The Impact of Agriculture On Dissolved Nitrogen and Phosphorus Cycling in Temperate Ecosystems

Although most research has focussed on inorganic nutrient forms of nitrate (NO^-₃) and phosphorus (PO³₄) in runoff and receiving waters, nitrogen loss from agricultural land can also occur in organic and ammonium-nitrogen form; phosphorus losses, although often dominated by particulate transport, may occur in soluble organic and inorganic form. Furthermore, fluxes between different species may take place during transport from the land to the stream and as a result of in-stream, in-river or in-lake transformations. Knowledge of the spatial and temporal variation in all nitrogen species and phosphorus fractions in a drainage basin is therefore essential if the wider environmental significance of elevated nutrient concentrations in natural waters are to be assessed. This paper reviews recent work on N and P losses from agricultural land and presents some results from two intensive agricultural catchments: Slapton, Devon and the river Windrush catchment in the Cotswolds.     

丹江口水库浮游细菌和氮磷循环基因垂直分布特征及其驱动因素

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其驱动因素尚未清晰. 选取丹江口水库5个生态点位,采用宏基因组学研究表层、 中层和底层垂直分布浮游细菌群落组成,分析预测氮磷循环功能及其驱动因素. 结果表明,丹江口水库主要由变形菌门、 放线菌门和浮霉菌门等优势种群组成,不同深度来源的浮游细菌群落结构具有显著差异,水温（T）、 氧化还原电位（ORP）、 溶解氧（DO）和Chla是影响浮游细菌群落组成的主要因素. 氮循环功能基因分析表明,主要涉及生物固氮过程、 硝化作用、 反硝化作用和异化硝酸盐还原作用等7个主要途径的gltB、 glnA、 gltD、 gdhA和NRT等39个氮循环功能基因. 磷循环功能基因分析表明,主要涉及有机磷矿化、 无机磷溶解、 调节等6个主要途径的pstS、 ppx-gppA、 glpQ和ppk1等54个磷循环功能基因. 聚类分析表明不同深度是影响氮磷循环功能基因组成和丰度的主要因素,表层和底层氮磷循环功能基因丰度高于中层样品. 奇异球菌属、 嗜氢菌属、 Limnohabitans和棍状杆菌属等是氮磷循环的关键物种. DO、 pH、 T、 总溶解性固体（TDS）、 电导率（EC）和Chla与氮磷循环功能基因显著相关,以上环境因子随丹江口水库深度增加浓度降低或升高,导致浮游细菌氮磷循环功能基因呈明显的垂直分布特征. 通过揭示丹江口水库不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其影响因素,可为丹江口浮游细菌生态功能和多样性保护发挥潜在的作用.     

羊角月芽藻摄取磷形态的动力学研究

将湖水中的磷分成总溶解磷,溶解反应磷,总反应磷、溶解的水解性磷,溶解的光解性磷。研究其在羊角月芽过程中的变化。     

双峰驼骨质疏松症的流行特点及其与生物地球化学因子之间的关系

研究了双峰驼骨质疏松症的流行特点及与生物地球化学因子之间的关系，结果表明，在从腾格里沙漠西南端开始向巴丹吉林沙漠的西北方向延伸形成大约长600km，宽160km的狭长发病区域内，该病发病率为28．8％，致死率达60％,该区土壤、牧草中Cu、P含量极显著低于正常值（p＜0．01），牧草中m（Ca）：m（P）为50：1；病驼全血和被毛P含量亦低于健康驼（P＜0．01）．因此认为该病主要是由双峰驼食物链中P缺乏所致的一种骨营养不良症．     

底泥中营养物质及其他污染物释放机理综述

水体底泥(沉积物)污染,是世界范围内的一个重要环境问题.其污染物主要通过大气沉降、废水排放、水土流失、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到底泥中并逐渐富集,使底泥受到严重污染.总结了底泥中氨氮、重金属的影响因素及释放机理,也指明了持久性有机污染物释放机理研究不足的现状,提出对其释放机理研究的重要性.     

不同粒径方解石在不同pH值时对磷的等温吸附特征与吸附效果

以天然方解石为材料,研究了不同pH值与不同粒径方解石对磷吸附效果的影响.实验设置了不同质量浓度磷系列溶液,加人1g不同粒径,即小于100目、100～180目、180～325目和325目的方解石,在PH值分别为9.00±0.02、7.00±0.02和6.00±0.02时.研究方解石对磷的吸附效果,并用Langmuir模型和Freundlich模型对等温吸附线进行了拟合.结果表明,方解石对磷的吸附等温线能较好地用Freundlich方程来拟合.方解石的粒径越小,对磷的吸附能力越强,在本实验选取的粒径范围内,325目方解石对磷酸盐的吸附效果最好;但180～325目方解石对磷的吸附能力与325目方解石的差别不大,实际应用中,选用180～325目方解石即可取得对磷的较好的吸附效果.pH值是影响方解石吸附磷的重要因素,pH为6时,由于方解石微溶产生的Ca2 与水体中PO3-4结合形成Ca-P化合物,使其吸附磷效果较好;pH≥7时,通过方解石吸附作用、与碳酸钙共沉作用及以方解石作为结晶核的钙磷化合物结晶作用去除磷;pH为9时方解石对PO3-4吸附效果好于pH值为7时.     

不同磷水平下丛枝菌根真菌对纳米氧化锌生物效应的影响

纳米ZnO颗粒是应用最为广泛金属型纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,对作物和土壤微生物的影响值得关注.丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)是自然界中普遍存在的植物-真菌共生体,对各种环境胁迫具有一定的抵御能力,但菌根效应受土壤和植物磷含量的影响.分别设置0、20、50、100 mg·kg~(-1)这4个磷水平,在接种或不接种AM真菌Funneliformis mosseae、添加或不添加纳米ZnO(500 mg·kg~(-1))条件下在温室中利用玉米进行土壤盆栽试验.结果表明,纳米ZnO没有显著影响玉米生长,但不利于菌根侵染和磷素吸收,并引起锌在植物体内的积累.纳米ZnO和高磷降低玉米菌根侵染,但AM真菌在所有磷水平下均显著促进植物生长.施磷和接菌均可使土壤p H升高、降低纳米ZnO源锌的生物有效性,从而降低锌向玉米地上部分的转运和积累,体现出一定保护作用.接菌在多数情况下显示出积极的菌根效应,尤其在低磷、添加纳米ZnO条件下更为显著.结果首次表明,AM真菌、磷肥均有助于减轻纳米ZnO引起的土壤污染及其所产生的生态和健康风险.     

长江输送颗粒态磷的生物可利用性及其环境地球化学意义

模拟不同采样时间长江输送悬浮态颗粒物实验,通过测定藻类增长潜力来讨论颗粒态磷的生物可利用性.结果表明,悬浮物中生物可利用磷(SSBAP)含量在不同采样时间(2001年2月、5月、12月和2002年8月)的平均值分别为(288 3±49 4),(228 2±38 2),(251 6±32 9)和(182 0±8 1)mg·kg-1.不同藻种的SSBAP BAP平均值为:铜绿微囊藻(Microcystisaerugilnosa)54 2%,斜生栅藻(Scendesmusobliquus)60 3%.在4次采样中,通过大通站的BAP浓度均大于水体富营养化的限制值(0 02mg·L-1),说明SSBAP对长江流域、河口及近海区营养盐的贡献是不容忽视的,颗粒态磷是长江河口及近海区富营养化的潜在污染源,它对河口及近海的生态环境造成很大影响.     

生理毒代动力学模型及其在有机污染物水生生态毒理研究中的应用

人类生产和生活使用各种人工合成的化学品,种类和数量急剧增长,对生态系统和人体健康造成了极大威胁。因此,亟需采用高效的方法对数量巨大的化合物进行毒性评价。对生理毒代动力学(PBTK)模型的建立过程及其在污染物生态毒理研究中的应用进行了综述。PBTK模型,又称生理药代动力学(PBPK)模型,是利用生理学和解剖学等原理,将生物体简化为用血流连接的肝、肾和脂肪等各组织器官房室,模拟化合物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。模型参数包括生理参数和生化参数2个部分,可用MATLAB等软件进行模拟。模型已应用于数百余种有机污染物在鱼体等水生生物体的毒代动力学模拟。已有模拟结果能够预测化合物在生物体内的有效剂量,对化合物毒性进行评估,并可用于不同物种、不同剂量和不同暴露途径间的外推,有力推进了污染物生态毒理研究工作的开展。     

不同碳源模式下酵母菌PNY2013同步脱氮除磷的应用研究

针对首次分离得到的一株具有同步脱氮除磷新功能的热带假丝酵母（Candida tropicalis） PNY2013,通过生理及动力学特征,连续流运行操作及其在含糖类工业废水中的应用3个环节,探讨了不同碳源模式下PNY2013同步脱氮除磷的特性.结果表明：PNY2013以葡萄糖、乙醇及乙酸为唯一碳源时均生长良好,其最大比增长速率μ_max分别为0.1327、0.1252及0.1115 h^-1,其同步脱氮除磷率分别可达100%、80%、100%（NH₄⁺-N）及93%、95%、98%（PO₄^3--P）.3种碳源下PNY2013同步脱氮除磷的最佳条件基本接近为：温度30℃,pH=8.0,溶解氧0~2 mg·L^-1,C/N=200∶5左右.PNY2013同步脱氮除磷的长期连续运行条件下的实验进一步表明,以葡萄糖为碳源条件下,进水NH₄⁺-N及PO₄^3--P浓度分别达400及80 mg·L^-1时,两者去除率均接近100%.与这种超强能力相比,以乙醇及乙酸为碳源条件下,进水NH₄⁺-N及PO₄^3--P浓度分别达100及20 mg·L^-1时,两者的去除率也可达60%~80%（NH₄⁺-N）及40%（PO₄^3--P）,显示出相当的同步脱氮除磷能力.在以模拟制糖废水、淀粉加工废水、啤酒废水、味精废水这4种典型含糖工业废水为碳源条件下,除淀粉加工废水外PNY2013均能有效去除COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P,其中,制糖、啤酒、制药废水中的COD去除率分别可达40%、89%、96%,NH₄⁺-N去除率分别为85%、94%、76%,PO₄^3--P去除率均为90%.即使在40000 mg·L^-1（制糖）及12500 mg·L^-1（啤酒）的高COD条件下,PNY2013也均具有稳定的NH₄⁺-N和PO₄^3--P去除效果,显示出良好的同步脱氮除磷应用前景.