城市生活垃圾循环利用系统物质代谢框架的构建

讨论了传统的物质流分析(MFA)方法用于城市生活垃圾代谢分析的适用性及不足之处,在此基础上结合城市生活垃圾的处理流程,对传统的MFA框架进行了改进,构建了适合城市生活垃圾代谢分析的框架,并对新框架的3个模块进行了详细的说明,建立了相应的评价指标体系并给出了应用实例。城市生活垃圾循环利用系统物质代谢分析框架能够清楚地描述生活垃圾进入经济系统后的具体流向和流量,为描述城市生活垃圾的代谢情况提供了定性及定量化的分析工具。     

植被类型对黄土高原露采矿山复垦土壤碳循环功能基因的影响

植被恢复可有效地改善矿区生态环境,提升生态服务功能,促进生态系统固碳增汇.但目前矿区植被恢复影响土壤碳循环相关功能基因的机制尚缺乏深入研究.为此,采集黄土高原黑岱沟露天矿排土场复垦区草地(GL)、灌丛(BL)、针叶林(CF)、阔叶林(BF)和针阔混交林(MF)共25个表层土壤样品,利用实时荧光定量PCR技术测定土壤碳循环功能基因绝对丰度,探究不同植被类型对土壤碳循环相关功能基因的影响及内在机制.结果表明：(1)不同植被类型对矿区复垦土壤化学性质和碳循环相关功能基因丰度影响差异显著(P<0.05),GL和BL对土壤有机碳、全氮和硝态氮的积累显著优于CF(P<0.05);(2)所有碳固定基因中rbcL、acsA和mct的丰度最高,BF土壤中碳循环相关功能基因丰度高于其它类型,与BF土壤中的铵态氮和BG酶活性较高及易氧化有机碳和脲酶活性较低密切相关.碳降解和甲烷代谢功能基因丰度与铵态氮和BG酶活性呈显著的正相关,与有机碳、全氮、易氧化有机碳、硝态氮和脲酶活性呈显著的负相关(P<0.05);(3)不同植被可直接影响土壤BG酶活性或影响土壤硝态氮含量从而间接作用于BG酶活性,从...     

胚胎绒毛膜对微塑料颗粒与镉联合作用的影响

利用胚胎发育技术和代谢组学技术,以100nm（n-PS）和70~250μm（μ-PS）两种粒径的聚苯乙烯（Polystyrene,PS）颗粒为研究对象,从微塑料与胚胎绒毛膜相互作用这个角度,探讨了不同粒径微塑料颗粒和镉（Cd）对斑马鱼胚胎发育联合毒性的差异.结果表明,Cd单独暴露、及其与n-PS和μ-PS联合暴露中,胚胎绒毛膜上Cd的蓄积量分别为3.82,13.66,11.35mg/g,而这三个暴露组中Cd在胚胎体内的含量分别为0.24,0.16,0.20mg/g.n-PS更为显著地增加了Cd在胚胎绒毛膜上的蓄积、降低了Cd在胚胎中的含量（P<0.01）.但是μ-PS却更大程度地降低了Cd的胚胎发育毒性（P=0.006）.代谢组学的数据证实,由于PS颗粒对胚胎绒毛膜堵塞作用,纳米PS颗粒能够促进Cd作用下胚胎的氧化压力和细胞的能量需求.因此,胚胎绒毛膜在微塑料对水生生物早期发育的毒性研究中起着重要作用.本研究能够为微塑料在环境中的生物可利用性和效应研究提供一些新的思考方向.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

印染废水活性污泥代谢状态光偏转快速检测法

针对现有活性污泥检测方法过程繁琐、耗时长、检测结果滞后的局限,提出了光偏转快速检测法.在污泥负荷为0.33KgCOD/（kg MLSS·d）、水力停留时间为15h的印染废水完全混合式活性污泥系统中,投放粒径4mm、具有20μm微孔结构的聚乙烯醇（PVA）凝胶小球以负载微生物,并在小球达到稳定状态后,对其表面处因外界溶液与微生物代谢产物交换产生的浓度梯度变化,借助光斑分析仪进行光偏转检测,同时测定与光偏转检测结果相对应的15h后的出水COD及COD去除率.连续10个月的检测发现,小球中富集的主要为细菌,当进水COD由91.95mg/L增至519.4mg/L时,小球的光偏转值从229.51μm增加至299.97μm,COD去除率从16.03%提高至66.99%;当DO浓度为1.5mg/L~5mg/L时,小球光偏转值在DO=4mg/L时增至最大为309.3mg/L,对应状态下COD去除率增至最大为61.18%;在pH值为6~9时,小球光偏转值在pH=7时增至最大为293.96μm,对应状态下COD去除率也达到最大值为64.83%;当重金属Cr³⁺浓度增至50mg/L时,微生物活性逐渐受到抑制,小球光偏转值在Cr³⁺浓度为20mg/L时降至269.7μm,随后随着Cr³⁺浓度的增加,微生物细胞受损,胞内物质溶出,小球光偏转值有所增大,对应状态下COD去除率从52.5%持续降低至25.73%.结果表明：该方法可快速获得活性污泥代谢状态变化信息,且依据特定条件下小球光偏转值变化能够预测随后印染废水COD的去除效果.利用三维荧光光谱初步探究了微生物代谢引发光偏转的机理,发现参与微生物代谢的主要有机物为酪氨酸、芳香类蛋白及色氨酸.     

地表UV-B辐射增强对土壤-冬小麦系统N2O排放的影响机理研究

为了解UV-B增强条件下农田N₂O响应规律,采用室外盆栽实验,研究了地表UV-B辐射增强20%对土壤-冬小麦系统N₂O排放的影响及其影响机理.结果表明,在小麦返青期,UV-B辐射增强处理对该系统N₂O的排放影响不显著;在小麦的拔节期,UV-B辐射增强处理显著降低了土壤-小麦系统N₂O的排放,并减少了该系统的呼吸速率.UV-B辐射增强对N₂O的影响机理主要表现在对小麦植株N代谢过程的影响,如显著增加     

太湖不同水域沉积物甲烷释放潜力及其途径分析

为明确太湖不同湖区CH4释放特征与释放潜力差异,采用水-气界面甲烷排放通量测定和室内厌氧培养,结合沉积物理化因子对太湖沉积物CH4释放特征及其释放潜力差异进行研究.结果 表明,不同湖区水-气界面CH4排放通量存在显著差异;不同湖区、不同深度沉积物中CH4释放潜力也存在明显差异,且CH4释放潜力与含水率和总有机碳呈正相关...     

聚苯乙烯微塑料暴露对剑尾鱼肝脏代谢通路的影响

微塑料已经成为水环境中的主要污染物,可能会对水生生物产生影响。将成年剑尾鱼暴露在直径5μm、不同浓度的聚苯乙烯微塑料水体中72 h,检测急性暴露是否对剑尾鱼肝脏代谢产生干扰,以探讨微塑料的潜在毒性。结果表明,微塑料会导致剑尾鱼肝脏的代谢水平发生改变,在浓度为1×10⁶ microspheres·L^-1的低浓度组中,筛选出6种代谢水平发生改变的差异代谢物,共涉及16条代谢通路,这些代谢物与肝脏中的能量代谢、糖代谢、氨基酸代谢、炎症反应和氧化应激有关。在浓度为1×10⁷ microspheres·L^-1的高浓度组中,筛选出8种代谢水平发生改变的差异代谢物,共涉及19条代谢通路,这些代谢物与肝脏中的能量代谢、糖代谢、氨基酸代谢、炎症反应和氧化应激有关,并且脂代谢干扰与神经毒性有关的代谢物表达发生改变。从受干扰的代谢物的数量和代谢通路数量来看,微塑料浓度增加将会加深对水生生物的干扰。     

光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的调控

为研究光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的影响,分析了不同光质下C. sorokiniana的生长情况,利用Illumina平台进行转录组测序.结果表明:红､蓝光是C. sorokiniana生长的有效光质,红､蓝光培养7d后藻细胞密度分别比白光对照组的高52.96%和61.11%.C. sorokiniana在不同光质下具有独特的生理特性,蓝光组Chl a､Chl b和Car最高,分别为(17.84±0.26), (8.39±0.19), (6.04±0.08) mg/L;红光培养7d后微藻的碳水化合物和脂质含量最高,分别达到了(115.60±1.81)μg/mg和(18.64±0.54)%.通过转录组测序分析,不同光质下C. sorokiniana的基因表达存在差异,红光下碳酸酐酶､乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的基因表达量较高,差异表达的基因大部分参与了脂肪酸合成和碳固定过程;蓝光下RubisCO酶的基因表达量最高且光合系统中富集的差异基因均上调表达,光合速率和碳固定速率最快;绿光下微藻大部分的基因表达量较低,新陈代谢潜能较差;白光下C. sorokiniana的TCA循环活跃,不利于储存碳水化合物和脂质.