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植被生态系统汞的生物地球化学循环研究进展与挑战

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地球科学 2022年第11期47卷 4098-4107页

作者：冯新斌王训孙广义袁巍中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081

汞是联合国环境规划署重点管控的全球性污染物.植被是联结大气圈与土壤圈的关键纽带,在全球汞生物地球化学循环中扮演着举足轻重的角色.植被生态系统是全球大气重要的汞汇,但由于大气-植被-土壤的汞界面交换过程及植物组织中汞的分布、... 详细信息

汞是联合国环境规划署重点管控的全球性污染物.植被是联结大气圈与土壤圈的关键纽带,在全球汞生物地球化学循环中扮演着举足轻重的角色.植被生态系统是全球大气重要的汞汇,但由于大气-植被-土壤的汞界面交换过程及植物组织中汞的分布、来源与迁移转化规律及驱动机制认识不清,致使当前的全球汞生物地球化学循环模型缺失植被过程模块,无法厘定全球植被的大气汞汇通量.近年来迅速发展的汞同位素地球化学、同步辐射和微气象汞通量观测等新方法,为多层次解析不同类型植被与土壤及大气界面汞交换过程,阐明植物组织中汞的分布、来源与迁移规律提升了可能,能为进一步解决当前森林生态系统汞的生物地球化学循环的研究难点提供独辟蹊径的视角.

关键词：汞植被生物地球化学循环通量地球化学

树种多样性对土壤微生物群落结构和元素生物地球化学循环的影响研究进展

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生态学报 2022年第15期42卷 6092-6102页

作者：施秀珍王建青黄志群贺纪正福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其巨大的生产力和生态服务功能对人类的生存和发展至关重要。森林树种多样性增加能够显著提高森林生产力,关于树种多样性如何影响地下生物多样性及生态功能逐渐受到国内外学者的广泛关注。从土壤微生... 详细信息

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其巨大的生产力和生态服务功能对人类的生存和发展至关重要。森林树种多样性增加能够显著提高森林生产力,关于树种多样性如何影响地下生物多样性及生态功能逐渐受到国内外学者的广泛关注。从土壤微生物及其介导的元素生物地球化学循环这一视角出发,综述了树种多样性对土壤细菌和真菌多样性、群落结构及功能的影响,提出需要进一步深入研究的方向。总体来说,树种多样性有利于增加土壤细菌生物量和多样性,是预测病原性真菌和菌根真菌多样性及群落结构的重要生物因子。树种多样性能增加土壤有机碳储量,增强森林土壤的甲烷氧化能力,并提高土壤磷周转速率及有效磷含量。关于树种多样性对森林土壤氮循环的影响需考虑多样性假说和质量比假说的相对贡献。今后应加强树种多样性对多个营养级之间相互作用的研究;关注树种多样性对生态系统多功能的影响;加强学科交叉,引入微生物种群动态模型和气候模型等模型预测方法,研究树种多样性对全球气候变化的应对机制,以期促进地上植物多样性与地下生态系统功能关系的研究,增强森林生态系统应对未来全球环境变化的能力。

关键词：树种多样性细菌真菌功能微生物生物地球化学循环全球环境变化

喀斯特系统生物地球化学循环及对全球变化的响应

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中国岩溶 2022年第3期41卷 465-476页

作者：刘鑫李思亮岳甫均钟君覃蔡清丁虎天津大学地球系统科学学院天津300072 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049

生物地球化学循环是地球系统物质循环的核心,是维系地表生态系统稳定和人类社会可持续发展的重要基础。然而,气候变化以及人类的过度干扰可能会显著改变表层地球系统中的生物地球化学循环过程,尤其是脆弱的喀斯特生态系统。特殊的多孔... 详细信息

生物地球化学循环是地球系统物质循环的核心,是维系地表生态系统稳定和人类社会可持续发展的重要基础。然而,气候变化以及人类的过度干扰可能会显著改变表层地球系统中的生物地球化学循环过程,尤其是脆弱的喀斯特生态系统。特殊的多孔隙关键带结构也加速了喀斯特地区物质循环及其对外界环境变化的响应,影响了不同尺度的物质循环和生物地球化学过程。本研究主要综述了宏观尺度(气候变化)、中尺度(人类活动)和微观尺度(微生物活动)的环境变化对喀斯特地区生物地球化学循环的影响。结果表明多要素变化导致喀斯特地区物质循环受到强烈影响,气候变化、人类活动和微生物活动及其耦合关系对喀斯特地区生物地球化学循环的调控作用具有重要意义。最后,本研究强调了现有研究的局限性并指出未来研究的挑战与方向,即未来应从系统研究(如地球关键带)的视角出发,将多尺度观测-分析与综合模型集成研究并举,从而构建多源多尺度耦合的过程和系统模型,进而为阐明喀斯特系统的演变规律和动力学机制、实现喀斯特地区的生态保护和高质量发展提供理论基础。

关键词：喀斯特系统气候变化人类活动微生物活动生物地球化学循环

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生物地球化学循环

世界环境 1984年第2期 5-7页

作者：罗伯特·库克才锡民肖业

当今面临的最大环境问题是煤和石油燃烧后向大气中排入大量二氧化碳,使其在大气中的含量不断上升,导致全球气候变暖,即所谓的温室效应。环境科学家们对大气中二氧化碳今后的增长速度十分关切,不论经济的增长与发展如何,这个问题只有通... 详细信息

当今面临的最大环境问题是煤和石油燃烧后向大气中排入大量二氧化碳,使其在大气中的含量不断上升,导致全球气候变暖,即所谓的温室效应。环境科学家们对大气中二氧化碳今后的增长速度十分关切,不论经济的增长与发展如何,这个问题只有通过研究碳的生物地球化学循环方能回答。碳不但

关键词：生物地球化学循环石油植物人类矿物燃料营养物

三极冰川冰尘微生物及其介导的碳氮生物地球化学循环研究进展

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微生物学报 2022年第6期62卷 2136-2149页

作者：汪文强赵长明张新芳陈玉莹刘勇勤兰州大学泛第三极环境中心甘肃兰州730000 兰州大学生命科学学院甘肃兰州730000 兰州大学生命科学学院草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

冰尘是散落在冰川表面由矿物质、有机质和微生物组成的聚合体,其主要来源包括远源输送来的细粉尘和气溶胶组分、局地源的粗冰碛物及来自周围生态系统的土壤和植物碎屑等。冰尘对太阳辐射具有较强的吸收作用,可降低冰面反照率、促进冰川... 详细信息

冰尘是散落在冰川表面由矿物质、有机质和微生物组成的聚合体,其主要来源包括远源输送来的细粉尘和气溶胶组分、局地源的粗冰碛物及来自周围生态系统的土壤和植物碎屑等。冰尘对太阳辐射具有较强的吸收作用,可降低冰面反照率、促进冰川融化。冰尘也是迄今为止生物多样性最高的冰川表面微生物栖息地,生活着细菌、真菌、藻类等。冰尘微生物是冰川表面地球化学循环的主要驱动者,微生物分解转化冰尘内有机质,降低冰川表面反照率影响冰川物质平衡。基于冰尘的重要性,本文综述了南极、北极、青藏高原第三极冰川冰尘的物理和化学特征及其影响因素,冰尘微生物群落组成及其介导的碳氮生物地球化学循环过程,并展望了冰尘微生物研究的前景。

关键词：冰川冰尘微生物生物地球化学循环

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海洋镉生物地球化学循环研究进展

环境化学 2023年第3期42卷 720-732页

作者：闫家蕾李雁宾中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学化学化工学院青岛266100

镉是一种重要的有毒重金属元素,对生态系统和人体健康造成严重威胁.目前已有学者对土壤、大气、植物等介质中镉的环境行为进行了综述,而对海洋镉循环的系统梳理较少.本文综述了海洋中镉的来源、浓度分布与影响因素、镉生物地球化学循环... 详细信息

镉是一种重要的有毒重金属元素,对生态系统和人体健康造成严重威胁.目前已有学者对土壤、大气、植物等介质中镉的环境行为进行了综述,而对海洋镉循环的系统梳理较少.本文综述了海洋中镉的来源、浓度分布与影响因素、镉生物地球化学循环过程及镉同位素在海洋中的示踪应用,并对海洋镉循环未来研究方向进行了展望.在现有研究的基础上,未来应在镉全球海洋大尺度循环、迁移转化及微观动力学机制方面开展更深入研究.海洋镉及其同位素生物地球化学循环的研究可为深入理解镉的环境行为与风险和发展有效的镉污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.

关键词：镉海洋生物地球化学循环同位素分馏

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铀元素微生物地球化学循环研究进展

湿法冶金 2024年

作者：夏庆银刘龙成牛玉清核工业北京化工冶金研究院

铀元素是地球上广泛分布的一类放射性重金属元素，其地球化学循环过程受到多种微生物的调控。本文重点综述了微生物在铀元素形态转化过程中的作用机制，包括还原固定、非还原固定、氧化迁移及非氧化迁移。通过自然环境中铀元素-微生物... 详细信息

铀元素是地球上广泛分布的一类放射性重金属元素，其地球化学循环过程受到多种微生物的调控。本文重点综述了微生物在铀元素形态转化过程中的作用机制，包括还原固定、非还原固定、氧化迁移及非氧化迁移。通过自然环境中铀元素-微生物之间的相互作用的探讨，分析了铀元素的迁移、转化和富集机制，从而为铀矿资源勘探开发、放射性含铀废料安全处置及重金属铀污染防治修复提供指导性意见。

关键词：铀元素微生物生物地球化学循环矿物-微生物相互作用氧化还原反应

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深水水库磷的生物地球化学循环

第四纪研究 2021年第4期41卷 1192-1205页

作者：王敬富陈敬安陈权金祖雪曾华献中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049

我国水能资源居世界第一。密集的水电开发形成数量庞大的梯级水库群,成为我国淡水资源最重要的存储形式之一。在这些水库中,磷的来源、生物地球化学循环过程与生态环境效应独具自身特点,但相关研究较为薄弱。本文以西南地区典型水库为例... 详细信息

我国水能资源居世界第一。密集的水电开发形成数量庞大的梯级水库群,成为我国淡水资源最重要的存储形式之一。在这些水库中,磷的来源、生物地球化学循环过程与生态环境效应独具自身特点,但相关研究较为薄弱。本文以西南地区典型水库为例,系统地阐明了水库水体和沉积物中磷的赋存形态、时空变化特征、迁移转化规律及生物可利用性。随着国家水环境保护工作的有力推进,我国水库水体总磷(TP)浓度(0.02~0.21 mg/L)呈持续降低趋势。统计结果表明,水库水体叶绿素a(Chl.a)与TP浓度呈显著正相关,表明水库藻类生长仍主要受TP浓度的影响。相较于中国东部浅水湖泊,西南地区水库沉积物中TP含量通常更高(均值>1300 mg/kg),且活性磷组分(氧化还原敏感态磷:BD-P;Fe/Al结合态磷:NaOH-P;弱吸附态磷:NH4Cl-P)占比超过50%。高分辨率观测发现,西南水库在夏季分层期显示出更高的内源磷释放速率(0.15~0.29 mg/(m^(2)·d)),远高于东部浅水湖泊(0.09~0.15 mg/(m^(2)·d))。季节性缺氧诱导的Fe/Mn结合态磷的还原溶解是水库沉积物内源磷释放的关键机制。此外,还论述了加强水库磷生物地球化学循环研究的重要意义,并提出了未来重点研究方向。

关键词：水库磷沉积物-水界面生物可利用性生物地球化学循环

微生物耐砷机理及其在砷地球化学循环中的作用

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微生物学报 2016年第6期56卷 901-910页

作者：韩永和王珊珊南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室江苏南京210046 福建师范大学泉港石化研究院福建泉州362801

砷是一种无处不在的有毒类金属,其强致癌性引起了人类的广泛关注。在自然环境中,砷的转化存在物理化学过程和生物过程,其中微生物介导的砷转化是环境砷行为的主要影响因素。微生物的耐砷特性与砷吸收、氧化还原、甲基化、区隔化和外排... 详细信息

砷是一种无处不在的有毒类金属,其强致癌性引起了人类的广泛关注。在自然环境中,砷的转化存在物理化学过程和生物过程,其中微生物介导的砷转化是环境砷行为的主要影响因素。微生物的耐砷特性与砷吸收、氧化还原、甲基化、区隔化和外排等过程密切相关。砷在微生物体内的转运转化主要与砷解毒有关,但某些微生物可利用氧化还原过程产生的能量以维持其生长需求。本文综述了微生物介导的砷吸收、转化、区隔化和外排机制,这对阐明砷的地球化学循环过程及指导砷污染土壤和水体修复、阻控农作物砷吸收等方面具有重要意义。

关键词：砷癌症微生物污染生物地球化学循环