海洋细菌对DMSP的降解及其在极地低温海域的研究进展

DMSP(二甲基巯基丙酸内盐)是地球上最丰富的有机含硫化合物之一,同时也是海洋微生物的重要营养物。浮游植物是其主要的生产者。DMSP还是海洋中DMS(二甲基硫)的重要来源和前体,而DMS的排放与全球气候变化存在密切关联。细菌在DMSP的降解及DMS的生成方面扮演着重要角色。有关DMSP生物合成、代谢及其生态影响的研究已开展了近70年,但涉及高纬度极地低温海域的相关研究却为数甚少。本文在简要介绍DMSP生物合成与代谢,以及DMSP降解途径中的关键酶基因及其产生菌的基础上,结合笔者的工作实践,对近年来在极地低温海域的相关研究进行了介绍并展开了部分讨论。随着国内对微生物驱动水圈地球元素循环的重视,有关极地海域细菌参与DMSP/DMS代谢的研究工作将极大地增进人们对于微生物在极地海洋生态系统中生态地位的认识,也对评估极地海洋微生物群落对全球气候环境变化的响应与反馈具有重要的参考意义。     

考虑降解和分级堆填的填埋场一维沉降计算

文章针对填埋场沉降计算问题,对垃圾压缩机理进行了研究,建立了常应力作用下的垃圾压缩模型。该模型将城市生活垃圾的压缩分为主压缩和降解压缩,其中,主压缩与压力有关,降解压缩与压力和降解条件有关。降解条件包括有机质含量和降解速率;结合对填埋场分级堆填过程的分析,建立了考虑降解和分级堆填影响的填埋场一维沉降计算方法,并对计算参数的取值方法进行了研究。     

海洋石油降解菌群的固定化及石油降解特性

为克服岸滩溢油生物修复过程中海浪冲刷等不利环境对石油降解菌(群)岸滩定植的影响,本文利用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠作为载体对石油降解菌群DC10进行固定化,通过研究细菌固定化微球的机械性能、传质性能及石油降解特性等参数,确定石油降解菌群的最优固定化条件。实验结果表明:6%PVA,2%海藻酸钠及0.5%活性炭制备的凝胶可以通过蠕动泵方便快捷制备细菌固定化微球,其粘度小、易成型、机械强度高。海洋石油降解分析表明,与游离菌体(FB)相比,固定化菌群12d石油降解率提高了近7%;GC-MS分析显示,石油烷烃和芳烃降解效果显著。实验证明,石油降解菌群DC10经过固定化处理,其石油降解活性提高,连续降解能力增强,该研究为溢油岸滩的生物修复提供新的技术方法。     

基于水淘选分级的长江口及其邻近海域表层沉积物中有机碳的来源、分布和保存

从分级的角度认识大河三角洲前缘河口沉积有机碳的来源、分布和保存对深刻理解全球碳循环具有重要意义。于2012年6月采集了长江口和浙闽沿岸共6个站位的表层沉积物样品,采用水淘选的方法按照颗粒物水动力直径大小对其进行分级分离,分析了这些分级样品的有机碳含量、稳定同位素、比表面积以及木质素等参数,并且结合蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,讨论了此区域不同粒级沉积有机碳的来源、分布和保存特点。结果表明,长江口表层沉积物的有机碳在小粒级中含量较高,如8~16μm粒级有机碳含量的均值为1.30%,而32~63μm粒级的均值为0.90%,但是大粒级有机碳对沉积物有机碳的贡献最高(81.3%),这是因为大粒级的质量贡献占绝对优势(72.0%)。三端元混合模型的计算结果表明,长江口表层沉积物中沉积有机碳的贡献以海洋来源为主(平均为73%),土壤和维管植物也有一定贡献(平均值分别为21%和6%)。在小粒级(8~16μm)中,土壤对于沉积有机碳的贡献显著高于其他粒级,这是由于土壤有机质比较容易富集在细颗粒上。木质素的参数,如C/V(0.04~0.32)和S/V(0.33~1.23),显示长江口表层沉积物主要来源于草本和木本被子植物的混合,随着粒级的增大,草本被子植物的来源逐渐增多。浙闽沿岸分级沉积物的OC/SSA0.4mg/m2,而长江口的站位中OC/SSA0.4mg/m2,表明长江口沉积有机碳的保存效率比浙闽沿岸的高。木质素降解参数,如(Ad/Al)v、3,5-Bd/V和P/(S+V)随着粒级的增大逐渐降低,表明小粒级降解程度较高,而大粒级中降解程度较低。     

水母(沙海蜇)降解与营养盐(氮、磷)释放的模拟与实证

The aim of this study was to investigate nitrogen and phosphorus released in the process of the decomposition of giant jellyfish in the laboratory and found the evidence to verify the influence of nutrients released by the decomposition of jellyfish on the ecosystem in the field. The release of nitrogen and phosphorus from the decomposition of Nemopilema nomurai was examined in a series of experiments under different incubation conditions such as different p H values, salinity values, temperatures and nitrogen and phosphorus concentrations. The results showed that the complete decomposition of Nemopilema nomurai generally took about 4–8 d. The release of nitrogen and phosphorus from the decomposition of Nemopilema nomurai could be divided into two stages: the early stage and the later stage, although the efflux rate of nitrogen was one order more than phosphorus. In the early stage of the decomposition of Nemopilema nomurai, the concentrations of dissolved nitrogen, dissolved phosphorus, total nitrogen and total phosphorus in seawater increased rapidly, and the concentration of nitrogen could reach the highest level in the whole degradation process. In the later stage of the decomposition, the concentrations of dissolved nitrogen and total nitrogen declined slowly, while the concentration of phosphorus in water could reach a maximum in the degradation process. High p H, low salinity,high temperature and N/P will promote the release of nitrogen; low p H is unfavorable to the release of nitrogen but favorable to the release of phosphorus. In addition, we found the concentrations of ammonium and phosphate in the bottom water were higher than those in the surface water during the period of jellyfish bloom in the Jiaozhou Bay, proving that nutrients released by the decomposition of jellyfish have significant influence on nitrogen and phosphorus in the field. For the whole Yellow Sea, nutrients released by jellyfish carcasses may reach up to(2.63±2.98)×107 mol/d of dissolved nitrogen(DN) and(0.74±0.84)×106 mol/d of dissolved phosphorus(DP) during the period of jellyfish bloom. The values are comparable to riverine inputs in a day, but much higher than sediment–water exchange flux in the Yellow Sea. The great amounts of nutrients must have significant influence on the nutrients balance of the Yellow Sea during the period of jellyfish dead and decomposition. Both the experimental data and field observations proved that the decomposition of jellyfish may release a great amount of nutrient to the surrounding environment during the period of jellyfish decomposition.     

高氯酸盐自然衰减的柱实验研究

高氯酸盐( {\mathrm{ClO}}_4^{-})是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 {\mathrm{NO}}_3^{-}对 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 {\mathrm{ClO}}_4^{-},但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 {\mathrm{NO}}_3^{-}会抑制 {\mathrm{ClO}}_4^{-}的降解,当 {\mathrm{NO}}_3^{-}低至10 mg/L或以下时, {\mathrm{ClO}}_4^{-}才开始明显降解。     

海洋垃圾ABC——海洋垃圾降解时间线

说明：☆海洋垃圾是指海洋和海岸环境中具持久性的、人造的或经加工的固体废弃物。海洋垃圾影响海洋景观,威胁航行安全,并对海洋生态系统的健康产生影响,进而威胁到人类的生产和生活。     

硝酸盐及亚硝酸盐对三唑磷在海水中光降解的影响

研究了高压汞灯照射下硝酸盐及亚硝酸盐对天然海水中三唑磷光降解的影响情况。实验发现:在300 W高压汞灯照射下,在天然海水中,三唑磷降解速率受硝酸盐及亚硝酸盐等因素的影响,且降解均符合一级动力学规律;在三唑磷水溶液中分别添加浓度为0.1,1,2,4mg/L的NO3-及NO2-,均不同程度地抑制三唑磷的光降解速率,且其抑制作用均随NO3-及NO2-添加浓度的增大而增强,三唑磷的光降解速率常数(k)的变化范围为0.00394~0.00861 min-1。     

天然水环境中的溶解有机物及其光化学降解对重金属生物可利用性的影响

溶解有机物(DOM)在控制水生生态系统的化学、生物和物理特性中起着重要的作用.DOM不仅能够结合黏土颗粒,而且也能结合对环境和生物有重要影响的Hg,Cu,Pb,Cd,Ni等重金属和有机污染物,从而改变这些物质的迁移、生物可利用性和毒性.本文综述了天然水环境中DOM与重金属的相互作用和对其生物可利用性的影响,并对影响DOM光化学降解的因素及其对重金属生物可利用性的影响做了总结.已有的研究表明:DOM的结构、分子量、浓度、重金属种类、水环境条件等均会影响到DOM与重金属污染物的相互作用;光化学降解会显著改变DOM与重金属的相互作用,从而使其生物可利用性发生变化.     

λ-卡拉胶降解组分的分离纯化、抗氧化及免疫活性研究

采用离子交换纤维素色谱DE52柱对微波降解所得λ-卡拉胶(PC2)进行分级,得到3个λ-卡拉胶降解组分(CF1、CF2、CF3).同时,通过光度法研究了CF1、CF2和CF3清除羟基自由基(·OH)、超氧阴离子(O2-·)和H2O2的活性及体外免疫活性.结果表明,3个多糖组分均具有不同程度的清除自由基及促进淋巴细胞增殖的作用,其中,硫酸基含量高的CF3具有较好的抗氧化活性(CF1、CF2、CF3清除·OH、O2-·和H2O2的IC50值分别为:0.217、0.619、0.087 g/L,0.166、0.214、0.0190 g/L和0.602、1.060、0.261 g/L),而分子质量较小的CF1具有较好的体外免疫活性,说明λ-卡拉胶的生物活性不仅与硫酸基含量有关,还与分子质量大小有关.