生态系统的变化会影响土壤氮循环过程及功能微生物,但目前还未见报道.本研究选择长期施有机肥的酸性旱地红壤及不施肥对照土壤作为研究材料,基于宏基因组测序及氮循环功能基因数据库比对,研究32 a的连续有机物质输入导致的土壤有机质含量上升对酸性红壤氮循环功能基因及相关功能微生物的影响.结果表明,酸性红壤有机质提升显著增加了土壤总有机碳和总氮含量,缓解了土壤酸化.有机质提升增加了土壤净硝化活性和氨氧化潜势.有机质提升显著增长了编码古菌氨单加氧酶amoA基因和反硝化过程还原酶的功能基因nar、nap、nir、nor和nos的丰度,降低了编码羟胺氧化酶hao基因及执行硝酸盐异化还原成铵过程的功能基因nrf的丰度,提升了有机氮代谢功能基因glnA、gdh、glsA、ansB和nao丰度,改变了硝酸盐同化过程功能基因丰度以及硝化过程功能微生物群落组成.有机质提升后土壤酸化的缓解和总有机碳含量的提升是影响氮循环各过程功能基因丰度及功能微生物组成的最主要因子.本研究全面研究了无机氮和有机氮循环功能基因,关联了氨氧化过程的功能基因、功能微生物类群和功能活性,可为把握酸性红壤氮循环特征提供数据依据,也可为酸性土壤改良提供思路.     

2015~2019年南京北郊碳质气溶胶组成变化

碳质气溶胶是大气细颗粒物的重要组成,对空气质量、人体健康和气候变化有着重要影响.为了探究碳质气溶胶在减排背景下的长期变化,本研究测定了南京北郊5 a（2014年12月17日至2020年1月5日） PM_2.5样品的有机碳（OC）和元素碳（EC）浓度.结果表明,ρ（OC）和ρ（EC）5a平均值分别为（10.2±5.3）μg·m^-3和（1.6±1.1）μg·m^-3,其中OC占PM_2.5的31.1%,EC占PM_2.5的5.2%.OC和EC均呈现出冬高夏低的季节特征.通过非参数的Mann-Kendall检验和Sen’s斜率发现,OC和PM_2.5的浓度整体呈显著下降趋势[OC:P<0.000 1,-0.79μg·（m³·a）^-1,-0.29%·a^-1; PM_2.5:P<0.000 1,-4.59μg·（m³·a）^-1,-1.5...     

环境流行病学研究中全血长期保存与RNA提取方法

RNA是在基因表达层面探究分子生物学机制的重要研究对象.由于RNA化学性质活泼、结构不稳定,并且内外源RNA酶无处不在,如何从环境流行病学研究收集到的全血样本中提取出高质量的总RNA是困扰研究人员的一大难题.本研究旨在建立一种能长期保存全血样本并从中提取出高质量总RNA的方法.通过将环境流行病学研究中采集到的少量新鲜全血立即与10倍体积的TRIzol试剂混匀后置于-80℃冰箱中,可保护RNA在长期保存过程中不发生降解.针对长期保存的全血-TRIzol混合体系,在经典的TRIzol一步法基础上,无需将全血样本分装至不含RNA酶的1.5 mL离心管,直接在较大操作空间(不含RNA酶的15 mL离心管)中进行总RNA相分离、沉淀、洗涤等操作,并在总RNA晾干前再增加离心并吸取少量残留液体操作,缩短自然晾干时间.本方法无需离心、分离血浆、裂解红细胞等繁杂的前处理步骤,极大地简化了操作步骤,减少了采样工作量,实现了对全血样本的低成本长期保存.通过增大操作空间、改进晾干操作,本方法显著提高了总RNA样本的完整性和纯度.使用本方法提取出保存一年的全血总RNA产率为(9.18±2.10)μg·mL~(-1),完整性指标RIN值和28S/18S分别为8.98±0.18和1.08±0.08,纯度指标OD_(260)/OD_(280)和OD_(260)/OD_(230)分别为2.18±0.04和1.70±0.00.保存两年的全血提取出总RNA的产率、完整性及纯度仍然可以满足下游实验要求.     

COVID-19期间区域大气高污染发生的非线性动力机制

以长株潭城市群3个城市（长沙、株洲和湘潭）疫情期间（2020年1月24日~2020年5月31日）大气PM_2.5和O₃小时平均浓度时间序列数据为研究对象,对污染物日变化规律、长期持续性、多重分形性及自组织演化动力学特性进行研究.以期阐释疫情期间高污染事件发生及演化的内在动力机制.首先,对3个城市PM_2.5和O₃质量浓度的日变化规律进行分析,发现O₃呈现出昼高夜低的单峰型,而PM_2.5日变化规律表现出昼低夜高单峰型,与非疫情期间的特征有所差异.进一步,应用消除趋势波动分析法（DFA）、多重分形消除趋势波动分析法（MFDFA）和概率统计分析,研究了大气复合系统中PM_2.5和O₃质量浓度序列的长期持续性和多重分形结构.结果发现3个城市PM_2.5和O₃浓度序列均具有显著的长期持续性特征和较强的多重分形结构,同时,应用去趋势互相关分析法（DCCA）方法和多重分形去趋势互相关分析法（MFDCCA）对PM_2.5和O₃两者之间的互相关性进行了分析,发现PM_2.5-O₃之间的互相关也存在显著的长期持续性特征以及在不同时间尺度存在多重分形特征.进一步将疫情期间得到的非线性分析结果与2018年和2019年同期非疫情期间的结果进行了对比分析.最后,基于自组织临界理论（SOC）探讨了大气PM_2.5和O₃浓度时空演化的内在动力规律,并结合典型区域气象特征,阐明了SOC内禀动力机制可能是COVID-19疫情期间大气高污染形成的主导机制之一.疫情期间大气PM_2.5和O₃浓度并非分别独自演化,而是依然保持复杂的相互作用.静稳气象条件下,大气复合污染内部的非线性耦合作用可能达到动力学临界状态,将导致长株潭城市群在疫情期间仍有发生大气高污染的风险.     

现代农业发展过程中土壤肥力资源合理利用的思考与对策

土壤是农业生产的重要基础,也是人类赖以生存的保障,其不仅关系食物安全供应,而且直接影响生态环境。土壤肥力是发展现代农业的重要支撑,其有效的培育涉及多学科与多专业,需要系统创新与联合攻关,如今人们对土壤肥力的认识已经从农业生产向环境安全、资源利用、生态健康及全球变化等方向转变与提升。本文从土肥长期定位研究、土壤肥力培育技术、现代农业发展等方面阐述内在关系及其特点,同时分析了现代土壤学研究领域所面临的重要挑战与发展趋势,并提出若干建议与对策。     

企业安全生产组织行为的长效机制探讨

为探求企业安全生产组织行为长效机制的形成,基于企业“经济人”的假设,通过建立认知不完全条件下企业安全生产组织行为的基本效用模型,分别在有效贯彻执行安全生产法规和严格遵循沿袭企业内在安全文化的条件下,分析了企业安全生产组织行为效用模型的变化.结果表明,强制性地贯彻和执行安全法规,能够有限内化企业安全生产组织行为的持续;强化企业的安全智识素质和责任素质,能够激发和促进企业安全生产组织行为的持续形成,并沉淀为企业内在的安全文化;但只有外在有效强制规控安全法规、内在内导强化企业安全文化共同作用下,企业安全生产组织行为的长效机制才能得到持续确立.