低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域(0~15 ℃)下黄菖蒲(Iris pseudacorus)、菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha orientalis)3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH(荧光原位杂交)技术,考察植物根际AOB(氨氧化细菌)、AOA(氨氧化古菌)的数量变化规律. 结果表明:低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg/(kg·h),黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg/(kg·h). 湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为1010)远高于古菌(数量级为108),其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%. 3种湿地植物根际AOB的数量(以湿土计,下同)排序为香蒲(2.57×109 g-1)>黄菖蒲(1.23×109 g-1)≈菖蒲(1.14×109 g-1),AOA的数量(以湿土计)排序为黄菖蒲(2.78×108 g-1)>香蒲(2.57×108 g-1)>菖蒲(1.15×108 g-1). 微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.      

铅处理对茴香植株生长及精油组分的影响

为了揭示铅对茴香（Foeniculum vulgare L.）生长和次生代谢产物-精油组分的影响及茴香植株对铅的吸收累积特性,本试验采用水培方法,在霍格兰营养液中加入铅,设计0（对照）、1 mg·L^-1、5 mg·L^-1、10 mg·L^-1处理,研究了不同铅质量浓度对茴香植株生长、精油组分及茴香植株对铅吸收累积的影响。结果表明：不同铅质量浓度处理对茴香植株的形态、生物量、色素质量分数、碳和氮质量分数、铅的吸收累积及精油组分均有影响。随着铅质量浓度的增加,茴香植株的株高呈降低趋势,且各处理之间差异显著,真叶数大致也呈降低趋势,但仅10 mg·L^-1处理显著低于对照,各处理的最大叶长差异均不显著,最大叶宽仅对照与5 mg·L^-1处理之间差异显著。随着铅质量浓度的增加,地上部鲜质量和干质量均呈逐渐降低趋势,且铅处理后的地上部鲜质量和干质量均显著低于对照,地下部鲜质量和干质量呈逐渐升高趋势,但铅处理后的地下部鲜质量和干质量与对照差异均不显著,根冠比呈逐渐增加趋势,但仅10 mg·L^-1处理显著高于对照。随着铅质量浓度的增加,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b和类胡萝卜素质量分数均呈降低趋势,且均低于对照,叶绿素a/叶绿素b以5 mg·L^-1处理最高,但仅显著高于1 mg·L^-1处理。铅处理后,可溶性蛋白质质量分数均高于对照,但仅1 mg·L^-1处理和5 mg·L^-1处理显著高于对照,全氮质量分数与可溶性蛋白质质量分数的变化趋势基本一致,但各处理之间差异均不显著;随铅质量浓度的增加,可溶性糖质量分数呈降低趋势,除1 mg·L^-1处理显著高于对照外,其余铅处理均显著低于对照,各处理的全碳质量分数与对照差异均不显著。随铅质量浓度的增加,茴香植株对铅的吸收累积显著增加。不同铅质量浓度处理下的反式-茴香脑含量和含氧化合物均显著低于对照,以5 mg·L^-1铅处理最低,而柠檬烯含量和单萜类化合物均显著高于对照,以5 mg·L^-1铅处理最高;随铅质量浓度的增加,倍半萜类化合物含量呈降低趋势,且均低于对照。因此,铅能抑制茴香植株的生长;随铅质量浓度的增加,茴香植株对铅的吸收累积显著增加;铅处理能影响茴香精油组分,显著降低反式-茴香脑和含氧化合物含量,而显著提高柠檬烯和单萜类化合物含量。     

半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性与复杂性研究──以宁夏盐池为例

围栏封育促进植被恢复效果研究方法很多,其中通过研究植被的群落特征及物种多样性来阐述恢复状况仍是比较常用和有效的手段,但多样性测度对生物群落的自组织及有序性方面的特征描述欠缺,鉴于此,多样性与复杂性测度结合起来研究群落结构与功能显得更有意义。研究人工封育对植被恢复过程中群落的多样性与复杂性的影响,必然有助于揭示生态恢复过程机理。目前,利用多样性与复杂性测度相结合来对群落结构进行量化研究不多,用于对草原生态系统植物群落结构研究更少。本文通过样地调查,利用多样性和复杂性指数相结合定量研究半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性、复杂性随封育年限的变化规律,并对比分析复杂性与物种多样性之间的相关性。结果表明,（1）老封育区、新封育区丰富度指数整体高于对照区,说明封育有利于物种丰富度的增加。但随封育时间的延长,封育区的优势种占据主要的资源空间,丰富度指数降低。长时间封育,草场植被丰富度将发生规律性波动变化,低峰值和高峰值出现频率均约为4~5年/次。老封育区、新封育区的SW、SP多样性指数值大部分也高于对照区,说明封育措施增加草场植被的多样性。物种多样性指数受降水影响显著,当降水量增加或减少时,多样性指数也相应出现增加或减少,但降水影响效应具有一定的滞后性。老封育区、新封育区均匀度变化比较平稳,且指数值高于对照区,说明封育有利于均匀度的增加。（2）老封育区、新封育区总复杂性指数、无序结构复杂性指数值大部分比对照区指数值高,且指数波动相对平稳,说明封育区群落结构比对照区稳定,更适合荒漠草原植被的生长,封育增加了群落总复杂性、无序结构复杂性。封育也提高群落有序结构复杂性,但?     

土壤-植物系统中多溴联苯醚(PBDEs)的迁移与转化研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)是一类重要的新型持久性有机污染物,因其具有亲脂和难降解特性,易在土壤和沉积物等环境介质以及生物体内累积,同时会发生脱溴还原代谢和氧化代谢,生成毒性更大的低溴代PBDEs、羟基PBDEs(OH-PBDEs)和甲氧基PBDEs(MeO-PBDEs).研究PBDEs在土壤-植物系统的迁移转化对于认识PBDEs的陆生生态环境行为,评价其生态风险以及对食物链的潜在暴露风险都具有重要的意义.本文从土壤中PBDEs的代谢与转化行为,PBDEs的植物吸收与传输特征及其关键影响因素,以及植物体内PBDEs的脱溴、羟基化和甲氧基化代谢行为几个方面总结了PBDEs在土壤-植物系统迁移转化的最新研究进展,并就将来的研究方向提出一些思考和展望,有助于深入认识PBDEs及其代谢产物的环境归趋.     

昆明居住区常见彩叶植物调查及特征研究

彩叶植物是居住小区的重要组成部分,对居住区绿地的可持续发展具有重要意义。通过对昆明33个居住小区样地的调查表明:乔木类出现频度较高的有14种,红叶石楠的重要地位值最高;灌木类出现频度较高的有15种,金叶女贞重要地位值最高;草本类出现频度较高的彩叶植物共有9种,彩叶草重要地位值最高。通过分析发现,乡土彩叶植物种类较少,彩叶植物配置缺少新意,因而进一步完善居住小区绿地的功能结构非常必要。     

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

毒死蜱对我国南方稻区水域中12种淡水鱼的毒性

毒死蜱作为稻田常用农药,普遍存在于稻区沟渠、池塘和河流中,从而对生活在其中的鱼类具有潜在风险。通过短期暴露试验,比较了毒死蜱在纯水、水-沉积物体系中对淡水鱼的毒性效应,进一步研究了毒死蜱在不同鱼体内的生物富集作用,以及对鱼脑Ach E活性的影响。试验结果表明:毒死蜱对12种淡水鱼均表现为高毒或剧毒,最敏感的是太阳鱼,但体系中沉积物的存在会通过吸附作用降低农药对鱼类的毒性;毒死蜱在鱼体内表现为中等或高富集性,其中斑马鱼的富集系数最大;毒死蜱对鱼脑Ach E酶活性有明显抑制作用,其中以虹鳟最敏感。研究结果为稻田常用农药对水生态环境中鱼类安全的风险性评价提供了科学依据。     

贵州万山汞矿地区耐汞野生植物研究

在贵州万山地区废弃汞矿堆和矿山附近,受长期高剂量汞暴露的影响经过的自然选择,该地区出现了一些能耐受汞毒性的生态型植物。对汞耐受及汞富集植物的筛选对于汞污染土壤的植物修复具有一定的现实意义。通过对万山梅子溪地区汞污染土壤及汞耐受植物采样调查发现,该区域采样土壤中汞的含量均在50 mg·kg-1以上,达到重度汞污染水平。对该地区野生植物的采样分析发现,蔷薇科植物悬钩子不仅数量较多,单株植物生物量较大,表现出很强的耐汞毒性的能力,而且植株内可以很大程度地富集汞,在其植株中汞的含量可达20 mg·kg-1左右,属于汞富集植物,另外发现野蒿对汞也具有较强的富集能力,其植株中汞的含量可达10 mg·kg-1以上。该类型植物的发现将为植物的汞耐受以及汞富集机理研究提供新的素材,为汞污染土壤的植物修复技术提供新的植物类型,也为进一步开发汞污染土壤处理技术提供了一种可能。     

Effluent stream treatment in a nitrogenous fertilizer factory: An exergy analysis for process integration

The industrial processes used for the production of nitrogenous fertilizers are the main generators of reactive nitrogen compounds, chemicals and effluents that ultimately impact the biosphere. Exergy analysis has been performed to a nitrogen fertilizer factory in the State of Bahia, Brazil, where the Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox) and other physical–chemical processes are used to partially or totally handle the feed streams normally sent to a stripping tower.The results showed that the combined use of physical–chemical and biological process can improve the overall exergetic efficiency and avoid the emission of reactive compounds to the atmosphere allowing the recovery of the condensate lost as effluent, so that it can be reincorporated in the production of steam network, increasing energy efficiency and environmental performance of the process.     

A mathematical approach for retrofit and optimization of total site steam distribution networks

This paper presents a generic mathematical model for retrofitting the steam power plants in an industrial site. The industrial sector under review consists of one steel mill, one oil refinery, and several petrochemical plants, where only small-scale steam integration has been implemented before this study. The relevant unit models in a typical steam power plant are established, and the steam plant retrofit problem is formulated as a mixed-integer nonlinear program (MINLP). Feasible retrofit alternatives suggested by experienced field engineers are investigated in sequence to examine the revenue of those possible modifications. The first scenario examines operational optimization of existent plants; the second option allows installation of one new turbine and replacement of several boilers and turbines with lower efficiency; the third scenario considers using a steam ejector to upgrade the disqualified import steam in the oil refinery. The significant merits from these three retrofit alternatives show that the proposed MINLP formulation has been a great help to enhance the inter-plant steam integration in an industrial sector.