Substrate-induced changes in microbial community-level physiological profiles and their application to discriminate soil microbial communities

The addition of simple substrates could affect the microbial respiration in soils. This substrate-induced respiration is widely used to estimate the soil microbial biomass, but little attention has been paid to its influence on the changes of community-level physiological profiles. In this study, the process of microbial communities responding to the added substrate using sole-carbon-source utilization （BIOLOG） was investigated. BIOLOG is biased toward fast-growing bacteria; this advantage was taken to detect the prompt response of the active microbial communities to the added substrate. Four soil samples from agricultural fields adjacent to heavy metal mines were amended with L-arginine, citric acid, or D-glucose. Substrate amendments could, generally, not only increase the metabolic activity of the microbial communities, but also change the metabolic diverse patterns compared with no-substrate control. By tracking the process, it was found that the variance between substrate-induced treatment and control fluctuated greatly during the incubation course, and the influences of these three substrates were different. In addition, the application of these induced changes to discriminate soil microbial communities was tested. The distance among all samples was greatly increased, which further showed the functional variance among microbial communities in soils. This can be very useful in the discrimination of microbial communities even with high similarity.     

The effects of autophagy on vascular endothelial cells induced by airborne PM2.5

The purpose of this study was to examine the direct toxicity of PM2.5 collected from Beijing on human umbilical vein endothelial cells(HUVEC). A Cell Counting Kit 8(CCK8) assay demonstrated that PM2.5 exposure decreased the proliferation of HUVECs in a dosedependent manner. We also found that PM2.5 exposure induced autophagy in HUVECs, as evidenced by:(1) an increased number of double-membrane vesicles;(2) enhanced conversion and punctuation of the microtubule-associated protein light chain 3(LC3); and(3) decreased levels of the selective autophagy substrate p62 in a time-dependent manner.Furthermore, promoting autophagy in PM2.5-exposed HUVECs with rapamycin increased the cell survival rate, whereas inhibiting autophagy via 3-methyladenine significantly decreased cell survival. These results demonstrate that PM2.5 exposure can induce cytotoxicity and autophagy in HUVECs and that autophagy play a protective role against PM2.5-induced cytotoxicity. The findings of the present study imply a direct toxic effect of PM2.5 on HUVECs and provide novel insight into the mechanism of cardiovascular diseases caused by PM2.5 exposure.     

物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

中国水环境非点源污染负荷的估算研究

中国已占水环境容量中,除了点源污染以外,非点源污染也占有相当比重,非点源污染负荷的定量化研究势在必行.国外对非点源污染的研究开始较早,成果也较成熟.从20世纪80年代以来,中国也逐渐认识到非点源污染的存在及其危害性,开始了非点源污染的控制研究.但是中国对非点源污染问题的研究现在尚处于初级阶段,多为借鉴国外模型.文章分析了国内外对非点源污染的研究方法和研究现状,介绍了适合中国国情的非点源污染负荷估算的方法,包括流域水文估算法、大尺度区域中非点源污染负荷估算的方法.     

微生物全细胞传感器在重金属生物可利用度监测中的研究进展

传统的物理化学方法主要用于测定环境重金属的总量,微生物全细胞传感器可以对土壤及水体环境的重金属生物可利用度进行监测.此外,微生物全细胞传感器还具有操作简单、快速、经济的特点,适用于污染事件的应急监测.微生物全细胞传感器的生物学元件主要由MerR、ArsR、RS等家族的金属调控蛋白和gfp、lux、luc等报告基因组成.调控蛋白、报告基因与微生物全细胞传感器的灵敏度、特异性和监测特点有关.受pH、金属螯合物及检测条件等因素的影响,不同的环境条件下的重金属生物可利用度是不同的.增加重金属在微生物细胞内的累积,进行调控蛋白的分子生物学改造,优化检测条件是提高传感器灵敏度、特异性和准确性的可行方案.实现污染物的原位和在线监测是微生物全细胞传感器的主要发展方向.     

基于二值逻辑的复合绝缘子状态判别策略研究

复合绝缘子是架空输电线路上广泛使用的设备,它的老化会给电力系统的正常运行带来威胁。电力相关工作人员需要一种能够对复合绝缘子的运行状态进行判别的方法,帮助他们确定复合绝缘子是否满足运行要求,而对复合绝缘子的定性表征就成为一种优选的表征策略。将运行后的复合绝缘子分成"满足运行要求"和"不满足运行要求",使用二值逻辑回归模型,选取合适的特征量,建立了复合绝缘子状态表征体系。     

苏州市工业用地地表径流污染特性研究

对苏州新区枫桥工业园湘江路段的10场有效降雨事件的地表径流污染特性进行了研究.研究表明.地表径流水质参数COD、SS、NH3-N、TN、TP均服从对数正态分布,在95%置信水平下,SS与COD、TP、TN之问存在线性相关性(R=0.45～0.72).统计了污染物事件平均浓度(EMC),COD、SS、NH3-N、TN、TP的EMC中值分别为213、491、2.65、5.19、1.07 mg/L,相对应的单位面积污染物负荷分别为1 898、4 375、24、46、10 kg/(hm2·a).与韩国Chongju工业区和上海市相比,SS负荷高是苏州新区枫桥工业园地表径流水质的主要特点,削减SS负荷对控制其非点源污染具有重要意义.     

Bio-VOCTM呼吸采样器样品转移流程评价及优化

人体呼出气中挥发性有机化合物（VOCs）分析已应用于环境暴露评估和疾病诊断等领域,其中肺泡气可以排除来自周围环境以及口腔和鼻腔内死腔气体的干扰,准确反映暴露及内源性代谢物水平。对采集肺泡气的Bio-VOC^TM呼吸采样器转移样品至吸附管的常规操作流程进行评价及优化。使用Bio-VOC^TM呼吸采样器采集含有丙酮、异戊二烯、乙醇、正丁醇、正己烷和正庚烷6种VOCs的呼出气模拟样品,比较不同方式转移至吸附管对模拟样品转移效率的影响,采用热脱附-气相色谱-质谱法（TD-GC-MS）对吸附管中样品进行分析,并将优化转移方式应用于实际人群呼出气样品分析。结果表明：按照Bio-VOC^TM呼吸采样器常规转移方式,模拟样品中6种VOCs的转移效率均低于50%且不稳定;降低转移流量后,转移效率有所提高,进一步优化后转移效率可达90.0%—101.0%,相对标准偏差均小于5%。转移方式优化后,检测到的人体呼出气样品中3种VOCs的峰面积响应值显著提高（P＜0.01）。优化方式提高了使用Bio-VOC^TM呼吸采样器采集肺泡气进行VOCs分析的准确性和可靠性,为肺泡气采集方法的标准化提供了科学依据。     

中国城市温室气体清单研究进展与展望

城市温室气体清单研究有利于温室气体清单编制方法的科学化、规范化、标准化,对于地方政府编制城市温室气体清单,科学地进行城市低碳规划和低碳建设具有重大现实意义。但是目前国内城市温室气体清单研究处于探索阶段,滞后城市应对气候变化和发展低碳经济的需要。本文通过梳理相对规范、有较强影响力的温室气体清单编制方法学,归纳分析国内相关城市温室气体清单研究文献,得出:多是介绍、比较主流温室气体清单编制方法,以及探索并借鉴在区域、城市层面的编制应用,并且编制方法多样,缺乏规范统一的方法。根据已有研究,总结出《省级指南》和《ICLEI指南》对中国城市温室气体清单研究具有重要参考作用。然后比较分析了《省级指南》和《ICLEI指南》在中国城市应用的适用性和局限性,明确指出中国城市温室气体清单的定位是与省级温室气体清单编制方法保持一致性,同时与国外城市温室气体清单方法具有可比性,指出了未来的研究方向。     

上海城市样带土壤有机碳空间变异性研究

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤有机碳的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品土壤有机碳的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明：城市表层土壤有机碳含量均属中等变异,徐汇区土壤有机碳含量呈正态分布,奉贤区、闵行区和所研究样带土壤有机碳含量呈对数正态分布。半方差函数模型拟合结果显示徐汇和闵行区土壤有机碳符合指数模型,奉贤和所研究样带土壤有机碳符合球状模型。通过泛克里格插值得到城市表层土壤有机碳含量空间分布图,发现徐汇、闵行区土壤有机碳呈岛状,奉贤区呈条带状,而所研究样带呈条带和岛状分布相结合的特点。土壤有机碳含量城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化、肥料投入与管理等人为因素对城市土壤有机碳空间分布密切相关