未来10大高风险高回报的新技术

世界经济论坛全球事务理事会发布了一份关于信息技术的新报告,其中提到了10项有可能对全社会造成重大影响的新技术。这10项新技术涵盖了科学、医学、能源、制造、交通和电子等众多领域,理事会的报告简要说明了那些新技术将如何影响和改变我们的生活。     

基于N：P化学计量特征的高寒草甸植物养分状况研究

土壤养分条件影响不同功能群植物的养分状况与生长,这在施肥实验中已得到充分验证.然而,自然养分梯度下植物-土壤养分耦合关系的研究仍然缺乏.基于植物N∶P化学计量学特征,本研究探讨青藏高原亚高寒草甸自然养分梯度下不同功能群植物氮状况及生物量变化.2008年、2009年N∶P比值分别为9.83和11.57,其低群落N∶P比验证了该地区自然植被主要受到N素的限制.偏冗余分析(partial RDA)结果显示,随着土壤氮素可利用性的增加杂草生物量比例上升,而豆科、禾草生物量比例下降.豆科的固氮作用以及禾草的高养分利用效率分别提高其在氮限制植被中的竞争力;这些结果表明,全球氮沉降的增加将提高杂草的优势度.豆科生物量比例与群落、非豆科植物的N∶P显著正相关,表明豆科植物能够改善群落的氮状况,包括降低非豆科植物的氮限制水平.     

有机磷农药降解酶的研究进展

有机磷农药的不合理使用造成农药残留严重超标,对环境的污染及危害也日益严重,因此,有机磷农药降解方法的研究成为了当今的热点之一。本文综述了有机磷降解酶的发展及其基因工程的研究情况,对降解酶的应用现状进行了简要介绍,最后指出了有机磷降解酶技术未来的研究方向。     

3种常规消毒方法对磺胺类抗性基因削减效果的比较

近年来,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)对人类和环境的潜在风险引起了广泛关注.本研究从1家城市污水处理厂二级出水中分离出两株磺胺类抗性细菌,控制浓度投加到灭菌后的出水中,分别进行氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒处理,采用菌落计数法、q PCR法对消毒后目标细菌及磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)进行分析比较.同时采用"消毒+DNase I酶"实验研究磺胺类抗性基因在各消毒过程中的行为特征.结果表明,3种消毒均有效削减细菌浓度,但对抗性基因削减程度不高.结合"消毒+DNase I酶"实验分析,氯消毒削减磺胺类抗性基因与微生物量的降低有关;紫外消毒能直接破坏抗性基因;而臭氧消毒在大量削减细菌量的同时,抗性基因进入到胞外环境中,其潜在环境风险不容忽视.     

Myrothecium verrucaria NF-08产漆酶条件的响应面法优化及粗酶染料脱色研究

以半知菌属疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria NF-08为供试菌,采用响应面方法优化菌株产漆酶条件,并以其漆酶粗酶进行3种结构类型6种染料的脱色试验,考察了粗酶浓度、温度和p H值对脱色率的影响.两水平析因设计、中心组合设计和验证试验结果表明:葡萄糖浓度为15.4 g·L~(-1)、蛋白胨浓度为43.3 g·L~(-1)和培养基初始p H值为6.68时,漆酶活性达到最大值(25.58±1.60)U·m L~(-1),是单因素试验(16.82 U·m L~(-1))的1.52倍,提高了52.1%.以上述发酵条件获得的M.verrucaria NF-08漆酶粗酶对3种结构类型染料均有脱色效果,排序为偶氮类优于芳甲烷类优于蒽醌类.脱色率随粗酶浓度增大(2~8 U·m L~(-1))、反应温度升高(15~35℃)而上升,随p H值上升(4~10)而下降.粗酶浓度为5 U·m L~(-1),反应温度为25℃,p H值为4时,偶氮类染料铬黑T和芳甲烷类染料碱性品红即可几乎完全脱色,脱色率分别为99.2%和94.6%.     

利用固定化技术与添加表面活性剂增强双酚A降解率的研究

以SiO_2为载体,戊二醛为交联剂,用以固定游离态漆酶降解双酚A(Bisphenol A,BPA).同时,对比了游离态漆酶与固定化漆酶在不同pH值与温度下的最佳酶活与酶稳定性,再通过添加表面活性剂来增加酶活及BPA去除效果.结果表明,与游离态漆酶相比,固定化漆酶对不同酸碱的适应性与耐热性均有所提高,在pH为2~8时,固定化漆酶的活性均高于游离态漆酶,且最佳活性温度也从游离态漆酶的40℃提高至50℃.在BPA降解率方面,固定化漆酶的降解率皆高于游离态漆酶,反应6 h后,对100 mg·L~(-1)BPA的去除率可分别达到92%与85%.通过添加非离子型表面活性剂Triton X-100,反应4 h后固定化漆酶可完全降解BPA,相对活性为67%;游离态漆酶于6 h将BPA降解完全,相对活性为32%.实验证实Triton X-100可作为酶活诱导剂用以提高漆酶活性及BPA的降解率,降低了处理成本且具有一定的应用前景.     

纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的影响

采用室内暗培养试验分别探究了纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的不同影响.将不同剂量的纳米银(0、10、100、150 mg·kg~(-1))与高纯石墨烯(0、10、100、1000 mg·kg~(-1))分别与等量棕壤充分混匀,然后进行暗培养.在第3、7、15、30和60 d时取样,测定土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤脱氢酶和土壤过氧化氢酶的活性及土壤细菌、真菌和放线菌的数量,并在培养期间测定土壤呼吸速率及CO2累积量.结果表明,所有纳米银处理均抑制土壤的呼吸作用,并且剂量越高,抑制作用越明显;而石墨烯处理未对土壤呼吸产生显著影响.10 mg·kg~(-1)纳米银处理下,土壤真菌数量在整个培养期内均显著低于对照,土壤细菌在第60 d时也被显著抑制,但土壤放线菌数量无变化;与对照相比,100和150 mg·kg~(-1)的纳米银处理显著降低了土壤细菌、真菌、放线菌的数量.10和100 mg·kg~(-1)的石墨烯处理下,土壤细菌、真菌、放线菌数量则均无显著变化.1000 mg·kg~(-1)的石墨烯显著增加了土壤中细菌与真菌的数量,却对土壤放线菌数量无影响.纳米银处理显著抑制土壤脲酶、脱氢酶活性,却对土壤过氧化氢酶与磷酸酶活性基本无影响.10和100 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤脲酶有一定的促进作用,1000 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤过氧化氢酶和脱氢酶有一定的促进作用,而不同剂量的石墨烯在培养后期均对碱性磷酸酶产生抑制作用.总体来说,纳米银在一定程度上对土壤酶及土壤微生物结构产生了负面影响,而石墨烯对土壤酶及土壤微生物结构的影响不明显.     

丁酰胆碱脂酶电势型生物传感器测定敌敌畏农药残留的抑制性研究

敌敌畏农药是一种广泛使用的中等毒性的有机磷农药,采用传统方法测定难以满足现场测定的需要。试验以戊二醛为交联剂制备了一种基于丁酰胆碱脂酶的ISFET(离子敏场效应管)生物传感器,并将其应用于敌敌畏的测定,考察了不同pH值、底物浓度、抑制时间等对传感器响应(电压)值的影响,得到了最佳测定条件。     

N和P对锥状斯氏藻(Scrippsiellat trochoidea)生长及孢囊形成的影响

在实验室设置了5个N、P浓度梯度,研究了它们对锥状斯氏藻（Scrippsiella trochoidea）营养细胞生长和孢囊形成的综合效应。结果表明,当N、P浓度分别超过10和1．5μg／L时,就能维持锥状斯氏藻一定的种群数量,而在高N、P浓度组（N浓度为500μg／L,P浓度为74μg／L组）的生长势态明显优于其他浓度组,稳定生长期持续时间较长,且有着较高的细胞比生长速率。孢囊一般在营养细胞达到稳定生长期后开始形成,但低营养盐浓度组孢囊开始形成的时间较早。各试验组孢囊形成率相近,最终形成率为17．8％～35．6％。     

Effects of cerium on growth and physiological mechanism in plants under enhanced ultraviolet-B radiation

Effect of cerium （Ce^3＋） on the growth, photosynthesis and antioxidant enzyme system in rape seedlings （Brassica juncea L.） exposed to two levels of UV-B radiation （T1： 0.15 W/m^2 and T2：0.35 W/m^2） was studied by hydroponics under laboratory conditions. After 5 d of UV-B treatment, the aboveground growth indices were obviously decreased by 13.2%-44. 1%（T1） and 21.4%-49.3% （T2）, compared to CK, and except active absorption area of roots, the belowground indices by 14.1%-35.6%（T1） and 20.3%-42.6% （T2）. For Ce＋UV-B treatments, the aboveground and belowground growth indices were decreased respectively by 4.1%-23.6%, 5.2% -23.3%（Ce＋T1） and 10.8%-28.4%, 7.0%-27.8%（Ce＋T2）, lower than those of UV-B treatments. The decrease of growth indices appeared to be the result of changes of physiological processes. Two levels of UV-B radiation induced the decrease in chlorophyll content, net photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance and water use efficiency by 11.2%-25.9%（T1） and 20.9%- 56.9%（T2）, whereas increase in membrane permeability and activities of antioxidant enzymes including superoxide dismutase（SOD）, catalase （CAT） and peroxidase （POD） by 6.9%, 22.8%, 21.5%, 9.5%（T1） and 36.6%, 122.3%, 103.5%, 208.9%（T2）, respectively. The reduction of the photosynthetic parameters in Ce＋UV-B treatments was lessened to 3.2%-13.8%（Ce＋T1） and 4.9%-27.6%（Ce＋T2）, and the increase of membrane permeability and activities of antioxidant enzymes except POD in the same treatments were lessened to 2.4%, 8.4%, 6.6%（Ce＋T1） and 30.1%, 116.7%, 75.4%（Ce＋T2）. These results indicate that the regulative effect of Ce on photosynthesis and antioxidant enzymatic function is the ecophysiological basis of alleviating the suppression of UV-B radiation on growth of seedlings. Furthermore, the protective effect of Ce on seedlings exposed to TI level of UV-B radiation is superior to T2 level.