宏转录组学在环境微生物生态学中的应用

系统总结了宏转录组学实验操作及数据分析流程，概述了宏转录组学在环境微生物生态学的研究策略和最新进展，并指出其应用前景.宏转录组学在解析环境微生物群落功能上具有广阔的前景，为了解微生物群落的动态演化及其与环境因素和生态系统功能的关系提供了强有力的工具.     

近百年来长江中游牛轭湖沉积物铅元素富集记录及其环境意义——以长江荆江段牛轭湖群为例

通过对长江荆江段天鹅洲、中洲子和尺八3个牛轭湖钻孔沉积物进行短寿命放射性核素、粒度、磁学、铅元素测试与史志资料分析,在利用²¹⁰Pb比活度计算平均沉积速率,并结合史志资料与沉积物特征指示的事件进行沉积物年代校核基础上,运用地表物质非自然富集系数(EF值)方法,分析了牛轭湖沉积物铅元素富集状况。结果表明:三钻孔铅元素非自然因素富集特征基本一致,均起始于20世纪80年代初,并于2000年后呈下降状态,与我国铅污染历史及禁用含铅汽油的时间基本吻合;利用沉积物中铅元素非自然因素富集事件对沉积物进行断代分析,具有一定的可行性;牛轭湖河/湖沉积相转变未对沉积物铅元素的非自然因素富集产生影响,说明铅污染具有较广的“暴露面”。     

青岛近海不同天气状况下大气气溶胶中金属元素浓度分布特征研究

为探究青岛近海不同天气下气溶胶中金属元素的浓度分布特征,于2012年4~5月,2012年8月~2013年3月在青岛近海采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)分析了主要微量金属元素.结果表明,Al、Ca、Fe、Na、K和Mg是TSP中主要的金属元素,质量浓度占所测元素总浓度的94.2%.TSP及金属元素浓度月变化明显,Fe、Al、K、Ca、Mg、Zn、Ba、Mn、Ti、Sr和Li均在11月和1月浓度最高,Be、Sc、Co、Ni和Cr在1月最高,Na在8、11和2月较高,12月最低,Pb在1月和2月最高,8月和12月最低.富集因子表明Be、Co、Al、Ca、Fe、K、Mg、Mn、Sr和Ti主要受自然源影响,Li、Cr、Ni、Zn、Ba和Na除受自然源外,还受部分人为源影响,Pb主要来自人为源.不同天气状况对TSP及其金属元素浓度影响较大,除Ti外,所测元素浓度均在烟雾天最高.与晴天相比,烟雾天除Ti外,其余元素均升高,增幅为1~4倍,雾天Li、Be、Cr、Ni、Al、Fe、Mg和Mn变化不大,Pb和Na升高较多,Co、Ca和Ti降低较多,霾天Cr、Co和Ti降低,其余元素浓度升高,增幅为1~3倍.大部分元素在晴天富集因子最小,雾天富集因子最大.Ni、Zn、Ba、K、Na、Pb和Sr富集因子为晴<霾<烟雾<雾,Fe和Mn为晴<烟雾<霾<雾,Al和Mg为晴<雾<霾<烟雾,其余金属不同天气下富集因子的变化规律各不相同.     

构筑根孔湿地中金属元素的来源、分布及其累积效应

石臼漾湿地是我国最大的饮用水源处理湿地,成为微污染水源水质改善的典范案例,已运行超过4年,主要运用人工湿地生态根孔技术、多级塘/植物床-沟壕系统协同净化技术来净化微污染水源.为了探明多级塘/植物床-沟壕系统对源水中常规金属K、Na、Ca、Mg、Al、Fe与重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Pb的累积效应,研究了嘉兴石臼漾湿地岸边带与植物床-沟壕系统中沉积物/土壤的金属分布与累积量.结果表明,沉积物中的金属(Mg除外)均发生了富集和累积(富集系数EF∈(1.5,10.5)1.5).湿地内重金属潜在生态风险指数(RI∈(24.7,128.9)150)基本处于轻微风险水平,其最高值出现在湿地前端约1/8处的预处理塘(RI=174.94150).总体而言,重金属风险指数随水力流程而逐步降低.在湿地前端的预处理河道、预处理塘内,重金属沉积通量(23.97~157.72 mg·m-2·d-1)较高,而植物床-沟壕系统的沉积通量((38.80±16.17)mg·m-2·d-1)相对较低.占湿地面积11.35%的预处理河道、预处理塘中沉积的重金属高达9941.65 kg,占全湿地沉积量的37.90%,是重金属沉积的关键区域.而占湿地面积57.23%的植物床-沟壕系统中截留的重金属高达10601.89 kg,占全湿地沉积量的40.41%,是重金属去除的重点区域.湿地对重金属的主要持留机制是沉积作用,在湿地中单位平均沉积通量高达32.19 mg·m-2·d-1.据估算石臼漾湿地可沉积重金属6558.40 kg·a-1,植物吸收重金属约13.16 kg·a-1.本研究证明,多级塘/植物床-沟壕系统协同净化机制能够有效持留微污染水源中的金属特别是重金属,从而有效降低石臼漾湿地净化后源水的潜在生态风险.     

北京常见绿化树种叶片富集重金属能力研究

以北京地区常见绿化树种为研究对象,测定叶片和土壤重金属含量,对其季节变化规律和污染程度的相关性进行分析,探究植物叶片对土壤中重金属的富集能力.结果表明:①植物叶片中重金属Cu、Pb、Zn含量随季节变化(由春到冬)呈先下降后升高再下降的变化趋势;Cr含量变化呈先升高后下降的趋势,秋季达最高值;春、夏、秋这3季对Cu富集能力较强的为柳树和国槐,冬季为油松;对Cr、Pb富集能力较强的是国槐和侧柏,冬季为侧柏和白皮松;对Zn富集能力较强的为柳树和白皮松,冬季为侧柏;②由市中心至远郊,4种重金属(Cu、Cr、Pb、Zn)污染程度为:景山(C=2.48,C为污染系数)>奥林(C=1.27)>松山(C=1.20)>水关(C=1.18);③水关长城景区植物叶片中重金属含量变化较大,其它3个研究区域重金属含量排序为:景山>奥林>松山;同一树种叶片对不同重金属富集能力排序均为:Zn>Cu>Pb>Cr,且Zn含量与Cr含量差异极显著(P<0.01);④植物叶片中重金属含量与土壤中相应重金属元素污染程度呈二次多项式关系,除Cu元素外,其余3种重金属元素含量与土壤中重金属污染程度相关性较强,且相关系数均达0.9以上.     

贵阳市大气颗粒物PM2.5来源初探

2011年4月12-5月2日观测期间,贵阳市PM2.5的中位值浓度为70.88μg/m3,与全国其他城市相比,处于较低水平。通过富集因子法判断贵阳市PM2.5中Al、Fe、Mg、Ti地壳元素来源于土壤,S、Cl、Cu、Zn、Se、As、Br、Pb、Ni、P和Mn来源于各种人为污染源;Se、As和S元素的高富集反映了贵阳市燃煤污染的特征,Pb、Cu、Zn、Br、Ni、Cl等元素的富集反映机动车、工业污染等的影响。PM2.5中的TC浓度略高于其他城市,EC略低于其他城市,OC、二次OC浓度相对其他城市在相同季节较高。     

雷竹对锌的吸收转运规律及其耐性特征研究

营养液培养试验显示,雷竹各器官中Zn含量随着水培溶液Zn含量水平的提高而呈梯度提高。土培盆栽试验结果,在锌含量为1 600 mg/kg条件下叶、茎、根最大富集量分别为1 201、2 051、1 713 mg/kg。通过观察雷竹叶绿素荧光发现,光能转化为化学能的效率变化不显著;ERT与[Y(Ⅱ)]降低,但是仍能保持较高的光合电子传递活性。通过观察超微结构的叶片细胞发现,在400μmol/L处理下叶绿体的严密结构被破坏,叶绿体歪曲变形,片层结构明显减少且模糊不清。     

澄迈蔬菜中硒镉铅富集特征及硒影响效应

以澄迈6个村为对象,采集3种蔬菜及其土壤样品,测定样品中硒、镉、铅的含量,探讨蔬菜中硒、镉、铅的分布富集特征及土壤硒的影响效应。结果表明,硒、镉、铅在澄迈3种蔬菜/土壤中的分布为,蔬菜中Pb>Cd>Se,耕作土壤中Pb>Se>Cd;3种蔬菜对镉的富集性最强,硒次之,铅富集性最弱;元素种类是影响元素在土壤-蔬菜系统中分布、富集的主要因素。与我国土壤环境背景值相比,澄迈蔬菜耕作土壤中镉含量高于背景值,而铅含量低于背景值,澄迈应重视镉对农产品的潜在污染风险的防范。土壤硒对3种蔬菜富集镉具有较明显的抑制效应,而对土壤中铅具有较明显的伴生效应。     

西沙永兴岛珊瑚重金属水平及其富集效应

利用ICP-MS测定了永兴岛4种珊瑚骨骼中重金属Cd、Zn、Cu、Ni、Mn的含量。结果表明,相对于其他地区的珊瑚骨骼,永兴岛珊瑚骨骼中Zn、Mn、Cu的污染比较严重,Ni与Cd的污染较轻。重金属在珊瑚骨骼中的浓度水平从大到小依次为:ZnNiMnCuCd。重金属Cd在不同珊瑚种类间有明显的种间差异,其余4种重金属种间差异不明显。主成分分析结果表明珊瑚骨骼重金属主要有3个来源:船舶侵蚀以及生活污水、岩石自然矿化溶出、大气沉降。珊瑚对重金属具有富集效应,帛琉蜂巢珊瑚(Favia palauensis)对重金属的富集系数从大到小依次为ZnMnNiCdCu,其余3种珊瑚对重金属的富集系数从大到小依次为ZnMnCdNiCu。     

乙醛酸对李氏禾铬耐受和富集作用的影响试验

通过水培试验,研究了乙醛酸对铬胁迫下李氏禾幼苗生理生化、草酸分泌及铬吸收量的影响,并考察了乙醛酸对李氏禾体内草酸合成的调控,进而促进李氏禾的铬耐受和富集能力。结果表明:铬胁迫下,经0.1mmol/L乙醛酸处理,李氏禾的细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量相比对照组有所降低,李氏禾叶部总草酸含量为对照组的151%~328%,并且在铬浓度为0.2~0.8mmol/L时,增加的草酸以不溶性草酸为主,其含量为对照组的166%~193%;在一定Cr3+浓度胁迫下,添加乙醛酸能促进李氏禾体内草酸的合成,使得铬更易于与草酸结合形成不溶性的草酸铬络合物,进而提高植物对铬的耐受和富集能力。