微生物群落驱动AM真菌、生物炭及联合改良沙化土壤作用潜力

沙化土壤作为土地荒漠化的重要过渡形式,实现其有效恢复对减缓土地荒漠化进程意义重大.本研究显示,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和生物炭已应用于沙化土壤改良过程,但二者联合对沙化土壤改良影响研究较少;此外,细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用尚不清楚.采用温室盆栽试验的方法,分别设置对照处理（CK）、单独接种AM真菌处理（RI）、单独施加生物炭处理（BC）和二者联合改良处理（BC_RI）,研究不同改良方式对小果白刺（Nitrariasi birica Pall.）菌根侵染率、生物量、矿质营养元素（N、P、K、Ca和Mg）含量及土壤有机碳、营养元素（全N、全P和全K）、水稳性团聚体组成影响.采用高通量测序技术,考察细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用,结合多元分析手段,探究不同改良方式改良作用机制,旨在为合理有效改良沙化土壤提供基础数据和理论依据.结果表明,接种处理（RI和BC_RI）小果白刺根系均观察到明显的菌根侵染现象,但RI和BC_RI处理间菌根侵染率无显著性差异.与CK相比,RI处理显著增加了小果白刺地上部生物量和地上部N、K、Ca和Mg含量,BC和BC_RI处理显著增加了小果白刺地上部、根部生物量及N、P、K、Ca和Mg含量;BC_RI处理与RI和BC相比,根部生物量及P、K、Ca和Mg含量显著增加.与CK相比,BC和BC_RI处理显著增加了土壤有机碳含量,RI处理使得土壤全N含量显著增加了152.54%,BC处理使得土壤全P和全K含量分别显著降低了12.5%和18.18%.各处理0.25~0.05 mm粒径土壤团聚体比例最高,BC_RI处理能够显著促进大粒径（>0.25 mm）土壤团聚体形成.与CK相比,RI和BC_RI处理显著降低细菌、真菌群落Sobs指数和Shannon指数;各处理细菌及真菌菌门组成及丰度存在显著差异性.RDA及网络分析结果显示,AM真菌、生物炭及二者联合改良方式对土壤基质环境及土壤微生物群落结构影响显著,不同改良方式下微生物分子生态网络关系发生显著变化,不同改良处理中核心物种组成具有差异性;BC和BC_RI较RI处理,网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富;生物炭与AM真菌联合,弱化了Rhizophagus intraradices的核心作用,并增强其他微生物（特别是细菌菌种）的核心地位.SEM结果显示,AM真菌和生物炭施用通过直接影响土壤细菌和真菌群落结构,进而实现对植物生长及土壤性质变化的影响,微生物群落结构差异（特别是微生物间的互作关系变化）是导致土壤改良效果差异的主要驱动力.综上所述,不同改良方式对沙化土壤改良效果影响具有差异性,微生物群落在土壤改良过程中具有关键影响作用,AM真菌和生物炭联合对加速沙化土壤生态恢复具有潜在优势和应用价值.     

基于毒理基因组学的PBDE-209和镉联合毒性效应研究

多污染物引发的联合毒性是环境污染物风险评价中的重要问题之一,然而此类研究相对不足.多溴联苯醚和重金属镉可在多种环境介质中共存,虽对其各自单独暴露所产生的毒性已有相对明确的认识,但对二者联合毒性效应及其分子机制的探索仍十分有限.生物信息学的发展为污染物的健康效应研究提供了一种新的思路.为此,本研究基于比较毒理基因组学数据库(CTD)分析了十溴联苯醚和镉在单独或共同暴露下所影响的基因和相关疾病,推测两种污染物对胎儿红系造血过程产生的潜在影响,并进一步整合外源红系细胞基因表达数据库中的基因芯片确证二者共同影响的基因集合.同时,通过对这些基因集合进行生物学过程和信号通路富集分析,筛选出潜在的靶基因JAK3和AKT2,并在无显著细胞毒性的暴露条件下,通过体外细胞实验验证了十溴联苯醚和镉对这两个靶基因表达的干扰.本研究结果可为预防多溴联苯醚和重金属的联合暴露风险提供一定的科学依据,同时,CTD数据库和外源特定疾病发生发展相关基因表达数据库联合使用,并结合传统毒理学研究手段的评价模式,可为污染物的共同暴露与特定疾病的相关性及分子机理的探索在研究思路和技术手段上提供参考.     

丛枝菌根真菌和两株细菌对土壤中DEHP降解及绿豆生长的影响

采用绿豆为供试植物,通过温室盆栽试验研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌与DEHP降解菌对DEHP污染土壤的修复作用以及对植物生长的影响.试验土壤中添加DEHP含量为100mg·kg-1,试验设AM真菌Acaulospora laelis 90034、降解菌Bacillus sp.DW1和Gordonia sp.DH3单独接种以及互相组合的联合接种处理,同时设置不接种的对照处理(CK).苗后60 d收获植株.结果表明,AM真菌能很好的侵染绿豆的根系,菌根侵染提高了绿豆地上部分的干重,而对根系的干重则没有显著的影响;同时菌根侵染也促进了绿豆的P营养.但接种DW1与DH3对菌根侵染率与绿豆生长都没有显著影响.3种菌剂无论是单独或者联合接种都能显著促进土壤中DEHP的降解,3种菌剂同时接种则对DEHP的降解能达到最好的协同作用,同时也减少DEHP在绿豆地上部分的累积,这为DEHP污染农田土壤的植物修复提供了理论依据.     

酰胺类除草剂与四种杀虫剂对蚯蚓的联合毒性

采用滤纸接触法测定了2种酰胺类除草剂和4种常用杀虫剂及其混剂对赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)的室内毒性,并用毒性单位法评价混剂的联合毒性效应.结果表明,6种农药对赤子爱胜蚯蚓的毒性依次为阿维菌素＞克百威＞毒死蜱＞三唑磷＞乙草胺＞丁草胺,96h致死中浓度分别为0.800,3.481,8.213,10463,12.580,29.910μg/cm2;乙草胺分别与克百威和三唑磷按毒性单位11和14混用,使克百威的蚯蚓毒性分别增强9.5和4.5倍,三唑磷的蚯蚓毒性分别增强5.5和4.4倍,丁草胺与三唑磷按毒性单位11和14混用,使三唑磷的蚯蚓毒性分别增强6.7和4.8倍.其他混用组合未见明显的增毒作用.     

基于Copula函数的水体富营养化联合风险概率研究

为了分析小型人工湖水体富营养化指标联合风险发生的概率,基于Copula函数的基本原理,结合眉湖水体富营养化模型模拟结果,建立了水体富营养化指标的边缘分布及Copula函数联合概率分布.通过Copula函数拟合检验和拟合优度评价筛选出不同组合方式下最优的Copula函数,并根据最优的Copula函数计算出水体富营养化指标的二维和三维联合风险概率.结果表明,不同组合方式下水体富营养化指标达到不同富营养化状态时的联合风险概率区别较大;当Chl-a和COD都为轻度富营养时,二维联合风险概率最大为62.29%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生轻度富营养;当Chl-a和COD都为轻度富营养、TN为中度富营养时,三维联合风险概率最大为45.46%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生中度富营养;由于受到水体富营养化指标监测系列的影响,部分二维和三维联合风险概率较小甚至为零.     

Cd和Pb对鲫鱼超氧化物歧化酶活性的影响

为了解不同浓度Cd2+、Pb2+及其联合胁迫对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,以鲫鱼为材料,采用急性毒性试验研究了质量浓度为0.5 mg/L、2.0 mg/L、6.0 mg/L的Cd2+溶液和10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L的Pb2+溶液及其混合液作用下,24 h、48 h、96 h后鲫鱼肝胰脏SOD活性的变化.结果表明,0.5 mg/L的Cd2+对鲫鱼肝胰脏的SOD活性有促进作用,其余各浓度组的Cd2+和Pb2+对SOD有抑制作用;Cd2+和Pb2+的联合作用比单独作用对SOD的影响大.     

基于实测的桩基埋管换热性能和温变沉降特征分析

通过对江苏某实际工程传统钻孔单U和并联双U埋管、桩基并联双U及并联双螺旋埋管换热器进、出口水温、流速的实测,以单位井深换热量为性能指标,结合经济性指标E,对比分析了4埋管换热器换热性能和经济性的差别。分析了桩基埋管换热器运行过程中冷、热堆积对其换热性能的影响。进一步对桩基埋管换热器进行了温度-荷载联合测试,模拟冬、夏两季能源桩承载运行的取、放热工况,获得了能量桩的桩身温度分布和桩顶动态沉降曲线,分析了桩顶换热过程中因热胀冷缩而产生位移的规律性,指出桩顶沉降累积量过大会导致桩基失稳,这一点在能量桩的设计阶段应注意加以考虑。     

纳米聚苯乙烯塑料对红霉素生物毒性效应的影响研究

微/纳米塑料（Micro/nano-plastic, MPs/NPs）和红霉素（ERM）是水环境中检出浓度较高新污染物,二者共存产生复合生态毒理风险.以大型溞为模式生物,研究不同老化程度的纳米聚苯乙烯塑料（PS）和ERM单独与联合暴露对浮游动物生长、繁殖、游泳等生态行为及相关蛋白和基因表达的影响.结果表明,PS和ERM能够显著影响大型溞生长、呼吸、氧化应激等多种生理行为,上调大型溞发育繁殖相关基因表达,下调抗氧化防御系统及解毒相关基因的表达.PS存在能够降低ERM对大型溞生殖、抗氧化系统和神经系统的毒性影响,增强大型溞生长发育毒性,且PS老化程度越高对ERM生物毒性的影响效果越显著.本研究为评估抗生素和纳米塑料共存污染对水生生物种群稳定和生态系统安全的影响提供数据支撑.     

基于Caco-2细胞单层模型的二硫化钨纳米材料肠毒性研究

二硫化钨纳米材料（WS₂）因其独特的晶体结构和机械柔韧性,在电子、能源和医药等领域应用前景广阔,但其毒性危害也受到广泛关注,本研究采用人结肠癌Caco-2细胞构建了体外肠道吸收模型,研究了WS₂纳米片对肠道细胞层结构和功能的毒性效应.结果表明,1~80 μg·mL^-1 WS₂未诱导Caco-2细胞内线粒体膜电位的改变,≥50 μg·mL^-1 WS₂增加了胞内氧化自由基含量,具有低细胞毒性.对于Caco-2细胞单层模型,2和20 μg·mL^-1 WS₂纳米片均不能改变其渗透性和完整性,未引起氧化应激相关基因表达的变化,但抑制了细胞膜ABC转运蛋白的活性.WS₂纳米片与镉、砷和苯并（a）芘等污染物共暴露于Caco-2细胞单层时,细胞膜损伤和细胞单层转运功能未被改变,但增加了镉对Caco-2细胞单层氧化应激相关基因GPx和OXSR1表达水平的影响.研究结果为WS₂纳米片的胃肠道毒性评估及健康风险评价提供了数据支撑.     

蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果

鉴于蒸汽爆破（简称"汽爆"）预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS（挥发性固体）去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g（以投料VS计）;汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ（NH₄+-N）过高,影响产气稳定性,沼气φ（CH₄）较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t（以污泥量计）的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.