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间隙水交换重塑区域和全球盐沼的碳和温室气体收支

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2227-2242页

作者：陈小刚 Isaac R.SANTOS 詹泸成邱渝茵张龑李凌西湖大学工学院浙江省海岸带环境与资源研究重点实验室杭州310024 Department of Marine Sciences University of GothenburgGothenburg 41319Sweden 河海大学水利水电学院南京210024

盐沼是一种富含碳的生态系统,通过有效地固定大气中的CO_(2),在气候调节中发挥着重要的作用.然而,气候变化对盐沼造成了严重威胁,可能会影响盐沼的碳汇过程.在此背景下,间隙水交换(PEX)碳排放作为一项重要但一直被忽视的碳循环过程应受... 详细信息

盐沼是一种富含碳的生态系统,通过有效地固定大气中的CO_(2),在气候调节中发挥着重要的作用.然而,气候变化对盐沼造成了严重威胁,可能会影响盐沼的碳汇过程.在此背景下,间隙水交换(PEX)碳排放作为一项重要但一直被忽视的碳循环过程应受到重视.本文系统评估了盐沼中碳和温室气体排放的驱动因素,揭示了PEX作为主要过程对碳和温室气体动态变化的调控作用.通过综合分析全球33个盐沼PEX案例后发现,全球盐沼PEX碳通量约占全球盐沼初级生产力的48%,超过全球盐沼有机碳埋藏量的2.2倍.这一发现突显了PEX在盐沼碳收支中的主导作用.尽管PEX排放的部分无机碳以CO_(2)形式返回大气中,但剩余的碳酸盐会在海洋中长期稳定储存.因此,这项研究对于加强全球蓝碳评估,并为利用盐沼作为基于自然的解决方案来应对全球气候变化提供了科学依据.

关键词：岸碳全球碳收支碳中和基于自然的解决方案滨海湿地海底地下水排放

基于综合赋权和TOPSIS模型的山东省水资源承载力动态评价

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资源科学 2024年第3期46卷 538-548页

作者：姜德娟余灏哲李丽娟中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 陕西理工大学人文学院汉中723001 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室北京100101 山东省海岸带环境过程重点实验室烟台264003

[目的]山东省GDP稳居全国前列,战略地位十分重要,然而水资源短缺一直严重制约着经济社会的快速发展。水资源承载力作为水资源刚性约束的重要体现,对其研究是区域经济社会可持续发展的迫切需求[方法]本文结合综合赋权法和TOPSIS模型对201... 详细信息

[目的]山东省GDP稳居全国前列,战略地位十分重要,然而水资源短缺一直严重制约着经济社会的快速发展。水资源承载力作为水资源刚性约束的重要体现,对其研究是区域经济社会可持续发展的迫切需求[方法]本文结合综合赋权法和TOPSIS模型对2011-2020年山东省16个地市的水资源承载能力进行定量评价,并探讨水资源承载力在不同水平年的分布特征,最后应用障碍度模型对水资源承载力障碍因子进行诊断。[结果]①2011-2020年,山东省水资源承载力呈先下降后上升的趋势,但总体较低(0.39);其在丰水年最高(0.68)、枯水年最低(0.19)。②空间上,水资源承载力表现出明显的区域差异。从多年平均状况来看,全省水资源承载力总体较差,即使水资源承载力最高的济南市也仅0.51,威海市更是低至0.24。从不同水平年来看,丰水年大部分地市水资源承载力偏高,而鲁西北地区和烟台市较低(资源承载力自西南向东北总体呈降低态势;枯水年所有地市水资源承载力均较低(资源总量、产水模数、生态用水率、地表水资源占比、废水排放量是水资源承载力的主要障碍因子,尤其水资源禀赋是制约水资源承载力提升的最大障碍。[结论]针对全省水资源匮乏及水资源承载力较弱的特点,开源节流和提质增效是当前及未来山东省生态优先保护和经济社会高质量发展的关键。

关键词：水资源承载力综合赋权 TOPSIS模型障碍度模型山东省

养猪废水中试规模亚硝化-反硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮效能及群落结构分析

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环境科学学报 2024年第4期44卷 95-105页

作者：朱琪林丽敏王婧汪晓军陈振国鞠峰西湖大学工学院浙江省海岸带环境与资源研究重点实验室杭州310030 西湖高等研究院前沿技术研究所杭州310024 华南理工大学环境与能源学院广州510006 华南师范大学环境学院广州510006 西湖大学未来产业研究中心杭州310030 西湖大学合成生物学与生物智造中心杭州310030

与传统硝化-反硝化工艺对养猪废水脱氮处理相比,厌氧氨氧化(Anammox)是一种更为绿色节能的污水生物脱氮工艺,但缺乏成熟的大规模养猪废水处理的工程应用案例.因此,本研究开展厌氧氨氧化技术应用于猪场废水处理的中试项目,采用一体化集... 详细信息

与传统硝化-反硝化工艺对养猪废水脱氮处理相比,厌氧氨氧化(Anammox)是一种更为绿色节能的污水生物脱氮工艺,但缺乏成熟的大规模养猪废水处理的工程应用案例.因此,本研究开展厌氧氨氧化技术应用于猪场废水处理的中试项目,采用一体化集装箱式组合工艺,主要包括前置反硝化池、亚硝化池、亚硝化-厌氧氨氧化池(PN-A池).结果表明,中试设备稳定运行阶段,处理规模为2 m^(3)·d^(-1),总氮去除率为93.93%±0.44%,有机物(以COD计)去除率为84.43%±0.84%,表现出良好的脱氮除碳能力.高通量测序分析结果表明,Nitrosomonas为系统中主要的好氧氨氧化菌,在亚硝化池和PN-A池都有显著富集,其相对丰度最高可达7.50%;亚硝化池亚硝氮积累率为74.28%,系统能够实现稳定亚硝化.反硝化池中主要的反硝化功能细菌为Thauera和*** Kuenenia是系统中唯一检测到的AnAOB,只存在于PN-A池中,稳定运行期间其在填料上的相对丰度较悬浮污泥中的相对丰度高0.76~10.95倍.综上所述,厌氧氨氧化一体化工艺适用于养猪废水处理且具备良好脱氮效能,研究结果对厌氧氨氧化技术更大规模应用于养殖废水处理具有工程指导意义.

关键词：养猪废水厌氧氨氧化(Anammox) 中试规模微生物组脱氮除碳

植物根系内皮层凯氏带形成的分子机制及对矿质养分转运调控综述

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浙江大学学报(农业与生命科学版) 2024年

作者：肖伊辉冯志航赖雨秋陈慧婷李保海浙江大学环境与资源学院浙江省农业资源与环境重点实验室

植物依靠根部从土壤中吸收水分和矿物质养分，以确保其生长发育。为了应对土壤环境的多样性，植物在根系内皮层细胞的细胞壁中形成一种可封闭临近内皮层细胞间隙的疏水性指环状结构——凯氏带。作为选择性吸收土壤溶液中水分与养分的质... 详细信息

植物依靠根部从土壤中吸收水分和矿物质养分，以确保其生长发育。为了应对土壤环境的多样性，植物在根系内皮层细胞的细胞壁中形成一种可封闭临近内皮层细胞间隙的疏水性指环状结构——凯氏带。作为选择性吸收土壤溶液中水分与养分的质外体运输物理屏障，凯氏带不但阻隔了土壤中有害物质经由质外体途径自由扩散进入中柱，还可以限制维管组织内的矿质养分流失。。近十几年来许多学者对凯氏带这个特殊结构开展了大量研究并取得了突破性进展，挖掘出一系列参与凯氏带形成的关键基因与分子调控途径，并揭示了凯氏带控制植物根系矿质养分运输的规律。本文针对这些进展系统总结了凯氏带结构特征和功能及相应的研究方法，重点梳理了凯氏带形成的3条分子途径和对不同植物矿质养分转运的调控规律，并展望了根系凯氏带结构及其在作物矿质养分转运调控中的研究趋势。

关键词：凯氏带质外体运输质外体屏障养分转运

黄海及长江口4种新型农药分布特征与生态风险评估

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海洋环境科学 2024年第4期43卷 534-542页

作者：李亚楠刘琳何秋生唐建辉太原科技大学环境与资源学院山西太原030024 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266071 山西职业技术学院山西太原030024 中国科学院烟台海岸带研究所、中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室、山东省海岸带环境过程重点实验室山东烟台264003

由于防治植物病虫害的高效性,农药被广泛地应用于农林业的各类生产活动中,由此也带来了一系列的环境问题。某些传统有机氯农药因其对人类以及生态系统的危害而被禁用,取而代之的新型低毒高效农药的种类和使用量不断增加。本文以黄海及... 详细信息

由于防治植物病虫害的高效性,农药被广泛地应用于农林业的各类生产活动中,由此也带来了一系列的环境问题。某些传统有机氯农药因其对人类以及生态系统的危害而被禁用,取而代之的新型低毒高效农药的种类和使用量不断增加。本文以黄海及长江口海域中4种新型农药:氟乐灵(trifluralin)、毒死蜱(chlorpyrifos)、百菌清(chlorothalonil)和三氯杀螨醇(dicofol)为研究对象,于2017年采集黄海及长江口海域表层海水和沉积物样品,采用气相色谱-质谱联用仪分析了4种新型农药的浓度水平和空间分布,并评估其潜在生态风险。结果表明,黄海及长江口海域频繁检出4种新型农药,毒死蜱和三氯杀螨醇是检出的主要农药,水体(颗粒相与溶解相之和)和沉积物中总浓度范围分别为37.56~418.1 pg/L和215.2~2035 pg/g dw,表明三氯杀螨醇在被禁用之前在中国仍然具有较高的使用量。水体中4种农药的高值区域主要位于北黄海近岸站位和长江口沿岸,整体呈现近岸高、远岸低的空间分布特征,这可能与沿海密切的农业活动排放有关;沉积物中4种农药的高值区域主要位于泥质区。黄海海域4种农药检出浓度普遍高于长江口海域。生态风险评价结果显示,4种农药中百菌清的风险水平高于其他几种,但整体对水生生物的生态风险比较低。

关键词：新型农药黄海及长江口空间分布生态风险

G-四链体二聚体/核酸外切酶Ⅰ辅助信号放大纸芯片检测黄曲霉毒素B1

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分析化学 2024年第8期52卷 1094-1107页

作者：贺璇齐骥余子辉陈燕付秀丽烟台大学化学化工学院中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境工程技术研究与发展中心中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台大学物理与电子信息学院山东农业工程学院资源与环境工程学院

本研究利用DNA四面体（TDN）精准调控识别配体的取向和密度，结合核酸外切酶Ⅰ（ExoⅠ）对单链DNA的特异性切割活性，借助G-四链体（G4）二聚体对硫黄素T(ThT)的荧光增强作用，构建了旋转型纸芯片，用于快速高灵敏检测黄曲霉毒素B1(AFB1... 详细信息

本研究利用DNA四面体（TDN）精准调控识别配体的取向和密度，结合核酸外切酶Ⅰ（ExoⅠ）对单链DNA的特异性切割活性，借助G-四链体（G4）二聚体对硫黄素T(ThT)的荧光增强作用，构建了旋转型纸芯片，用于快速高灵敏检测黄曲霉毒素B1(AFB1)。以含有G4二聚体与AFB1识别序列的单链DNA(G4二聚体探针)为识别探针，其中AFB1识别序列与TDN的延伸手臂链通过碱基互补配对形式结合。当AFB1不存在时，G4二聚体探针上的G4二聚体与ThT结合，体系呈现出较强的荧光信号；当AFB1存在时，AFB1与G4二聚体探针结合，使其脱离TDN。此时，ExoⅠ切割脱离的G4二聚体探针，释放出AFB1, AFB1能够再次与TDN上的G4二聚体探针结合，如此循环，使得TDN上的G4二聚体探针减少，导致体系剩余的G4二聚体减少，荧光强度降低。此旋转型纸芯片在AFB1浓度为0.0001～500 ng/mL范围内具有良好的线性关系，检出限为0.1 pg/mL。将本方法用于花生和红酒样品中AFB1的检测，回收率为85.2%～118.2%。本研究开发的的TDN/G4二聚体/ExoⅠ检测策略显著增强了体系的特异性和灵敏度。

关键词：旋转型纸芯片核酸外切酶Ⅰ G-四链体二聚体 DNA四面体黄曲霉毒素B1

来源：博看期刊

莱州湾区域海洋生态系统中全氟和多氟烷基化合物的分布特征及健康风险评估

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地球化学 2024年

作者：罗意李亚楠董凤凤潘奕陶戴家银唐建辉中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东省海岸带环境过程重点实验室北部湾大学海洋学院平陆运河河口海湾生态系统广西野外科学观测研究站中国科学院大学太原科技大学环境与资源学院上海交通大学环境科学与工程学院

全氟和多氟烷基化合物（PFAS）因其优异的疏水疏油、耐酸耐碱、抗氧化能力和表面活性被广泛应用于生活和生产的各个领域。其中的全氟辛酸（PFOA）等因其对生态系统和人体健康的影响已被列入持久性有机污染物（POPs）清单。全氟聚醚羧酸... 详细信息

全氟和多氟烷基化合物（PFAS）因其优异的疏水疏油、耐酸耐碱、抗氧化能力和表面活性被广泛应用于生活和生产的各个领域。其中的全氟辛酸（PFOA）等因其对生态系统和人体健康的影响已被列入持久性有机污染物（POPs）清单。全氟聚醚羧酸（PFECAs）作为PFOA的替代产品开始被生产和使用。莱州湾是我国近海水体中PFOA浓度最高的海域之一，但PFOA及PFECAs在莱州湾区域海洋生态系统中的分布特征缺乏系统研究。本研究以莱州湾区域3个不同海域（莱州、龙口、长岛）的海洋生态系统为研究对象，分析了17种传统PFAS、5 种全氟聚醚磺酸（PFESAs）和12种全氟聚醚羧酸（PFECAs）在海水、沉积物和生物中的分布特征，并评估了它们的健康风险。结果表明，海水、沉积物和海洋生物中∑PFAS浓度呈现莱州>龙口>长岛的规律。PFOA为各个地区水体、沉积物、浮游生物中最主要的PFAS，但无脊椎动物中除了PFOA外，短链的全氟-2-甲氧基乙酸（PFMOAA）浓度也很高，鱼类中长链PFAS(C8～C12全氟羧酸)浓度很高。总体上，长链PFAS的生物富集因子（BAF）高于短链(其中全氟十一烷酸（PFUnDA）的BAF最大)，但是无脊椎动物体内高浓度PFMOAA导致其BAF较高。PFAS人体暴露风险结果表明，摄食莱州湾及周边各个地区的水产品均存在不同程度的潜在健康风险。

关键词：莱州湾海洋生态系统全氟和多氟烷基化合物分布特征健康风险评估

神农架大九湖湿地摇蚊群落组成及其环境指示意义

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湖泊科学 2024年第1期36卷 286-297页

作者：申声曼曹艳敏侯桂林潘登陈旭王松波中南民族大学资源与环境学院资源转化与污染控制国家民委重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉) 流域关键带演化湖北省重点实验室武汉430074

泥炭地是一种水-陆过渡型的湿地生态系统。水体沼泽化过程中,植被等生物群落也随之改变,进而影响泥炭地碳埋藏和发育过程。作为泥炭地生态系统重要的次级生产者,摇蚊群落结构变迁可以为追溯泥炭地环境演变和发育历史提供关键线索。泥炭... 详细信息

泥炭地是一种水-陆过渡型的湿地生态系统。水体沼泽化过程中,植被等生物群落也随之改变,进而影响泥炭地碳埋藏和发育过程。作为泥炭地生态系统重要的次级生产者,摇蚊群落结构变迁可以为追溯泥炭地环境演变和发育历史提供关键线索。泥炭地在发育过程中将经历各种不同阶段,然而,现有的泥炭地摇蚊群落调查仅限于泥炭生境或泥炭地中开阔水域,较短的生境梯度不足以提供更为全面的摇蚊群落变化信息。神农架大九湖湿地包含泥炭地、湖泊、临时性水体等多种生境,本研究选择该湿地公园作为研究区域,通过采集不同生境的表层沉积物及水体样品,提取底泥亚化石摇蚊头壳,分析大九湖湿地中不同生境下的摇蚊群落结构差异,并对其与环境因子间的关系进行探讨。结果表明:1)大九湖湿地不同生境中摇蚊优势种迥异,泥炭藓藓丘生境中Limnophyes、Psilometriocnemus、Pseudosmittia等半陆生种类为主要优势种,湖泊生境中则以典型静水种Polypedilum nubeculosum-type为主要优势种,而过渡性水域(泥炭地洼地、沟渠及水洼生境)中,静水种与半陆生种共存;2)烧失量、水位埋深和p H是塑造不同生境类型下摇蚊群落结构的显著环境因子,水文条件主要通过改变碳积累过程等其他环境条件间接影响生物群落组成;3)沿水生-半陆生生境梯度,有机质含量和类型均发生显著变化,而摇蚊群落也由静水种、静水/半陆生共存转变为以半陆生种为主,摇蚊群落对生境变化表现出良好的响应过程。本研究揭示了不同生境条件下摇蚊群落的结构差异及影响摇蚊群落结构的潜在因子,为未来基于摇蚊的长时间尺度上泥炭地发育过程分析提供参考依据。

关键词：摇蚊泥炭地水位埋深碳累积大九湖湿地

营养物质添加对黄河口潮滩湿地脱氮过程的影响

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环境科学学报 2024年

作者：赵春宇尹涵宇张芬王文彬张晓黎赵逸昳德州学院生态与资源环境学院中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东第一医科大学公共卫生与健康管理学院

为探究人类活动引起的营养物质输入对湿地土壤脱氮过程的影响，采集黄河口芦苇湿地土壤进行加富盆栽实验，测定并分析了土壤反硝化（DNF）速率和厌氧氨氧化（AMX）速率、功能基因丰度、酶活性及理化因子等指标的变化.结果发现，不同营... 详细信息

为探究人类活动引起的营养物质输入对湿地土壤脱氮过程的影响，采集黄河口芦苇湿地土壤进行加富盆栽实验，测定并分析了土壤反硝化（DNF）速率和厌氧氨氧化（AMX）速率、功能基因丰度、酶活性及理化因子等指标的变化.结果发现，不同营养物质输入对微生物量碳氮、总有机碳和总氮的含量具有促进作用.与对照组相比，硝酸钾、氯化铵、尿素和凋落物的添加均显著促进了土壤脱氮过程，使脱氮潜力分别提升了51.9%、34.9%、69.5%和97.0%，其中，凋落物的促进作用最显著.凋落物主要通过增加土壤活性有机质含量，并提高反硝化限速环节中亚硝酸还原酶（Nir）的活性，进而对DNF产生促进作用.对AMX而言，凋落物则通过增加土壤铵态氮含量和提高矿化作用关键酶脲酶（UE）活性，为AMX提供反应底物提高其速率.此外，AMX与硝酸还原酶（Nar）之间的显著正相关性表明NO2--N供给可能是制约厌氧氨氧化过程的重要因素.尿素和氯化铵通过提高土壤UE和Nar活性，而硝酸钾通过提高Nar和Nir活性，促进氮形态转化，进而为脱氮过程提供反应底物.综上，外源营养物质输入在一定程度上能促进黄河口芦苇湿地土壤的脱氮潜力，从而减缓未来人类活动导致的近岸富营养化.

关键词：营养物质添加反硝化作用厌氧氨氧化作用影响因素黄河口芦苇湿地