荷木(Schima superba)水力导度的干湿季变化及个体差异

通过对不同个体水力导度(KL)的研究,揭示水力导度在树木水分利用中的关键作用,可为深入研究森林水分循环提供理论依据.采用热消散探针液流测定系统连续监测广州地区6棵不同大小荷木(Schima superba)样树的液流密度(JS),结合树木的叶片水势(ΨL)、土壤湿度、树高、边材面积(AS)、冠幅等参数,分析整树水力导度的日变化和干湿季变化,揭示不同大小样树水力导度的变化规律.结果显示:不同胸径大小的6棵样树液流密度差别明显,液流密度最大值未出现在胸径最大的样树中,而是在胸径略小的树木中.通过测定6棵样树的液流密度值可以进一步求算出样树的整树水力导度,总体上讲,6棵树的日均水力导度表现出明显的起伏波动;其中干季水力导度(0.017 g m-2s-1 M Pa-1)略低于湿季(0.019 g m-2 s-1 M Pa-1),但差异并不明显.样树土壤/叶片水势差与平均液流密度显著相关(P<0.0 01),而样树树形特征和水力导度之间关系表现为水力导度与树高呈现明显相关性(P=0.016),与胸径、冠幅相关性均不显著.上述结果表明,荷木水力导度表现出明显的日变化,其大小在一定程度上受到树形指标的影响.     

抗氧化酶基因作为多环麝香污染分子标志物研究

为研究土壤中低剂量合成麝香暴露的分子毒理效应,以蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因为供试基因,建立mRNA表达水平的Sybr GreenⅠ荧光定量PCR检测方法;并且采用自然土壤染毒实验,检测了吐纳麝香(AHTN)或佳乐麝香(HHCB)胁迫诱导SOD、CAT mRNA的表达水平变化.序列同源性比较与熔解曲线分析表明设计的引物适合供试基因mRNA的检测.SOD与CAT基因构建的荧光定量标准曲线的线性关系分别为0.997和0.994,且PCR扩增效率均接近于100%,故可实现两基因mRNA表达的相对定量分析.土壤染毒暴露28 d后,丙二醛(MDA)含量水平显著升高,表明自由基诱导的细胞氧化损伤是AHTN或HHCB毒性效应的主要途径方式.SOD、CAT mRNA总体表现为上调表达趋势,且表达量与MDA含量呈显著正相关,表明抗氧化酶基因的诱导表达与氧化应激水平有关联.而且,SOD、CAT mRNA表达水平与AHTN或HHCB浓度存在正相关剂量-效应关系.综上表明,SOD与CAT基因可成为潜在的分子生物标志物,用于表征合成麝香污染暴露水平及其毒理效应.     

小波分析在湖泊常见浮游藻荧光识别测定中的应用

利用Daubechies7（db7）小波函数对27种分属于6个门,22个属的主要湖泊常见浮游藻的三维荧光光谱进行分解,得到各尺度分量及小波分量,应用Bayesian判别分析选择第三层尺度分量（Ca3）作为最佳特征谱,通过系统聚类分析得到浮游藻的标准谱库,结合非负最小二乘法解析的多元线性回归建立湖泊常见浮游藻的荧光识别测定技术.将该技术用于单种藻样品、模拟混合样品及实际混合样品的识别分析,单种藻样品在门类水平上的识别正确率平均为98.6%,识别测定的平均相对含量为90.8%.在实验过程中加入一定比例的噪声,考察了标准谱库的抗噪能力.对于104个实验室混合样品,优势门的藻在门类水平上的平均识别正确率为97.0%,识别的平均相对含量为67.7%,次优势门的藻在门类水平上的平均识别正确率为90.7%,识别的平均相对含量为32.3%.结果表明,所建立的识别测定技术具有可行性.     

洋河水库微囊藻毒素及产毒株种群丰度的时空分布特征

在洋河水库设置6个采样点,于2015年5—10月采集水样,利用高效液相色谱测定了微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的浓度,并采用基于mcy A和mcy B基因的荧光定量PCR技术检测产毒蓝藻与产毒微囊藻种群.同时,分析了水体中微囊藻毒素浓度和组成的时空分布特征,以及产毒蓝藻与产毒微囊藻丰度的动态变化.结果表明,洋河水库微囊藻毒素(Microcystins,MCs)浓度范围为0.24~10.99μg·L~(-1);水体中产毒蓝藻占总蓝藻种群丰度的7%~55%,产毒微囊藻占总微囊藻种群丰度的8%~59%,是主要的产毒蓝藻;微囊藻毒素浓度与产毒株种群丰度时空分布特征一致,季节变化规律为夏季秋季春季,空间分布表现为西洋河口附近区域高于东洋河口附近区域;而微囊藻毒素组成无显著时空差异,均以MC-RR和MC-LR 2种亚型为主.Pearson相关分析显示,产毒微囊藻种群丰度及其比例是影响微囊藻毒素浓度变化的主要因素,且其与总磷和叶绿素a浓度呈显著正相关(p0.01).     

基于脱氧核酶的水中铀酰离子荧光检测方法研究

为了实现对于水中铀酰离子的快速灵敏检测,本研究基于脱氧核酶(DNAzyme)对铀酰离子的高特异识别能力及荧光共振能量转移(FRET)的信号产生原理,建立了铀酰离子的荧光检测方法.结果发现,在铀酰离子存在的条件下,两端分别标记荧光基团和淬灭基团的底物链被标记淬灭基团的酶链特异性切断,释放标记荧光基团的底物链片段,使得体系的荧光信号强度得到提高.通过底物链与酶链的比例、浓度及反应时间的优化,提高了检测方法的灵敏性,结果显示,本方法对于铀酰离子的检测限可达到0.7 nmol·L~(-1)(3S/N),并在4~20 nmol·L~(-1)之间保持良好的线性检测范围,整个检测过程仅需6 min即可完成.本检测方法具有良好的选择性,常见的金属离子铜、铅、汞、砷、镁、钙等对于检测结果无明显干扰作用.对清华大学饮用水及自来水的加标回收率实验结果显示,加标回收率分别为98.0%~107.8%和90.0%~108.0%.本研究为今后铀酰离子在实际环境水体中的检测奠定了基础.     

FPXRF用于污染场地铬分布特征及迁移规律研究

采用无扰动、直压式GeoProbe钻机获取铬渣场地不同深度土层(表层至含水层)连续原位样品,应用便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)对土层样品中的铬进行现场测定,并与电感耦合等离子体原子发射光谱法测定值进行对比,分析FPXRF测试数据质量。实验结果表明,在优化的分析测试条件下,现场测试结果与实验室测试结果一致,FPXRF检出限为19.89 mg/kg。FPXRF现场测试的总铬与便携式分光光度计现场检测的六价铬结果揭示,渣堆区包气带和第一含水层均受到重金属铬污染,渣堆边缘区包气带中铬含量出现间歇性降低、升高的动态变化过程,含水层介质中总铬和六价铬浓度最高值分别达400 mg/kg、390.4 mg/kg,渣堆区深部土壤污染物由渣堆渗滤液垂向迁移导致;渣堆下游土层污染范围主要为第一含水层,由渣堆区深部土层中重金属铬在地下水侧向径流作用下迁移扩散导致。研究结果为工作区土壤和地下水环境风险评价及修复工程设计实施提供了参考依据。     

磷酸盐对厌氧氨氧化活性污泥脱氮效能的影响

通过接种厌氧氨氧化污泥,研究了磷酸盐浓度变化对厌氧氨氧化活性污泥脱氮效能长短期的影响,对其抑制动力学参数进行拟合,并基于荧光定量PCR的测定,分析了受磷酸盐抑制前后反应器中厌氧氨氧化细菌丰度的变化.短期研究结果表明,磷酸盐浓度小于30 mg·L~(-1)对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能没有明显的影响;随着进水磷酸盐浓度的升高,氮去除速率呈加速下降趋势;磷酸盐浓度大于200 mg·L~(-1)时,厌氧氨氧化污泥活性达到完全的抑制状态;采用Haldane抑制模型拟合磷酸盐抑制的动力学参数,所得半抑制常数为70.1 mg·L~(-1).长期研究结果表明,磷酸盐浓度小于50 mg·L~(-1)时,对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响不大;磷酸盐浓度在70~90 mg·L~(-1)时,厌氧氨氧化污泥活性开始受到明显影响,经过一段时间可以有所恢复,但磷酸盐浓度越高,恢复所需时间越长;当磷酸盐浓度达到100 mg·L~(-1)时厌氧氨氧化污泥的脱氮效能受到严重抑制,氮去除速率由158.33 g·(m~3·d)~(-1)下降至60.17 g·(m~3·d)~(-1)左右,抑制约62%.荧光定量PCR结果表明,抑制后的污泥体系中ANAMMOX菌细胞浓度由(9.97±0.86)×107cells·m L~(-1)下降至(8.26±0.54)×107cells·m L~(-1),有相对减少的趋势.     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

长期低聚磷条件对AO-SBR系统Accumulibacter代谢特性的影响

为了考察长期低聚磷(Poly-P)条件下Accumulibacter的菌群结构及其代谢特性的变化,采用两个SBR反应器,分别采用乙酸钠和丙酸钠为有机碳源,接种富含Accumulibacter的活性污泥,在进水PO34--P浓度为2. 5 mg·L~(-1)的低磷进水条件下运行60 d,对系统除磷性能、污泥浓度、主要菌群结构的变化进行研究.结果表明,长期低Poly-P条件下两个SBR系统均表现出良好的除磷和去除有机物的性能,但两个系统内的菌群代谢均表现出聚糖菌代谢特征;运行60 d后,丙酸盐系统中AccumulibacterⅠ型仍保持了较高的丰度(40%±7%),表明丙酸盐SBR系统中AccumulibacterⅠ型不仅具有较高的代谢活性,还能够在长期低聚磷条件下以一种不依赖Poly-P的代谢方式进行生存;对比发现,丙酸盐碳源更有利于Accumulibacter适应低磷负荷的运行环境,且在低磷负荷的运行环境下AccumulibacterⅠ型比Ⅱ型更具竞争优势.     

信号分子联合脱氮硫杆菌对同步脱氮除硫的影响

为探究信号分子联合菌对同步脱氮除硫效果的影响,发现同时投加信号分子和脱氮硫杆菌可以加快硫化物和硝酸盐氮的去除且相比单独投加时更有利于单质硫的稳定积累和氮气产量的增加,并通过FISH技术检测了反应结束后微生物总量,信号联合脱氮硫杆菌可以增加微生物总数,因此能够实现较好地脱氮除硫效果.实验从不同信号分子浓度中找出了有利于单质硫稳定积累的最佳浓度,进而在此浓度下分析了单独投加信号分子、单独投加脱氮硫杆菌,以及同时投加信号分子和脱氮硫杆菌3种情况下的脱氮除硫效果.结果表明,当硫化物浓度为200 mg·L-1时,延长反应时间至72 h后,信号分子联合脱氮硫杆菌使硫化物的去除率提高至99. 8%,硝酸盐去除率提高至96. 9%,且单质硫转化为硫酸盐的速率减慢,氮气的产量增加,反应结束后其单质硫和氮气的量分别达到59. 0 mg和80. 0 m L.当硫化物浓度为300 mg·L-1时,单独投加2. 5μmol·L-1的信号分子在72 h时其硫化物和去除率达到99. 0%,硝酸盐的去除达到93. 9%,单质硫和氮气的产量分别达到63. 1 mg和79. 5 m L.