Understanding the anthropogenic phosphorus pathway with substance flow analysis at the city level

Excessive input of phosphorus into natural water bodies as a result of anthropogenic processes is an escalating factor that leads to eutrophication. Hence, quantifying the pathway of phosphorus throughout the socioeconomic system is essential for the selection of appropriate measures to mitigate phosphorus discharge. The study develops an analytical model of anthropogenic phosphorus flows within a socioeconomic system based on substance flow analysis. The model consists of five major subsystems: the phosphorous chemical industry, agriculture, animal feeding, human consumption, and waste management. The results show that the total input and output of phosphorus in Chaohu City over 2008 are 8517.70 ton (t) and 4682.76 t, respectively. The estimation of phosphorus discharged into local surface water is 544.22 t, which primarily comes from agriculture (391.99 t, 72.03%), followed by large-scale farming (55.70 t, 10.23%), rural consumption (56.81 t, 10.44%), urban consumption (30.42 t, 5.59%), and waste management (9.30 t, 1.71%). Intensive input of fertilizers in agricultural practices was identified as the most important source of phosphorus load on local surface water. Hence, we propose that the eutrophication of local water bodies could be addressed by optimizing local industrial structure, developing ecological and organic-based agriculture, and improving waste collection and disposal practices.     

食物相暴露下三丁基锡(TBT)在疣荔枝螺(Thais clavigera)体内的吸收和代谢动力学

将牡蛎消化腺分别暴露在1000 ng·L-1和100 ng·L-1 TBT水溶液中4周,然后将染毒的牡蛎消化腺分别投喂疣荔枝螺(Thais clavigera).经过45 d的暴露和30 d的净化,我们发现雌雄疣荔枝螺的消化和生殖系统能较快地吸收TBT(吸收速率ku=0.004-0.022·d-1),并且其代谢(生物代...     

6:2氟调羧酸在蚯蚓体内的毒理效应及代谢转化

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,通过活体与离体实验,研究6:2氟调羧酸(6:2FTCA)在蚯蚓体内的毒理效应和代谢转化机制.结果表明,6:2FTCA对蚯蚓体内丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性无显著影响,但能够使过氧化氢酶(CAT)活性提高,使超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽转移酶(GST)活性显著升高,说明6:2FTCA对蚯蚓产生了氧化胁迫效应.6:2FTCA在蚯蚓细胞色素P450(CYP450)和GST酶提取液中的降解动力学均符合一级动力学模型,在CYP450(0.014/h)酶液中的降解速率明显高于GST (0.006/h),其终端全氟羧酸(PFCAs)代谢产物为全氟己酸(PFHxA)、全氟戊酸(PFPeA)和全氟丁酸(PFBA),说明CYP450和GST参与了6:2FTCA在蚯蚓体内的代谢转化,且CYP450贡献大于GST.蚯蚓肠道好氧微生物对6:2FTCA具有显著的降解效果,终端PFCAs降解产物为PFHxA和PFPeA,而肠道厌氧微生物对6:2FTCA无降解作用.     

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...     

典型城市内河菌群组成与氮循环功能垂向分布及溯源分析

微生物在城市河流氮循环中发挥重要作用.由于河流的三维流动性,有必要明晰河流微生物组成和氮循环功能的垂向分布以及水动力因子对微生物来源和群落构建的影响.基于16S rRNA高通量测序技术,研究了北运河北京通州段水体和沉积物的细菌群落组成和氮循环功能,解析了环境要素和水动力因子对群落结构的影响,并对河流细菌进行了溯源.结果表明,沉积物细菌α多样性显著高于水体;从组成上来看,变形菌门(Proteobacteria)丰度最高,在水体和沉积物中的相对丰度分别为54.72%和32.36%. PICRUSt2功能解析表明,北运河有丰富的氮代谢功能,共获得47个氮代谢基因.水体和沉积物表现出相似的功能分布：反硝化作用、氮的同化和异化还原作用相关基因丰度较高,生物固氮和硝化作用相对较低.溯源分析表明,水体细菌来自上游、两岸和沉积物的比例分别为60.05%、37.93%和1.05%,而沉积物细菌来自上游、两岸和上覆水的比例分别为50.16%、45.55%和1.55%,细菌主要通过纵向和横向运移影响当地微生物群落的组成.环境因子、水动力因子和两者相互作用对水体细菌群落变化的解释率分别为44.22%、3.21...     

3类抗性种子萌发过程中糖代谢对酸雨胁迫的响应

为揭示酸雨影响种子萌发机理,以pH 2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0的模拟酸雨处理水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)、油菜(B.chinensis var.oleifera)3种不同抗性种子,研究种子萌发糖代谢对酸雨胁迫的响应.结果表明,水稻、小麦和油菜α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量随胁迫强度增加(pH 5.0～2.0)而降低,均低于对照.3个指标响应酸雨胁迫强度的规律(伤害阈值/变幅)是:水稻(pH 3.5～4.0/53.88%～77.7%)＜小麦(pH 3.5～4.5/58.60%～89.41%)＜油菜(pH 4.0～5.0/60.14%～100%).胁迫强度一定时,水稻α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量随时间延长而上升,小麦和油菜3个指标先升后降.胁迫时间一定时(3～7 d),3种种子处理组的旺α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量均低于对照,且随胁迫强度增加而降低.3个指标达到最大伤害的胁迫时间为水稻(7 d;7 d,7 d)＞小麦(7 d,6 d,5 d)＞油菜(3 d,7 d,5 d).3个指标对酸雨胁迫强度与胁迫时间的响应规律显示,水稻糖代谢抗酸雨能力＞小麦＞油菜,这是酸雨胁迫下3类种子萌发指标趋异的又一内在原因.     

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