Subtropical urban turfs: Carbon and nitrogen pools and the role of enzyme activity

Urban grasslands not only provide a recreational venue for urban residents, but also sequester organic carbon in vegetation and soils through photosynthesis, and release carbon dioxide through respiration, which largely contribute to carbon storage and fluxes at regional and global scales. We investigated organic carbon and nitrogen pools in subtropical turfs and found that dissolved organic carbon(DOC) and dissolved organic nitrogen(DON)were regulated by several factors including microbial activity which is indicated by soil enzymatic activity. We observed a vertical variation and different temporal patterns in both soil DOC, DON and enzyme activities, which decreased significantly with increasing soil depths. We further found that concentration of soil DON was linked with turf age. There were correlations between grass biomass and soil properties, and soil enzyme activities. In particular, soil bulk density was significantly correlated with soil moisture and soil organic carbon(SOC). In addition, DOC correlated significantly with DON. Significant negative correlations were also observed between soil total dissolved nitrogen(TDN) and grass biomass of Axonopus compressus and Zoysia matrella. Specifically, grass biomass was significantly correlated with the soil activity of urease and β-glucosidase. Soil NO3-N concentration also showed negative correlations with the activity of both β-glucosidase and protease but there were no significant correlations between cellulase and soil properties or grass biomass. Our study demonstrated a relationship between soil C and N dynamics and soil enzymes that could be modulated to enhance SOC pools through management and maintenance practices.     

外源重金属Cu、Cd对红树林沉积物酶活性的影响

采用外源添加重金属室内恒温培养实验研究了Cu、Cd对三亚河红树林沉积物脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,Cu能够抑制红树林沉积物脲酶和蔗糖酶活性,Cd对脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均能产生抑制作用.Cu与Cd复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性表现为独立作用,对蔗糖酶表现为协同作用.培养前期,重金属处理沉积物酶活性逐渐降低,后期趋于稳定.重金属对光滩沉积物酶活性的抑制效果最强,其次是林缘沉积物,对林内沉积物酶活性的抑制作用较弱.     

烷基多苷促进污泥水解产酸的研究

采用向污泥中投加生物表面活性剂烷基多苷(APG)的方法,研究了APG投加量和水解时间对剩余污泥水解产酸过程的影响.结果表明,APG显著降低污泥表面张力,强化污泥水解,在最适投加量(以TSS计,下同)0.2 g·g-1下,SCOD、蛋白质和可溶性糖的浓度均在12h内达到最大,分别由初始的4 280.2、1 122.9和246.5 mg·L-1上升到6 481.1、1 639.3和1 205.8mg·L-1,同时短链脂肪酸(SCFAs)浓度由1 309.9 mg·L-1增加为2 221.6 mg·L-1,且SCFA的组分分布随之改变,APG投加量越大,SCFAs达到最大浓度所需时间也随之延长.随着APG投加量的增大,α-葡萄糖苷酶相对活力由1.5升至2.5,而蛋白酶相对活力在低投加量下由1.4升至1.9,高投加量下降至1.5.不论APG是否存在,α-葡萄糖苷酶和蛋白酶的活力在达最高后都随着水解时间的延长而逐渐降低.整个过程中pH均呈现先减小后增大的趋势.     

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

石油烃对虾夷马粪海胆胚胎发育及四种酶活力的影响

通过虾夷马粪海胆胚胎暴露实验,研究了常见石油烃零号柴油对海胆胚胎发育时间以及发育时期内海胆胚胎的SOD、CAT、GPx及谷胱甘肽转移酶(GST)四种酶活性的影响。结果表明,不同浓度的零号柴油水溶组分对海胆胚胎发育的各个时期具有不同程度的延迟效应,低浓度对海胆胚胎中的四种酶表现出不同程度的诱导效应;四种酶活性的变化程度比较,对GPx和GST酶活力的影响要明显大于对CAT和SOD的影响;随着浓度的不断增大,四种酶活性受到不同程度的抑制作用,高浓度对酶活性的抑制作用尤为显著;囊胚期对影响最为敏感,可作为生物标志物。     

病死猪厌氧发酵特性研究

为提高病死猪厌氧发酵甲烷转化率和挥发性固体降解率,实现病死猪的无害化处理向资源化利用方向转变,选择温度和接种比例2个关键因素进行厌氧发酵试验。温度选择35℃和55℃,接种比例按照接种物与底物的挥发性固体质量比分别确定为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0,采用序批式发酵。研究发现,发酵试验至不同水平,试验都进入停止产气期,此时测定发酵液相代谢产物成分,以优化工艺参数。试验结果表明,病死猪厌氧发酵最佳工艺条件为接种物与底物的挥发性固体质量比为5∶5,温度为35℃,该最佳工艺条件下挥发性固体甲烷产率为271 m L/g,挥发性固体降解率为63.4%。     

pH值和碳氮比对亚硝酸型反硝化影响的研究

利用序批式反应器中长期驯化好的以亚硝酸盐为主要基质的纯种污泥，做锥形瓶实验，分别研究pH和碳氮比对亚硝酸型反硝化的影响。结果表明，亚硝酸型反硝化适宜的pH范围在7．7～8．6，最佳pH值在8．2左右；碳氮比（C／N）大于1．94，可实现连续稳定的脱氮效果，起始亚硝氮比基质降解速率随C／N的增加而增加，大于3．11速率几乎不再增加，通过动力学分析，得出该实验条件下C／N的饱和常数Ks为9．36。     

海水条件下固定化乙酰胆碱酯酶(AChE)的基本性质研究

以固定化AChE为识别元件,以pH电极为换能器构成流动注射型生物传感器,由蠕动泵持续输送海水,然后向体系中注入一定量的底物溶液,所产生的模拟信号经过A/D转换装置后成为数字信号(电位),并在计算机上显示.结果表明,该固定化酶在同种海水中所表现的酶活之间具有良好的重现性(RSD=2.33%,n=12);底物(碘化硫代乙酰胆碱)溶液的最佳浓度和注射量分别为41.6 mmol/L和40 μL,过量底物对此固定化酶有抑制作用;海水的适宜流速为0.39 mL/min;环境条件对固定化酶的活性有一定影响,在盐度为24.9、温度为30℃时,固定化酶具有最高活性.     

蜡状芽胞杆菌对芘的降解特性及降解酶研究

考察蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)对水体中芘的降解特性,分析其代谢产物和降解酶的活性.结果表明,1 mg·L-1Mn2+、0.1 mg·L-1Fe3+和10 mg·L-1葡萄糖混合物对芘的降解有明显促进作用;1 g·L-1菌体在120 h内对2.5μmol·L-1芘的降解率达到61.4%.利用LC-MS/MS分析芘代谢产物,检测到1-萘酚、2-萘酚、9-羟基菲和1-羟基芘4种单羟基多环芳烃,表明芘在单加氧酶作用下开环降解,且B.cereus能有效分解利用4种代谢产物,其最高利用率分别为100%、90.3%、98.3%和52.7%.酶活力分析实验结果表明,B.cereus具有的水杨酸羟化酶,邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶在芘的降解中起关键作用,其酶活力经芘诱导后均有明显提高.结合产物分析及酶活测定,推断B.cereus对芘的降解途径以及降解过程是由单加氧酶和双加氧酶联合起作用.     

人工湿地污水处理系统冬季植物的筛选与评价

选用25种冬季湿地植物进行了污水净化潜力筛选试验,并在综合应用原有湿地植物筛选与评价体系的基础上,增加植物逆境酶和基质酶指标,对试验植物进行了聚类分析.结果表明,测试植物的根系长度、活力、叶片丙二醛含量、生长量、氮磷浓度、氮磷的积累能力、根际基质脲酶活性与磷酸酶活性均存在显著差异.采用建立的净化潜力评价体系将测试植物聚类分为3大类,第1类净化力强,植物种类有水芹、油菜、灯芯草、虎耳草、德国鸢尾、桂花和花菖蒲,第2类净化力中等,植物种类有羽衣甘蓝、金盏菊、撒金珊瑚、女贞、红甜菜、杜鹃和大叶冬青,第3类净化力弱,植物种类有白菜、五月菊、月季、金鱼草、麦冬、葱兰、熊掌木、矮牵牛、小叶冬青、香石竹和红继木.