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过硫酸盐对城市污泥脱水和重金属去除的影响

中国环境科学 2017年第12期37卷 4605-4613页

作者：张维宁肖智华马彬曾清如湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128 湖南农业大学洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室湖南长沙410128

利用具有强氧化性质的K2S2O8试剂作为研究对象,考察了对污泥重金属Pb、Zn、Cu、Cd的去除影响、脱水表现以及处理前后污泥性质的变化.结果表明:在起始pH值为2.0,反应时间1h,温度25℃,投加1.34g/g SS的K_2S_2O_8,可改善污泥的脱水性能.其... 详细信息

利用具有强氧化性质的K2S2O8试剂作为研究对象,考察了对污泥重金属Pb、Zn、Cu、Cd的去除影响、脱水表现以及处理前后污泥性质的变化.结果表明:在起始pH值为2.0,反应时间1h,温度25℃,投加1.34g/g SS的K_2S_2O_8,可改善污泥的脱水性能.其中,滤饼含水率可由82.6%降至74.8%;污泥比阻由6.70×10~8S^2/g下降至5.43×108S2/g.K_2S_2O_8氧化处理污泥,可使污泥絮体快速分解,上清液COD从15.2mg/L增至187.0mg/L;TN从6.03mg/L增至22.7mg/L;TP则由8.15mg/L变为12.7mg/L;污泥TSS相应降低了9.4%.污泥重金属去除率随着投加量的增加而增加,当K2S2O8投加量达到2.01g/g SS时,污泥重金属Pb、Zn、Cu、Cd去除率可分别达到63.90%、87.10%、86.40%以及84.25%.当投加量大于2.01g/g SS,各重金属去除率趋于稳定.低pH值能够提高污泥中重金属的去除率.K2S2O8与污泥反应后,污泥重金属转移到上清液中,对上清液投加0.075%的Ca O,pH值提高,可以相应去除上清液中16.95%的Pb、54.70%的Zn、58.90%的Cu以及21.95%的Cd,TN和TP含量也明显降低.

关键词：过硫酸钾氧化反应重金属城市污泥脱水性

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沉水植物性状对不同氨氮脉冲的响应差异

生态学报 2024年第5期44卷 1985-1995页

作者：郭佩琴肖佳佳郭婉欣冷喜文孙丽君符辉袁桂香湖南农业大学环境与生态学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室长沙410128

全球气候变化背景下,未来降水强度和频率发生改变,极端降水事件可使水体中的氨氮含量在短时间内显著增加,对沉水植物的生长造成影响。然而,沉水植物对氨氮脉冲式变化(浓度与频率)的形态和生理响应机制仍不明确。选取两种常见的沉水植物... 详细信息

全球气候变化背景下,未来降水强度和频率发生改变,极端降水事件可使水体中的氨氮含量在短时间内显著增加,对沉水植物的生长造成影响。然而,沉水植物对氨氮脉冲式变化(浓度与频率)的形态和生理响应机制仍不明确。选取两种常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata),设置不同底质(黏土和砂土)、不同氨氮脉冲模式(CK:对照组,即不加氨氮;P1:低浓度×高频率;P2:高浓度×低频率)和处理阶段(氨氮脉冲阶段和解除脉冲阶段),测定植株形态和生理性状,研究不同脉冲模式的影响差异和脉冲解除后的潜在影响。研究结果表明,(1)氨氮脉冲改变沉水植物的形态和生理性状,其中高浓度低频率氨氮脉冲对沉水植物的生长抑制作用最大。(2)氨氮脉冲解除一个月后,两种沉水植物的生物量较对照组无显著差异,而生理性状(如游离氨基酸和可溶性碳水化合物含量)较对照组差异较为明显,表明形态性状基本得到恢复,而氨氮脉冲对沉水植物生理性状的影响更为强烈而持久。(3)在解除脉冲阶段,苦草游离氨基酸含量仍显著高于对照组,而黑藻游离氨基酸含量较对照组差异较小,表明黑藻对氮的利用周转效率更高。(4)底质类型影响了苦草生理性状对氨氮脉冲的响应,即砂土中游离氨基酸和可溶性碳水化合物含量的变化幅度较黏土中更大。因此,氨氮脉冲效应与脉冲浓度和频率、底质类型、植物种类及其形态和生理性状密切相关。研究结果说明了沉水植物生理性状作为评估植物环境适应性的重要性,可为全球气候变化背景下湖泊生态系统沉水植被的管理提供科学参考。

关键词：氨氮脉冲沉水植物生长形态生理性状

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湖南不同季别稻作系统的生态能值分析

中国农业科学 2018年第23期51卷 4496-4513页

作者：周江向平安湖南农业大学洞庭湖区域农村生态系统健康湖南省重点实验室湖南农业大学商学院

【目的】湖南稻作系统以一季稻和双季稻种植制度为主。论文通过评价稻作技术的调整对不同季别水稻种植效率的影响,期望为水稻可持续发展提供决策依据。【方法】通过相关统计年鉴资料获取2002—2016年湖南早稻、中稻和晚稻生态系统环境... 详细信息

【目的】湖南稻作系统以一季稻和双季稻种植制度为主。论文通过评价稻作技术的调整对不同季别水稻种植效率的影响,期望为水稻可持续发展提供决策依据。【方法】通过相关统计年鉴资料获取2002—2016年湖南早稻、中稻和晚稻生态系统环境资源、经济资源的投入与产出原始数据,采用能值分析理论和方法,对三季稻作系统的动态发展状况及综合发展水平进行分析,再将其能值投入产出效率与传统经济利润率指标进行比较。【结果】2002—2016年湖南稻田生态系统中投入的自然资源能值相对稳定,投入能值大部分依赖购买能值并趋向增加;能值投入结构调整为机械>人工+畜力>化肥>农药或种子>燃料>有机肥,农业机械化逐渐代替了以人工、畜力为主的生产方式。系统每千公顷种植面积的购买能值投入中不可更新工业能值投入呈明显增长趋势,其中机械作业能值投入贡献率最高,化肥投入为中稻>早、晚稻且长年居高不下,农药投入为中、晚稻>早稻且趋向增加;可更新有机能值投入密度则趋向减少,其中人工能值虽显著下降,其贡献率仍最高,种子投入为早稻>晚稻>中稻且早、晚稻趋向增加,畜力能值投入转变为中稻>早、晚稻且趋向不断减少,有机肥投入能值不断减少;购买能值投入从2012年起转变为中稻>早稻>晚稻系统。系统单位种植面积的能值产出、生态和经济平均利润率均为中稻>晚稻>早稻;早稻种植面积始终低于晚稻。系统能值指标变化趋势为:能值投入率方面晚稻>早稻、中稻;能值产出率方面中稻>晚稻>早稻;系统对环境的压力较小,但环境负载率指标增长较快且晚稻>早、中稻系统;可持续发展指数已大幅下降至早、晚稻系统。【结论】湖南稻作系统生产方式日益现代化,系统富有活力但发展潜力日益下降。稻作经营仍属于粗放型方式,致使不可更新工业辅助能大量投入,造成短期内系统环境压力增大、生态和经济利润率不断下滑,不利于系统长期可持续发展。虽然湖南中稻生态系统的环境负载率、可持续发展指数、平均利润率仍优于早、晚稻系统,但由于系统投入了较多的人工、畜力、化肥和农药能值且其机械能值效率较低,致使其能值产出率、生态和经济利润率降幅较大并与晚稻系统基本持平,其竞争优势日益缩小。早稻系统种子能值投入较高且能值产出密度和利润率较低,晚稻系统购买能值投入产出综合效益较高。湖南稻作农业现代化的地域不均衡发展矛盾依然突出。无论哪个水稻季别,以市场价值作为评价依据的成本-收益分析法,低估了稻田生态系统的真实价值。政府需针对早、中、晚稻制定激励政策,以保障稻农的利益和实现稻作永续经营。

关键词：水稻生态系统能值分析效率湖南省

不同深施肥方式对稻田氨挥发及水稻产量的影响

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农业环境科学学报 2020年第11期39卷 2683-2691页

作者：周平遥张震王华肖智华徐华勤汪久翔湖南农业大学资源环境学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室长沙410128

为探讨减少农田氨排放的方法,探究不同深施肥方式对稻田氨挥发损失、氮素利用率及水稻产量的影响,为水稻合理施肥提供理论依据,在湖南省长沙市金井镇长沙农业环境观测站布置盆栽试验,试验设7个处理,分别为:N0(不施化肥)、S300(传统氮肥... 详细信息

为探讨减少农田氨排放的方法,探究不同深施肥方式对稻田氨挥发损失、氮素利用率及水稻产量的影响,为水稻合理施肥提供理论依据,在湖南省长沙市金井镇长沙农业环境观测站布置盆栽试验,试验设7个处理,分别为:N0(不施化肥)、S300(传统氮肥撒施)、S210(减氮30%+传统氮肥撒施)、R5(减氮30%+条施,深度为5 cm)、R10(减氮30%+条施,深度为10 cm)、B5(减氮30%+大颗粒球肥深施,深度为5 cm)、B10(减氮30%+大颗粒球肥深施,深度为10 cm)。施肥后第1 d进行氨挥发连续性监测,直至施肥处理氨排放量与不施肥处理无明显差异为止,并在水稻成熟期测定氮含量和产量。结果表明,深施处理可降低田面水铵态氮浓度,促进植株氮素吸收。与S300处理相比,氨挥发损失量降低了30.13%~47.85%。与S210处理相比,深施处理氮素回收率(NRE)提高了9.16%~29.44%;氮素农艺利用效率(NAE)增加了13.85%~32.14%;籽粒生产效率(NGPE)增加了12.18%~28.27%。在减氮30%的基础上,深施处理水稻产量较S210处理增加了12.79%~28.27%,其中B10处理显著减少氨挥发损失量并提高氮素利用率。这说明深施处理有效降低了稻田氨挥发损失,提高了氮素利用率,其中以B10处理(减氮30%+10 cm大颗粒球肥深施)效果最佳;同时深施肥的机械化需要进一步研发和推广。

关键词：减氮深施氨挥发水稻产量

荧光光谱结合分子对接探究Cu2+、Pb2+与Cry1Ac毒素的相互作用

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环境化学 2024年

作者：曾洪刘芮杨思培朱式业吴志斌梁运姗湖南农业大学环境与生态学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室

随着全球土壤重金属污染问题日益严峻，转Bt基因作物生长过程中所分泌的Bt抗虫毒素与土壤重金属离子的协同作用逐渐被重视.本文采用荧光光谱法与分子对接法，研究了Cu2+、Pb2+与Cry1Ac毒素的相互作用机制.结果表明，根据Stern-volmer方... 详细信息

随着全球土壤重金属污染问题日益严峻，转Bt基因作物生长过程中所分泌的Bt抗虫毒素与土壤重金属离子的协同作用逐渐被重视.本文采用荧光光谱法与分子对接法，研究了Cu2+、Pb2+与Cry1Ac毒素的相互作用机制.结果表明，根据Stern-volmer方程分析可知重金属离子能通过静态猝灭过程有效地猝灭Cry1Ac毒素的内源荧光.静态猝灭双对数公式计算得知结合位点数n均大于1表明Cu2+、Pb+2与Cry1Ac毒素有较强的结合能力且存在一个强力的结合位点.并根据Van’t Hoff热力学方程计算结果判断出这是一个以静电作用力为主导的自发吸热过程.此外，重金属离子与Cry1Ac毒素的相互作用会使Try残基暴露在亲水环境中，从而使毒素结构变得更加松散.此外，分子对接结果进一步验证了Cu2+、Pb2+分别通过氢键与Cry1Ac毒素在IIe413、Ser427、His428位置和Phe276、Gly278位置结合良好，且Cu2+结合能力更强.因此，本研究不仅揭示了Cu2+、Pb2+与Cry1Ac毒素的相互作用机制，而且为重金属离子-Bt毒素复合物的风险评估以及土壤生态安全维护提供了理论依据.

关键词： Cu Pb Bt毒素荧光光谱分子对接

近七十年(1954–2021)长江中下游湖泊沉水植物群落多样性演变特征

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生物多样性 2024年第3期32卷 33-47页

作者：陈瑶琪郭晶晶蔡国俊葛依立廖宇董正符辉湖南农业大学环境与生态学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室长沙410128 始兴中学广东韶关512599

沉水植物在维持浅水湖泊生态系统健康和稳定等方面起着重要作用,掌握其长期动态及驱动因子对湖泊生态系统恢复和富营养化治理具有重要的理论和现实意义。本研究以长江中下游17个湖泊为研究对象,分析了近70年(1954–2021)来沉水植物的α... 详细信息

沉水植物在维持浅水湖泊生态系统健康和稳定等方面起着重要作用,掌握其长期动态及驱动因子对湖泊生态系统恢复和富营养化治理具有重要的理论和现实意义。本研究以长江中下游17个湖泊为研究对象,分析了近70年(1954–2021)来沉水植物的α和β多样性格局及其变化情况,并基于Sørensen相异性指数将β多样性分解为周转(turnover)和嵌套(nestedness)两个组分,探讨了湖泊环境异质性变化与沉水植物群落多样性格局的联系。结果表明:(1)在湖泊尺度上,11个湖泊沉水植物的α多样性呈减小趋势;而大多数湖泊β_(temporal)多样性(同一湖泊不同年份之间的群落结构相异性)无显著变化,且其变异主要由不同物种间的嵌套成分驱动。(2)在流域尺度上,长江中下游湖泊沉水植物的α多样性在演化过程中呈先增大后减小的趋势,β_(spatial)多样性(同一时期不同湖泊之间的群落结构相异性)在演化过程中呈逐渐减小的趋势,而湖泊环境异质性呈逐渐增大的趋势。(3)环境异质性越高的湖泊,其α多样性越小,β多样性越大。这些变化可能是多种因素综合作用的结果,包括人类活动、水质污染、水文变化和气候变化等。本研究对于长江中下游湖泊生态系统管理和保护具有一定理论价值,为制定有效的保护策略和措施提供了科学依据。

关键词：沉水植物湖泊 α多样性 β多样性群落演替环境异质性

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壳寡糖对镉致肝脏损伤的保护作用及机理研究

生态毒理学报 2022年第3期17卷 489-500页

作者：牛舒艺段心怡贺佳谢春艳湖南农业大学资源环境学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室长沙410128

为研究壳寡糖(chitooligosaccharide,COS)对镉致肝脏损伤的作用及机制,选用32只体质量在16~19 g的健康雌性C57BL/6小鼠,随机分为4个组:空白对照组(Control)、氯化镉造模组(Cd)、壳寡糖组(COS)、壳寡糖+氯化镉组(COS+Cd)。空白对照组和... 详细信息

为研究壳寡糖(chitooligosaccharide,COS)对镉致肝脏损伤的作用及机制,选用32只体质量在16~19 g的健康雌性C57BL/6小鼠,随机分为4个组:空白对照组(Control)、氯化镉造模组(Cd)、壳寡糖组(COS)、壳寡糖+氯化镉组(COS+Cd)。空白对照组和氯化镉造模组每日饲喂基础日粮,饮用纯净水;壳寡糖组和壳寡糖+氯化镉组每日饲喂基础日粮,在饮水中添加0.3 g·L^(-1)COS。于第28天对氯化镉造模组和壳寡糖+氯化镉组小鼠采取腹腔注射5.45 mg·kg^(-1)氯化镉的处理,12 h后采样。结果显示:(1)添加COS缓解了重金属镉累积导致的肝细胞颗粒变性、细胞结构模糊等病理症状;(2)COS缓解了由于重金属镉暴露导致的氧化应激,激活了小鼠体内的氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)/谷胱甘肽(glutathione,GSH)系统(P<0.05),显著减少了肝脏由于氧化损伤而产生的活性氧(reactive oxygen species,ROS)(P<0.05),有利于缓解肝脏由于重金属富集而导致的肝脏氧化损伤;(3)镉暴露使小鼠肝脏细胞中Nrf2的水平显著升高(P<0.01),提高了机体应激信号通路关键分子p38 MAPK的磷酸化水平(P<0.05),同时抑制了关键炎症信号分子p-NF-кB p65(P<0.05)。综上可知,COS可通过调控p38 MAPK/NF-кB p65/Nrf2等关键因子的表达缓解镉对肝脏的氧化损伤,从而达到对肝脏的保护作用。

关键词：镉鼠肝脏组织急性毒性壳寡糖氧化应激

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转基因抗虫蛋白Cry1Ac与表面活性剂作用的芘探针光谱分析

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高等学校化学学报 2018年第5期39卷 883-888页

作者：梁运姗黄致君柳亦松钱子妍颜碧玥王智湖南农业大学生物科学技术学院洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室长沙410128 湖南农业大学动物医学院兽用中药资源与中兽药创制国家地方联合工程研究中心长沙410128

以芘作为外源荧光探针,采用牛血清蛋白作为参照,考察了转基因抗虫蛋白Cry1Ac与4种表面活性剂相互作用的荧光光谱特征.结果表明,鼠李糖脂和Tween 80体系的芘荧光行为有相似的变化规律,可与蛋白质发生稳定的缔合过程.Cry1Ac蛋白的亲水性... 详细信息

以芘作为外源荧光探针,采用牛血清蛋白作为参照,考察了转基因抗虫蛋白Cry1Ac与4种表面活性剂相互作用的荧光光谱特征.结果表明,鼠李糖脂和Tween 80体系的芘荧光行为有相似的变化规律,可与蛋白质发生稳定的缔合过程.Cry1Ac蛋白的亲水性和分子极性较强,在表面活性剂浓度低时,可导致芘的I1/I3值较高.在阴离子、非离子表面活性剂胶团形成后,2种蛋白质的存在均不改变芘与表面活性剂的结合位点.十六烷基三甲基溴化铵对芘的荧光有一定猝灭作用,且在Cry1Ac蛋白介入下不能形成稳定的胶束.

关键词：芘荧光表面活性剂 Cry1Ac 牛血清蛋白微环境

不同土壤湿度下平菇菌渣施用对土壤酶活性和温室气体排放的影响

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土壤通报 2023年第1期54卷 151-160页

作者：汪久翔邹冬生王华刘梦婷王安岽张满云湖南农业大学资源环境学院洞庭湖区农村生态系统重点实验室湖南长沙410000

【目的】菌渣被广泛认为是一种优良的植物生长基质和土壤改良剂,向土壤中施用菌渣可以提高土壤微生物活性与温室气体的排放,且土壤水分含量也可以调控菌渣对土壤酶活性与温室气体的排放。通过探究不同土壤湿度条件下平菇(Pleurotus ostr... 详细信息

【目的】菌渣被广泛认为是一种优良的植物生长基质和土壤改良剂,向土壤中施用菌渣可以提高土壤微生物活性与温室气体的排放,且土壤水分含量也可以调控菌渣对土壤酶活性与温室气体的排放。通过探究不同土壤湿度条件下平菇(Pleurotus ostreatus)菌渣对土壤酶活性的影响,以阐明不同土壤田间持水量下菌渣施用剂量-土壤温室气体排放-土壤酶活性之间的综合关系。【方法】本研究将平菇菌渣施入土壤并对土壤含水量进行调节,分析了在60%、75%、90%田间持水量条件下和菌渣添加量0.0%、2.5%、5.0%、10.0%时,菌渣添加量对土壤酶活性和温室气体排放的影响。【结果】脲酶、几丁质酶、β-葡糖苷酶与菌渣添加量呈正相关,在菌渣添加量为10.0%时活性最强,且在不同含水量下并无显著性差异。CO_(2)排放量与菌渣添加量呈正相关,在菌渣添加量为10.0%时排放量最高,不同土壤含水量下并为CO_(2)排放量其产生显著影响。N_(2)O排放量在菌渣添加量2.5%和无菌渣添加时与含水量呈正相关,N_(2)O排放量在菌渣添加量5.0%与10.0%时与土壤含水量并无显著性差异,在90%田间持水量条件下,N_(2)O排放量与菌渣添加量呈负相关。菌渣的添加量未对土壤CH4排放产生显著影响。对土壤酶活性和温室气体平均排放量进行皮尔逊分析后发现:三种酶活性对CO_(2)平均排放量有显著影响且呈成正相关,对N_(2)O平均排放量呈显著负相关。【结论】菌渣添加会呈现“双刃剑”效应,菌渣添加虽然提高了土壤酶活性,但是相应也提高了全球增温潜势。综合考虑土壤酶活性与温室气体排放量,本研究中菌渣添加量为2.5%时为最适宜还田添加量。本研究结果为利用菌渣改善土壤酶活性且控制温室气体的排放提供了技术支持,为食用菌菌渣资源化利用提供了理论支持。

关键词：菌渣温室气体土壤酶活性土壤田间持水量