西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

如何推动地方落实13万个建制村的环境综合整治任务

随着我国财税体制改革步伐的不断加快,农村环境"以奖促治"政策的实施范围、推进方式、资金管理等发生了深刻变化,同时,一些地方农村环境综合整治又存在政府积极性不高、责任难以落实、环境成效较差的问题,如何推动地方落实《水污染防治行动计划》提出的,到2020年完成13万个建制村的环境综合整治任务,是现阶段我国农村环境综合整治面临的新形势。本文在准确把握当前农村环境综合整治形势下,提出了今后一个时期推进我国农村环境综合整治的工作思路,分别从严格目标考核、引入激励机制、建立长效机制和重视各方参与4个方面,提出了约束与激励相结合的农村环境保护措施,以期为新时期深化"以奖促治"政策、推进农村环境综合整治提供参考和借鉴。     

农村污水膜生物反应器系统中微生物群落解析

农村污水的随意排放和未加限制的灌溉回用可能会导致水源地环境污染加剧,并且其中潜在的病原微生物对周边淡水资源安全和农村居民的身心健康造成潜在的威胁.为了解农村污水的微生物群落组成,为后续污水灌溉的病原微生物风险评价提供理论依据,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和16S r DNA基因克隆文库技术研究农村污水膜生物反应器(MBR)系统中的微生物群落多样性,并结合实时荧光定量PCR方法监测处理前后典型病原菌——弓形菌(Arcobacter spp.)以及总细菌数量的变化.从未处理的农村污水中获取的73个阳性克隆测序结果表明,其主要细菌类群为变形菌门(91.8%)、厚壁菌门(2.70%)、拟杆菌门(1.40%),以及部分不可培养细菌(4.10%).其中弓形菌属是ε-变形菌门的优势菌,也是农村污水中的优势菌株,占克隆总数的68.5%.TRFLP的结果表明,不同处理工艺阶段的主要细菌类群及丰度明显不同,调节池的物种丰度(S)、Shannon-Wiener(H)和物种均匀度(E)最高,分别为43.0、3.56和0.95.定量PCR结果显示未处理的农村污水中弓形菌数量高达(1.09±0.064 0)×1011copies·L-1,该结果与克隆文库结果均表明弓形菌在污水中确实占较高比例.与未处理的农村污水相比,处理后的出水中所监测的弓形菌及细菌总拷贝数分别减少了2~3个数量级,说明MBR处理系统在一定程度上能够去除微生物.处理后的再生水理化指标及指示菌卫生指标均符合农田灌溉用水标准,但其中残留病原微生物引发的健康风险仍需进一步评价.     

不同种植方式对亚热带红壤微生物多样性的影响

土壤微生物在推动土壤碳循环过程方面发挥着重要作用,然而种植方式的改变对土壤微生物多样性的影响机制还不十分清楚.本研究采集湖南省盘塘县长期定位试验站红壤稻田(PR)、旱地(UC)及水旱轮作(PR)这3种不同种植方式的土壤样品,采用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)技术和实时荧光定量(RT-PCR)技术分析了土壤细菌16S rRNA基因的多样性和丰度,研究种植方式改变对土壤微生物数量、群落结构及其多样性的影响.结果表明,3种种植方式的土壤细菌16S rRNA基因数量(以干土计)为2.5×109~1.5×1010拷贝·g-1,与PR相比,UP和UC处理16S rRNA基因丰度显著下降(P0.05).同时,3种种植方式下土壤细菌的优势类群为变形菌(76、90和327 bp;相对丰度47%~53%)和绿弯菌(65 bp;相对丰度10%~12%).冗余分析表明种植方式改变了土壤理化性质,导致土壤细菌群落结构特征的显著变化,而土壤理化性质中有机碳和全氮含量是影响土壤细菌群落结构的主要因子.多样性指数分析(香农指数和均匀度指数)显示种植水稻的土壤细菌多样性最高,显著高于水旱轮作和旱地土壤.可见,种植方式的改变对土壤群落组成和数量造成了深刻的影响,而水稻种植是亚热带红壤可持续利用的一种有效方式,其更有利于土壤有机质的累积,土壤肥力及微生物多样性均较高.     

九龙江流域潜在病原菌污染分析

近年来,由于流域经济快速发展和城镇化进程加快等原因,九龙江水污染问题日趋严重.为全面认识九龙江流域病原菌的分布状况,应用16S rRNA基因-454焦磷酸测序技术测定九龙江支流西溪、北溪水体和沉积物中细菌16S rRNA基因V1~V3高变区,共获得204 216条高质量序列.通过与病原菌参考数据库对比分析发现,九龙江分布有68个潜在病原菌属,占序列总量的6.1%.其中梭菌属(Clostridium)、分支杆菌属(Mycobacterium)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在所有样品中都有检出,且丰度最高,分别占病原菌属序列总量的54.5%、5.9%和5.6%.在种水平上,九龙江分布有48种病原菌,占序列总量的0.76%.其中Afipia felis、Mycobacterium asiaticum、Clostridium baratii、Brucella melitensis和Delftia tsuruhatensis是丰度最高的5种病原菌,分别占病原菌种序列总量的48.9%、20.3%、8%、2.7%和1.7%.统计分析表明,九龙江水体中分布的病原菌种类数(属或种)显著高于沉积物中,且西溪水体检出的病原菌种类(属或种)和丰度最高,说明九龙江水体,尤其是西溪水体受病原菌污染的风险较高.此外,相关分析表明,九龙江水体中病原菌的种类数(属或种)和丰度与营养盐(氮、磷)有着显著的正相关关系,说明九龙江水体中分布的病原菌与沿岸的人类活动,如养殖业、污水排放等密切相关.因此,为保证流域的公共卫生安全,需进一步加强污染源清理整顿工作,开展水环境病原菌的实时监测.     

不同季节大气可吸入颗粒物(PM_(10))诱导小鼠原代培养神经元炎性及其级联损伤效应

为了探讨不同季节可吸入颗粒物(PM10)对神经元的损伤效应,本研究通过建立小鼠大脑皮层原代神经元体外染毒模型,考察了不同季节PM10对炎性因子诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧化酶-2(COX-2)和黏附分子(ICAM-1)表达水平的影响,并探讨了与之耦联的磷酸化Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱα(p-Ca MKⅡα)、环磷腺苷效应元件结合蛋白(p-CREB)及即早基因(c-jun、c-fos)的表达情况.结果表明,PM10暴露刺激神经元炎性细胞因子释放增加,显著上调p-Ca MKⅡα和p-CREB的水平,并刺激即早基因的高表达,且以冬季PM10的效应最为明显.由此提示,PM10暴露可能通过炎症反应机制激活Ca2+-Ca MK-CREB通路,进而刺激即早基因表达引发神经毒性作用,而冬季PM10中多环芳烃类物质负荷可能是造成效应季节性差异的主要原因.     

Protective effect of Spirulina platensis against aluminium-induced nephrotoxicity and DNA damage in rats

The protective effect of Spirulina platensis (SP) powder against aluminium-induced nephrotoxicity and DNA damage in rats was studied. Male rats receiving daily 40 mg/kg b.wt. aluminium chloride (AlCl₃) orally had increased serum levels of urea and creatinine, up regulated kidney injury molecule-1 and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 genes, down regulated catalase and glutathione peroxidase genes, and increased all parameters of kidney DNA damage using comet assay. Treatment with SP alleviated all AlCl₃-induced effects of toxicity, especially when the animals were pre-treated.     

转WYMV-Nib8基因抗黄花叶病小麦花粉漂移研究

随着转基因作物的大规模商业化种植,转基因作物的花粉漂移所引起的生物安全问题倍受关注.以抗小麦黄花叶病毒(WYMV)转基因冬小麦品种N12-1为花粉供体材料,连续2 a在江苏省徐州市转基因作物环境安全实验基地进行可控的农田试验.为了研究风向对转基因小麦花粉漂移的影响,采用同心圆设计,在花粉供体周围8个方向不同距离处检测小麦花粉密度,结果显示8个方向上转基因小麦花粉密度均随与花粉源距离的增加而显著下降,但不同方向小麦花粉密度的衰减速率有显著差异,下风向转基因小麦花粉密度的衰减速率相对较慢.同时,为了研究花粉源大小对转基因小麦花粉漂移的影响,平行设置2块不同面积(100和400 m2)的花粉源,在其下风向检测小麦花粉密度,结果显示花粉源面积增大可以在一定范围内减缓转基因小麦花粉密度的衰减速率.研究结果表明,风向、风速和距离是影响转基因小麦花粉漂移的主要因素.     

磺胺类耐药菌中抗性基因sul的表达规律

抗生素环境污染是影响抗生素抗性基因传播和扩散的主要因素,然而关于抗生素耐药菌在抗生素暴露下抗性基因的表达机制研究甚少。本研究利用RT-PCR方法检测了土壤中优势耐药菌菌株炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis SYN201,G+)和弗氏志贺菌菌株(Shigella flexneri NJJN802,G-)在含有不同浓度磺胺类药物的培养基中生长不同时间后抗性基因(sul 1、sul 2、sul 3)的表达变化。结果发现:无论培养基中是否存在磺胺类药物,菌株SYN201和NJJN802中的3种磺胺类抗性基因均分别在培养的第72小时或36小时出现一个明显的表达峰,而在其他培养时间下不表达或表达量处于相对极低的水平;磺胺嘧啶的存在有助于提高菌株在此特征表达时间下抗性基因的表达水平,与未加磺胺嘧啶组相比,暴露于磺胺嘧啶(60μg·m L~(-1))组的sul 1、sul 2和sul 3在菌株SYN201中的相对表达量分别提高了2.5、4.8和3.2倍,而在菌株NJJN802中的相对表达量分别提高了3.7、6.0和5.0倍。通过将耐药菌暴露于不同磺胺嘧啶浓度下考察sul基因相对表达情况,研究发现随着培养基中磺胺嘧啶浓度的升高(0~1 024μg·m L~(-1)),菌株SYN201和NJJN802中sul基因的表达量整体上呈现出明显的上升趋势。本研究对揭示磺胺耐药菌的抗性表达规律及抗生素暴露对其抗性表达发挥的作用具有重要意义。