城市碳排放的评估方法——影响要素和过程研究

城市碳排放对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。论文在国内外城市碳排放研究基础上,从城市化的碳排放效应、城市碳排放估算和影响要素、碳排放观测、碳循环和碳代谢过程等方面系统归纳总结了碳排放评估方法、要素和过程。评述了Kaya恒等式、LMDI方法、CGE模型、混合分析法、清单编制法、UE模型、FFDAS模型、STIRPAT模型、格网模型、综合分析法(Four-part Methodology)、建筑碳排放模型、物质代谢法、EC碳通量观测等代表性碳排放估算和观测方法。研究焦点正在从宏观模式转向微观机理,从自然、人文单一过程转向人文-自然耦合过程,热点区域从发达国家城市转向发展中国家城市,从单一数据源转向遥感、实验观测等多源数据。基于上述特点,当前研究应从城市公平发展和低碳城市出发,建立城市公共利益能源研究框架,根据城市职能类型和发展水平,综合涡度通量观测、计量模型、生态模型、遥感和GIS技术,构建高精度城市碳排放账户,建立城市代谢存量和流量标准分类系统,发展和完善碳排放估算模型,提高城市碳排放计算结果精度和城市间的可比性。     

沉积物中六氯苯对颤蚓(淡水单孔蚓)的毒性效应研究

以淡水底栖动物颤蚓(淡水单孔蚓)为受试生物,研究了沉积物中六氯苯(HCB)对淡水单孔蚓14 d和28 d的毒性效应.结果表明,沉积物中HCB对颤蚓致死效应较低,当HCB浓度为190 mg· kg-,连续暴露28 d时,致死率低于8％.但HCB对颤蚓具有较强的慢性毒性效应,当HCB浓度为190 mg·kg-1,连续暴露28 d时,身体自断率高达90％,并且随着浓度升高和暴露时间延长,颤蚓自断率明显增高.HCB对颤蚓自断14 d和28 d的EC50分别为＞190 mg·kg-1和97.1 mg· kg-1.HCB对颤蚓行为(运动和挖掘)产生明显抑制作用.随着HCB浓度增加和暴露时间延长,颤蚓运动强度减弱,并伴随摄食量减少与体重减轻现象.     

菌藻复合体系氮代谢性能及菌群特征

为了城市尾水深度脱氮,控制地表水体富营养化,利用分子生物学等方法,分别对脱氮复合菌群和藻菌共生系统的氮代谢性能进行研究.结果表明,氮代谢复合菌群具有较高氨化和反硝化性能.JZ组对城市尾水中氨氮的去除效果最好,降解率高达95%以上,在实验室模拟污水中JZ组系统总氮去除效果优于J组.高通量测序显示,J组主要优势菌群及占比分别为：厚壁菌门44.53%,变形菌门43.41%,放线菌门5.37%,类杆菌门3.04%,绿弯菌门1.35%;JZ组丰度主要优势菌群和占比分别为：蓝藻门33.89%,绿弯菌门25.34%,变形菌门19.38%,厚壁菌门10.02%,酸杆菌门4.20%;各优势物种在J组和JZ组比例不同,厚壁菌门分别为82%和18%,变形菌门为69%和31%,蓝藻门为1%和99%,绿弯菌门为5.1%和95%,放线菌门分别为73%和27%.表明JZ组在城市尾水中去除氨氮效果较好,J组氮代谢菌群随着微球藻加入和生长,JZ组氮代谢菌群构成随之发生变化,以适应优势藻类形成的环境,与微球藻构成新的菌藻氮代谢体系.研究结果为藻菌共代谢体系应用提供了理论和数据基础.     

工业园能源代谢分析

运用工业代谢分析方法对某农药化学工业园能源代谢系统进行量化分析. 结果表明:提升能源转化水平、改善能源利用效率是优化该工业园能源系统的2个有效途径,可减少能源代谢过程中的资源消耗与环境压力. 进一步根据能源代谢模型量化分析得出,提升工业园热电厂运行水平,达到供热煤耗0.043 t/GJ,供电煤耗4.538 t/(104 kW·h)(2004年江苏省平均水平),将较2005年水平减少原煤消耗35.31%;将能源利用水平较低企业的电力利用效率和蒸汽利用效率分别提高到园区平均水平(58.01%和63.84%),可较2005年水平减少原煤消耗2.5%左右.      

麦草畏除草剂厌氧降解可生化性测定

苯环由¹⁴C标记合成的麦草畏除草剂,厌氧降解反应至第7天,转化率达64%,有¹⁴C标记的CO₂产生;第16天,转化率达91%,出现一种主要的中间代谢产物,有CH₄产生;第27天,转化率达95%,仍然只有一种主要的中间代谢产物.麦草畏苯环的断裂量仅占总量的2.96%,转化成CO₂的为0.74%,转化成CH₄的为0.11%.在降解27d中,主要中间代谢产物是3,6-二氯水杨酸,占麦草畏总量的92.04%.3,6-二氯水杨酸的苯环没有被打开,可生化性极低,仍然继续污染环境研究结果为控制麦草畏对人体健康危害,进行生物修复工程,提供了重要的参考依据.     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

滇池水中细菌和古菌氮代谢功能基因的空间分布

氮代谢在滇池水生态系统氮素循环和转化过程中起到重要的作用,不仅真核生物参与氮素转化,原核生物作为氮素循环的主要驱动者,在氮素生物化学循环中的作用更不容忽视.基于16S rDNA高通量测序技术,监测滇池草海和外海区域13个点位,分析滇池水中原核生物氮循环功能关键基因的分布特征.结果发现,滇池水中细菌35门, 427属,主要以变形菌门和拟杆菌门为优势门类;古菌14门, 61属,主要以广古菌门为优势门类;β多样性指数显示滇池整体细菌丰富度指数高于古菌,草海细菌多样性指数高于外海.PICRUSt功能解析表明细菌和古菌具有功能上的丰富性,细菌中有35个参与氮代谢的KO通路,涉及氮异化硝酸盐还原基因nirB、一氧化氮还原酶基因norB和硝酸还原酶基因nasK等关键基因;古菌中有23个参与氮代谢的KO通路,涉及固氮酶基因nifH、nifK和nifD,古菌固氮酶基因拷贝数显著高于其它氮代谢基因,草海中古菌氮代谢能力整体高于外海,滇池水中古菌比细菌固氮潜能更大.本研究从原核生物氮循环中功能基因的角度,探讨滇池不同区域水中细菌和古菌氮循环差异,为进一步揭示氮循环机制,解决氮素污染引起的富营养化提供理论参考.     

Metabolism of benzo[a]pyrene in peroxynitrite/Fe(III) porphyrin system

The peroxynitrite/porphyrin biomimetic system was established to investigate the effects of peroxynitrite on benzo[a]pyrene (B[a]P) metabolism. Three model systems consisting of different iron porphyrins were compared, and the results showed that the peroxynitrite/T(p-Cl)PPFeCl system was the highest catalytic efficiency in the metabolism of B[a]P. We analyzed the B[a]P metabolites produced from this system by RP-HPLC method and firstly identified the formation of nitrobenzo[a]pyrenes which are the special metabolites of B[a]P induced by peroxynitrite.     

百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

灭幼脲类农药对非靶生物的影响及其在生物体内的代谢

综述国内外近年来有关灭幼脲类农药施用后对非靶生物可能造成的影响和其在生物体内吸收代谢方面的研究成果。分别阐述了施药区中,蜜蜂、家蚕、鸟类等陆生生物,鱼类、甲壳类和节肢类等水生生物可能受到的影响;以及灭幼脲类农药对家禽、家畜的影响和在它们体内的吸收代谢情况。指出,灭幼脲类农药的使用对陆生生物蜜蜂和鸟类,以及家禽、家畜等不产生明显的毒害和污染,对水生生物鱼类也没有什么影响,但对家蚕、以及水生甲壳类动物和节肢类动物(尤其是其幼体)的毒害较大。