自然生境中厌氧氨氧化功能微生物生态学研究进展

自然生境中发生的厌氧氨氧化过程是继反硝化和好氧氨氧化后的又一条氮损失途径,对全球生态系统氮循环具有重要意义,但不同自然生态系统中存在不同种类的厌氧氨氧化微生物.通过阐述厌氧氨氧化反应发生的生理机制,并对不同自然环境中发现的厌氧氨氧化功能微生物进行梳理,分析了厌氧氨氧化菌分布的空间异质性成因.结果表明,适量的无机氮可以促进厌氧氨氧化的发生,有机碳含量低和低氧条件更有利于厌氧氨氧化菌的生存且厌氧氨氧化的活性较高,这与厌氧氨氧化菌的化能自养代谢途径有着紧密的联系,低养分条件下反硝化菌的活性受到短暂抑制,促进了厌氧氨氧化的发生.同时,适当的高盐环境会提高厌氧氨氧化活性并促进厌氧氨氧化菌群落结构转变,高盐度环境下Scalindua属占优势,低盐度环境下Brocadia属更占优势.厌氧氨氧化菌对温度变化有很好的适应性,大部分厌氧氨氧化菌（如Scalindua属、Kuenenia属和Brocadia属）对于极端环境均有较强的环境适应性;此外,悬浮颗粒物浓度、含水量等因素也会影响厌氧氨氧化菌的分布及其代谢活性.建议今后从基因组学、蛋白组学和转录组学相结合的角度对自然环境中的厌氧氨氧化菌开展生理生态机理的研究,并探明厌氧条件下Fe3+、Mn4+、SO₄2-等电子受体与厌氧氨氧化过程的生物化学联系,以更好地应用于工程技术研究,并为生态环境修复提供理论依据.      

EK∕PRB修复砷污染土壤影响因素及机理

为明确EK/PRB（电动联合渗透反应格栅）修复As污染土壤过程中各因素的影响机理、提高As的去除效率,以As污染高岭土为研究对象,考察PRB加入、PRB位置、pH调控及腐殖酸强化影响下,EK/PRB系统中电流密度、土壤pH分布和土壤中As残余量、电渗透系数及电渗流的变化规律;探讨EK/PRB修复后土壤中As形态的迁移转化规律.结果表明:①单独EK修复对土壤中As的去除效率较低,加入PRB后去除率为由42%增至57%,并且EK/PRB修复可以将土壤中的As由不容易去除的可还原态转变成较容易去除的酸溶态.②采用盐酸调节阴极pH,可以将土壤中As的去除率由57%增至63%,但同时能耗也明显升高,由5.22 kW·h/g升至39.38 kW·h/g.③添加腐殖酸会促进土壤中As的迁移、提高As的去除效率,但也会增加土壤中难处理的可氧化态和残渣态As的占比.研究显示,EK/PRB除As过程中以PRB的去除作用为主,阴极pH调控及腐殖酸强化均可以提高土壤中As的去除率.      

水泥工业区内土壤剖面金属元素量特征及其指示意义

为了研究水泥工业区内污染土壤中金属元素含量变化特征,对安徽省凤阳县水泥工业区内一条土壤剖面中金属元素(Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量。结果显示,土壤剖面分2层,第一层(0～20 cm)为污染层,该层Al、Fe、Mg、Na、Ba、Mn、Cr元素主要来源于自然土壤,没有富集,Ca、K、Zn元素主要来源于水泥粉尘的输入,存在富集,其中0～2 cm土壤的富集因子最大,Ca和Zn含量最高,指示0～2 cm土壤被污染的程度最深。第二层(20 cm以下)为土壤母质层,该层各金属元素含量相对比较稳定。由于0～2 cm土壤中Ca、Zn元素还没有大量向下淋溶,导致第一层土壤中Ca、Zn含量随采样深度的增加而减少。土壤剖面中Ca和Zn的含量能指示水泥粉尘对工业区土壤环境的污染,土壤母质层的Ca、Zn含量可以作为参考的警戒值。     

泉州市环境空气质量现状、影响因素及综合防治对策

随着我国各方面综合实力的不断提高,生产、建筑等方面对自然环境造成的污染是极大的,人们生活水平提高的同时也越来越关注城市内大气污染问题。如何治理大气污染,保持人与自然的和谐发展,已经成为当前人们共同面临的一个难题。泉州市地处福建省东南沿海,是我国"一带一路"战略海上丝绸之路的先行区。在经济高速发展的同时,工业企业、机动车数量快速增加,大气污染过程偶有发生,作为国家环保模范城市,其大气环境问题得到越来越多的关注,因此提出有效的综合防治对策势在必行。本文结合泉州市自然(气象、地形)与社会经济(产业布局)等因素,分析了泉州市不同季节大气颗粒物污染成因,并提出有针对性的大气颗粒物污染综合防治对策与管理措施。     

洋河流域不同土地利用类型土壤硒(Se)分布及影响因素

基于洋河流域土地利用方式、海拔高度、土壤、植被类型等采集流域上下游171个代表性表层土壤(0~10 cm),系统地分析了土壤总硒(Se)含量、分布及影响因素.结果表明,洋河流域土壤总Se含量(以干重(dw)计,下同)在0.02~3.24mg·kg-1之间,几何平均值为0.30 mg·kg-1,高于北京平原(0.20 mg·kg-1)、河北平原(0.19 mg·kg-1)和全国平均值(0.29mg·kg-1).洋河流域少Se(0.13~0.18 mg·kg-1)土壤主要分布在怀安县、宣化县以及怀来县,多数地区土壤处于足Se水平(0.18~0.45 mg·kg-1),除此之外,在万全县、兴和县、天镇县及阳高县分布有富Se(0.45~2.0 mg·kg-1)土壤.不同土地利用类型中Se含量有所差异,Se平均含量由高到低分别为:林地城镇工矿用地草地农业用地,其中农业用地平均含量为0.28 mg·kg-1.成土母质、土壤类型对洋河流域Se含量影响较小.黏粒含量与洋河流域表层土壤中Se相关性最好.Se含量随海拔增高显著增加,随p H增加显著减小.TOC、Fe和Al含量也是影响土壤Se含量的重要因素.     

山东省O3时空分布及影响因素分析

为认识山东省环境空气中O3的污染现状,基于2015～2019年国省控环境空气自动监测站的O3监测数据、2019～2020年4～9月气象代表站的气象数据及邻近环境空气站的O3监测数据,探究了山东省O3时空分布特征及与气象因素的关系.结果表明,山东省O3污染日益突出,年均ρ(O3-8h)(90百分位)和ρ(Ox)(O3 与NO2之和)升高速率分别为7.6μg·(m3·a)-1和7.0μg·(m3·a)-1,年均ρ(PM2.5)、ρ(CO)(95百分位数)和ρ(NO2)均逐步下降,下降速率均小于ρ(O3)上升速率.03污染呈现夏季高冬季低的"M型"或"倒V型"月变化特征,在6月或9月达到峰值,且污染月呈提前出现趋势.山东省年均ρ(O3-8h)(90百分位)呈现"内陆高,沿海低"的特点,并有区域均匀性发展趋势.相关性分析表明,山东省ρ(O3-8h)总体与日最高温度呈正相关,与相对湿度、气压和风速呈负相关,其中日 最高温度和相对湿度是O3-8h主控气象因子,气象因素对不同城市O3-8h超标率的影响具有显著差异.     

上海沙田湖养殖区及周边水体中氟喹诺酮类抗性基因的分布特征及其与环境因子关系

集约化水产养殖区常被认为是水体抗生素和抗性基因的主要潜在来源,然而对其该类水体中抗生素和抗性基因污染情况的研究仍相对匮乏.本文以上海市沙田湖养殖区及周边水体为调查对象,利用宏基因组学高通量测序技术,于2020年9月对水体中的氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones,FQs)和氟喹诺酮类抗性基因(fluoroquinolones antibiotic resistance genes,FQs-ARGs)的种类和丰度进行了调查,并利用多元统计分析方法研究了水体理化因子和FQs对FQs-ARGs的影响.结果表明,沙田湖养殖区及周边水体共检测出5类耐药机制、共46种FQs-ARGs,其中各水体共有基因为44种.抗性基因mfd和patA在养殖水体和周边水体中均为优势抗性基因,抗生素抗性基因变异或突变为优势耐药机制.养殖水体和周边河湖水体、不同养殖品种水体之间FQs-ARGs的平均丰度无显著差异(P＞0.05).偏冗余分析(pRDA)表明,除了诺氟沙星和环丙沙星2种抗生素外,水体电导率(Spc)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a(Chl-a)等环境因子是影响水体中FQs-ARGs组成与分布的关键性因子,且非抗生素因子的总贡献率远高于抗生素.     

气候变化和人类活动对东部沿海地区NDVI变化的影响分析

植被是陆地生态系统的重要组成部分,特别是在人类活动密集地区,良好的植被覆盖对于维持区域生态环境稳定、增进居民生活福祉和促进社会经济可持续发展意义重大.基于归一化植被指数(NDVI)、气温、降水和太阳辐射数据,采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法,探究了1982～2019年中国东部沿海地区NDVI时空变化特征及其与气候因子的关系,评估了气候因素和人类活动等非气候因素对NDVI变化的影响.结果表明：(1)1982～2019年研究区NDVI变化趋势具有明显区域性、阶段性和季节性差异,就区域平均而言,2000年以前(第一阶段)的生长季NDVI比2001年以后(第二阶段)增加更快,而两阶段春季NDVI增加速率均为各季节最快;(2)同一阶段NDVI与各气候因子的关系在不同季节存在差异,而同一季节NDVI的主要气候控制因子在不同阶段也不一致,并且NDVI与气候因子的关系具有很大空间差异.总体上,1982～2019年研究区生长季NDVI的增加与气温的持续上升关系紧密,第二阶段降水和太阳辐射的增加也产生了积极作用;(3)相比于人类活动等非气候因素的影响,气候变化对近38年来研究区生长季NDVI变化的...     

基于可解释性机器学习的城市O3驱动因素挖掘

受前体物排放和气象条件等因素共同驱动,大气臭氧(O₃)已成为影响城市夏季环境空气质量的主要污染物.目前物理化学机制驱动的演绎模型在进行O₃污染解析时需要的模型参数众多,运算时效性较差;数据驱动的归纳模型运算效率高,但存在可解释性差等问题.通过建立可解释性数据驱动的Correlation-ML-SHAP模型,Correlation模块挖掘O₃浓度关联影响因素,机器学习ML模块耦合可解释性SHAP模块计算各驱动因素对O₃浓度的影响贡献,实现对驱动因素的定量解析,并以晋城市2021年夏季O₃污染过程为例开展应用研究.结果表明,Correlation-ML-SHAP模型能够挖掘并利用强驱动因素模拟O₃浓度和量化影响贡献,其中ML模块采用XGBoost模型模拟准确度最佳. 2021年夏季晋城市O₃污染强驱动因素为：气温、日照强度、湿度和前体物排放水平,贡献权重为：32.1%、 21.3%、 16.5%和15.6%,其中气温、日照强度和前体物排放...     

鄱阳湖典型河湖交汇区浮游植物现状分析

鄱阳湖典型河湖交汇区（尾闾区）易受人类频繁活动的影响,属于敏感区且是蓝藻水华易暴发区域.为探究鄱阳湖典型河湖交汇区浮游植物群落结构的差异性及相关驱动机制,于2019年至2020年1月（枯水期）、4月（涨水期）、7月（丰水期）和10月（退水期）对鄱阳湖典型河湖交汇区7个采样点位和鄱阳湖河流中段6个采样点位以及主湖区1个采样点位水质状况和浮游植物进行野外调查.结果表明,鄱阳湖典型河湖交汇区浮游植物共有7门64属,浮游植物生物量和相对丰度以硅藻和蓝藻为主.鄱阳湖典型河湖交汇区生物量和丰度东部总体上高于西部,河湖交汇区生物量和丰度高于河流中段.湖区和河湖交汇区蓝藻门优势度较大,河流中段硅藻门优势度较大.蒙特卡罗检验结果显示：总氮（TN）、总磷（TP）、正磷酸盐（PO₄^3--P）、水深（WD）、水温（WT）和透明度（SD）是影响浮游植物群落分布的显著相关环境因子.冗余分析（RDA）结果显示,鄱阳湖西部典型河湖交汇区受水化因子（TN、TP和PO₄^3--P）作用更明显,东部典型河湖交汇区水文因子（WT、WD和SD）影响更为显著.鄱阳湖典型河湖交汇区浮游植物影响因子具有季节性,冬季受水化因子影响较大,夏季受水文因子影响较大.