硅酸盐细菌GY03菌株的絮凝特性

从土壤中筛选分离到一株硅酸盐细菌GY03菌株，对其絮凝特性进行了研究。结果表明，GY03菌株营养要求简单，在生长的同时合成胞外高聚物，具有良好的絮凝性能。GY03菌株所产絮凝物质有88％以上分布在细胞表面，该絮凝剂的絮凝活性随菌体生长量的增加而同步增高，不同金属离子对GY03菌株絮凝活性有影响。实验条件下，1h内GY03菌株所产生的微生物絮凝剂对高岭土悬浮液絮凝率为78％，经放置24h后最高絮凝率可达98％，对制药废水浊度去除率为78．1％～94．7％，COD去除率为48．0％-87．5％，生活污水浊度去除率为85．3％～92．5％，对墨汁溶液的脱色率为53．2％以上。因而认为该菌株是一种很有应用前景的絮凝剂产生菌。     

海洋生境的甲烷好氧氧化作用对氧浓度的响应特征

海洋生境来源的甲烷好氧氧化菌及其产生的甲烷氧化作用是否具有独特性,对氧浓度这一环境因子如何响应,目前尚不清楚。本文采用海底新鲜沉积物作为菌种来源,借助微生物培养技术,实验研究了不同氧浓度条件（0%、1%、10%和50%）下的甲烷好氧氧化过程。结果表明,完全无氧条件（0%）不能发生甲烷好氧氧化作用,实验体系的甲烷氧化速率及甲烷氧化菌总丰度随氧浓度升高而降低,当氧浓度由1%升高至50%时,甲烷氧化速率减弱了约15倍,甲烷氧化菌总丰度降低了两个数量级。甲烷氧化菌优势菌属为I型氧化菌Methylobacter属,由Methylobacter leteus和Methylobacter whittenburyi组成,氧浓度增加时Methylobacter leteus的占比随之降低,Methylobacter whittenburyi则相反。本实验中甲烷好氧氧化菌及其氧化作用的最适氧浓度条件为1%,这与采样位置的原始生存环境最为接近。在海底低氧条件叠加低温、高压等特殊生境的长期驯化下,甲烷氧化菌的最适氧浓度条件将逐渐趋于其原始生存环境。     

春季黄、渤海沉积物中CH4和N2O的垂向分布特征研究

本研究分别利用顶空平衡法与qPCR技术测定了2018年春季黄、渤海5个典型站位柱状沉积物中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)浓度及产甲烷菌与硫酸盐还原菌功能基因拷贝数,并分析了其与间隙水中相关环境因子的关系。沉积物上方水文条件的差异以及其中复杂的碳氮生物地球化学过程使得CH₄和N₂O浓度呈现出明显的空间和垂直变化。结果显示,沉积物中CH₄浓度为0.23~0.92 μmol·kg^-1,N₂O浓度为18.90~104.96 nmol·kg^-1。总体来说,渤海沉积物中CH₄和N₂O平均浓度高于黄海。垂向分布上,CH₄浓度均随深度增加逐渐升高, $\text{SO}_{4}^{2-}$浓度随深度增加逐渐降低,并与CH₄浓度呈镜像关系,产甲烷菌与硫酸盐还原菌的丰度也遵循着同样规律,这表明沉积物中产甲烷作用受$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度的抑制。 mcrA基因拷贝数平均值为渤海低于黄海。除3500-7站外,沉积物中mcrA基因拷贝数随深度增加而升高。各站位mcrA 基因丰度与CH₄浓度均无显著相关性,且mcrA丰度与$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度之间也未检测到显著相关性。dsrB基因拷贝数远高于mcrA基因拷贝数,且两者相差至少两个数量级。 dsrB基因拷贝数随深度逐渐增加,直至10 cm左右,随后至沉积物底部逐渐减少。各站位dsrB基因拷贝数与CH₄浓度剖面略有镜像关系,但均未检测到显著负相关性。以上结果均表明沉积物中存在着同时消耗沉积物中$\text{SO}_{4}^{2-}$与CH₄的其他作用。N₂O浓度随深度增加先降低,在深度30 cm以下逐渐升高。间隙水中$\text{NO}_{3}^{-}$和$\text{NO}_{2}^{-}$浓度均随深度减小,同时$\text{NH}_{4}^{+}$浓度与其呈相反趋势。沉积物中N₂O与$\text{NO}_{2}^{-}$及$\text{NO}_{3}^{-}$浓度均呈正相关,且前者相关性较高,说明反硝化作用是沉积物中N₂O产生的主要过程。这些结果为进一步了解近岸陆架海域沉积物中CH₄和N₂O的来源、分布及碳氮生物地球化学循环提供了参考资料。     

微生物对碳酸盐岩的风化作用

微生物-矿物相互作用可以促进许多表生生物地球化学反应过程,是表生地球化学研究的重要内容。通过综合岩石表面的微生物类群及其地质作用,分析碳酸盐岩微生物风化的各种现象,特别是微观尺度上的各种形态,阐述碳酸盐岩的微生物风化机制与风化产物,笔者提出微生物对碳酸盐岩风化的4种途径:(1)通过微生物在岩石表面和缝隙中生长,导致岩石表层发生生物溶蚀、生物磨蚀和生物钻孔作用,加速岩石风化进程;(2)微生物群体形成的钻孔网络可以增强岩石化学溶蚀的有效表面积并导致其表面强度减弱而促进机械侵蚀作用,微生物对周围岩石颗粒胶结结构的破坏、疏松作用也会导致岩石矿物颗粒的分解;(3)微生物的持水作用,微生物分泌的有机酸以及微生物呼吸所释放的CO2对岩表水分的酸化过程亦加速岩石矿物的分解;(4)微生物生长过程中从岩石内摄取营养元素和产生复杂的有机配体,能促进矿物元素的释放。文中提出在开展微生物对碳酸盐岩风化过程和机理研究的基础上,有必要引入微生物生物技术来综合开发本地低品位含钾磷矿产资源,加速岩溶地区山地土壤的形成与演化。     

我国海陆发展问题分析及海陆资源配置理论体系构建

沿海经济迅速发展的同时,海陆发展差异也在日益扩大,海陆二元分异、资源开发无序、资源分配失衡、调控手段滞后等问题逐渐显现出来。这些问题的出现一方面体现了快速发展中必然面临的发展矛盾,另外也凸显出对海陆资源配置理论、方法需求的迫切性。文章研究界定了海陆资源配置的内涵、范围、原则与方式,在此基础上,对海陆资源配置的理论方法体系进行了尝试性建构,并提出了对策建议。     

海洋环境中甲烷好氧氧化过程的研究进展

海洋环境中微生物驱动的甲烷好氧氧化作用是甲烷迁移转化过程的关键环节之一,在降解甲烷方面的贡献不容忽视,能够有效降低甲烷大气通量、影响海洋碳循环。本文系统调研了国内外文献资料,认识到海洋环境中甲烷好氧氧化的赋存范围十分广泛,可赋存于超过3 000 m水深的深海环境、热液喷口等极端环境,其中海底高压、渗漏甲烷的动态运移等是甲烷好氧氧化所面临的特殊环境,在该赋存环境下,好氧甲烷氧化菌主要以I型氧化菌为主。I型与II型氧化菌对甲烷、微量金属元素等环境条件具有一定偏向性,并且在水体和沉积物两种赋存环境下氧化菌的类型也不尽相同。同时,在该赋存环境下甲烷好氧氧化强度存在时间或空间上的差异,受温度、甲烷浓度、氧浓度、微量金属元素等环境因子影响显著,但目前对压力以及甲烷渗漏运移状态对好氧氧化过程的影响规律认识不清。随着深海科研探索不断发展,甲烷氧化菌菌群多样性研究将更加丰富。此外,还需进一步针对海底高压渗漏状态下的好氧氧化过程开展精细研究工作,进一步理解海洋环境中甲烷的好氧氧化规律,这对深刻揭示甲烷迁移转化机制、科学评估甲烷生态环境效应具有重要意义。     

台风期间电离层TEC的扰动响应分析

针对台风期间的电离层的扰动,利用1996—2004年在福建登陆的台风事件,选择电离层电子总含量(TEC)为对象进行研究,再选择参考点为同纬度不同经度地区的TEC为对照,分析两地TEC差值情况,以及台风期间两者的扰动响应.结果表明:在台风风速达到极值的时段内,部分区域内TEC会出现类似锯齿状的扰动,在之后一段时间内消亡;在风速逐渐趋于极值到极值消失的时段内,风速与TEC日平均值之间存在较强的负相关关系.     

海陆二元结构均衡模型的构建及其运行机制研究

沿海与内陆发展水平的巨大差异使得海陆二元化问题日趋凸显,如何减小海陆发展差距,推动海洋经济和内陆经济协调发展,实现海陆统筹是蓝色经济发展中亟待解决的关键问题。文章首次构建了基于生产函数理论的海陆二元结构生产要素均衡模型,通过数学推导,证明了生产要素海陆间最优配置点的存在,并从内外两方面对海陆二元结构内部生产要素的配置运行机制进行了深入探讨。在此基础上,结合蓝色经济区建设,提出相应的政策建议。     

海洋沉积物中金属依赖型甲烷厌氧氧化作用研究进展及展望

海洋沉积物中大部分甲烷会通过甲烷厌氧氧化作用（anaerobic oxidation of methane, AOM）而被消耗。早期研究表明,AOM可与硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的还原作用相耦合,从而有效减少甲烷向大气的排放。最近,金属依赖型AOM（metal-AOM,活性金属氧化物还原反应驱动的AOM）被证实存在于自然界沉积物和富集培养的样品中。但是,目前仍未从自然海洋环境中分离获得能够介导metal-AOM的微生物。对海洋沉积物中metal-AOM的研究大多聚焦于热液或冷泉等海洋特殊生境,一系列研究表明地质流体在这些海底化能自养生态系统的维持和演化方面起到了重要作用,并深刻影响全球地球化学循环,因此,该科学问题研究吸引了越来越多的注意力。本文讨论了可能参与海洋沉积物中metal-AOM的微生物类群及其地球化学证据,并在前人工作基础上,以冲绳海槽冷泉-热液共生区为例,提出一种新的metal-AOM作用机制。认为在全球冷泉-热液系统相互作用地区的调查有助于更好地探讨metal-AOM的发生机制及微生物在深海生境中分布的连通性问题。     

基于复杂网络的快速公交-轨道交通站点分级研究

为研究大运量交通站点精细化管理问题,构建复杂网络,分析站点分级。通过构建Space-L有向加权复杂网络模型,并基于站点客流提取节点强度、加权介数中心性、加权接近中心性以及加权PageRank4项指标,运用系统聚类方法进行站点分级。以厦门快速公交（BRT）-轨道双模式网络系统为研究对象,从复杂网络视角分析站点网络特征和层级关系。结果表明：1）在复杂网络模型下,网络站点可分为核心枢纽型、局部联系型、网络中转型、强网络传导型、弱网络传导型和网络尽端型6类。2）各类换乘站点呈现不同特点,单模式换乘站具有调节网络客流的能力,双模式换乘站具有吸引网络客流的能力,单-双模式结合的换乘站具有辐射网络客流的能力。3）在BRT-轨道交通网络的单模式站点中,岛内的BRT站点发挥效果优于轨道站点。文章提出的站点分级指标和方法能很好地揭示站点网络特性,有助于提高城市BRT-轨道网络系统运营效率。