微生物细胞传感器及其构建研究进展

微生物细胞传感器是以微生物细胞作为生物敏感元件,可以快速地感应和监测环境中的总毒性以及各类污染物.经过几十年的发展,微生物细胞传感器从最初的仅仅利用发光菌这种非特异性的报告菌株发展到对微生物细胞进行基因水平上的遗传改造构建特异性的报告菌株.有关该领域研究的报导越来越多,本文重点综述了微生物细胞传感器报告菌株构建方面的研究进展情况,介绍了基因表达调控元件的选择和各种类型的报告基因,污染物诱导报告基因表达的机制,以及报告菌株后期的固定化和生物芯片技术,并对其今后的发展趋势进行了展望.     

生物监测在水环境污染监测中的现状与展望

本文介绍了水质生物监测的定义、原理及其特点和主要方法:生物群落法、细菌学检验法、水生生物毒性试验、生产力测定法、微型生物监测、分子生态毒理学方法、硝化细菌测试法、幼虫变态实验、发光细菌毒性检测法、生物传感器、DNA生物传感器、聚合酶链反应技术,展望了生物监测的应用前景。     

用于食品安全检测的生物传感器的研究进展

生物传感器特异性好、分析速度快、成本低，在食品安全检测领域有着重要的应用价值。该文介绍了电化学、光学、压电和量热生物传感器在食品安全检测中的应用，包括致病菌、抗生素残留、生物毒素和农药残留检测，指出了目前研究中需要解决的问题并展望了未来发展方向，认为高灵敏度、集成化、微型化、多功能化等是未来用于食品安全检测的生物传感器的发展趋势和重点方向。它在食品污染物的快速实时及特异性检测方面有着广阔的应用前景。     

碳点合成及用于检测汞离子的碳点荧光传感器研究进展

汞离子（Hg2+）是出现频率最高、毒性最强的重金属污染物之一，由于具有持久性、易迁移性、易富集性等特点，会严重破坏农作物的生长环境，影响农作物的发育，进一步威胁农产品的质量安全和人类身体健康。传统的Hg2+检测方法存在仪器耗资昂贵、操作要求高等局限。而荧光法操作简便，灵敏度高。其中，荧光探针是影响荧光分析性能的关键因素。碳点（CDs）具有制备简单、荧光效率高、生物相容性好等优点，基于CDs构建的荧光传感器在农业信息感知领域引起了广泛的关注。该研究主要综述了合成CDs的生物质来源及其构建的传感器在农业传感领域的应用，以及基于CDs构建的荧光猝灭型、荧光增强型、比率型荧光传感器在Hg2+检测方面的应用。分析了基于CDs构建的荧光传感器在农业传感领域的瓶颈问题及发展趋势，指出开发便携式设备实现Hg2+或多组分的同时、快速、可视化检测是本领域的发展方向之一。     

土壤重金属有效态含量检测与监测现状、问题及展望

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前广泛采用的全量检测法并不能准确地反映土壤重金属的生物毒性。为了更好地了解土壤重金属的污染情况及其生物毒性,需快速有效检测土壤重金属的赋存形态及有效态含量。本文介绍了土壤有效态重金属的定义及其在土壤-有机体系统中的转移;并结合国内外相关研究领域的文献资料,按检测对象将土壤重金属有效态的检测方法分为直接检测方法(化学检测方法和物理检测方法)和间接检测方法(生物指示法),系统阐述了化学检测方法中的浸提法,物理检测方法中的梯度扩散薄膜技术和光谱分析法,及生物指示法中的指示植物检测法、微生物检测法和动物检测法的研究进展、适用范围及优缺点,概括了目前检测方法存在的主要问题是不能同时满足大面积监测和精确检测两个方面。并指出快速、大面积、原位测定污染物种类和含量,采取相应措施保障粮食安全及人类身体健康是目前迫切需要解决的问题。本文将土壤-植物-人作为一个整体,了解重金属有效态在该系统中的迁移富集机理,认为在此基础上选择合适的数据处理方法及建模参数,结合遥感、地理信息系统和全球定位系统对土壤重金属污染进行原位立体监测,是未来土壤重金属有效态含量检测与监测研究的主要发展方向。     

植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展

阐述了植物和微生物降解环境中石油污染物及PAHs的重要作用和最新进展。国内外大量实验室研究表明,不同植物和微生物(细菌、真菌和放线菌)联合修复石油污染土壤均得到了较为理想的效果,在某种程度上微生物菌群要优于单一菌株;土壤中植物根系与微生物形成根际效应对污染物的降解起到了促进作用;生物表面活性剂较合成表面活性剂具有更好的生态适宜性和石油污染土壤修复能力;土壤中多组分污染物共同修复虽处于起步阶段,其作用机理也有待进一步研究,但是,发展前景值得期待。目前该领域的研究仍存在一些问题有待解决:植物–微生物菌群降解石油污染物过程中,微生物菌群间协同和竞争机制及试验结果的可重复性尚需证实;实验室研究与大田环境条件的差异,使得目前的研究成果尚需田间试验的验证和支持;根据土壤类型和气候特点,研究极端(高含盐量;氮、磷等营养元素缺乏;低温)条件下的石油高效降解菌株/群,制备有效的便于大田应用的固体菌肥意义重大;同时在确定石油污染物对环境致害的限值的基础上,建立石油污染土壤评价体系也势在必行。     

废弃农药厂污染场地浅层地下水生态毒性诊断研究

选择大型溞、斜生栅藻、发光菌为试验生物,对某废弃农药厂污染场地4个不同区域土壤剖面浅层地下水编号为CP01、CP02、CP03、CP04的4种水样进行了急性毒性试验,同时对水样进行了化学分析。结果表明,4种水样对大型溞的24h-EC50分别为0.29%、5.12%、0.83%、1.99%;对斜生栅藻的96h-EC50分别为11.04%、50.44%、12.21%、41.66%;对费舍尔弧菌的发光抑制率分别为95%、66%、88%、75%。化学检测结果表明,CP01中的主要污染物为苯系物与少量烷烃、烯烃类多种物质,CP02中的污染物质只有少量二氯甲烷与1,2-二氯乙烷两种物质,CP03、CP04中的主要污染物为苯系物与烷烃多种物质。毒性试验结果与化学检测结果具有较好的相关性,3种试验生物的毒性效应结果相一致。该研究方法简单快速,可以用于污染场地水样污染毒性诊断,快速筛选出敏感区域,同时提供污染物质的联合毒性基础数据,为场地进一步危害识别与风险评估提供依据。     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

生物传感器在农药残留检测中的应用

农药的广泛使用需要可靠的工具对其进行监测，从而保护人类和环境安全。传统的分析方法由于繁琐耗时或仪器的昂贵有其局限性。生物传感器是一种以生物活性单元为敏感元件，结合化学、物理转换元件，对被分析物具有高度选择性的仪器，可以用来检测农药残留等污染物。该文综述了近年来生物传感器在环境、食品和农产品农药残留检测中的研究进展。     

环境中生物质炭稳定性研究进展

生物质炭是生物质在厌氧或缺氧条件下高温裂解得到的炭质材料,由于其具有储碳、固定土壤污染物和废弃物资源化等优点,正被越来越广泛地应用于农业和环境等领域。生物质炭在环境中的稳定性决定了其环境效应的稳定性,是评价生物质炭环境功能及环境意义的重要方面。本文主要论述了生物质炭在环境中可能经历的物理、化学和生物分解三大作用过程及其影响因素,同时分析了生物质炭自身性质与其在环境中稳定性的关系;指出物理破碎作用、物理迁移作用、化学溶解作用、化学氧化作用、生物分解代谢作用、以及生物质炭自身性质共同影响了生物质炭在环境中的稳定性。提出了以下几点值得重点关注的研究方向:(1)水流作用下生物质炭微粒的释放、迁移行为及其影响因素,(2)生物质炭自身的氧化还原活性与其在环境中的化学氧化作用之间的关系,(3)植物根际圈内生物质炭的物理、化学和微生物分解作用。系统而深入地研究生物质炭在环境中的作用过程有利于完善人们对生物质炭流失过程的认识,从而更全面地了解生物质炭在环境中的稳定性。     

Chromium and arsenic in contaminated soils (Review of publications)

In the last decades, the chromium clarke in the world’s soils has been revised and reduced; at present, it is equal to 70 mg/kg. No maximal permissible concentration is accepted for the total chromium content in the soils of Russia; it appears reasonable to use the Western European and North American standards in Russia and to take the average value of the maximal permissible concentration equal to 200 mg Cr/kg. Chromium toxicity depends on its oxidizing status. The hazardous effect decreases with the reduction of Cr(VI) to Cr(III). There are various chemical reducers of Cr(VI), including sulfides, dissolved organic substance, aqueous Fe(II) and minerals enriched in Fe(II), and Fe(0). As-containing ore tailings represent a powerful source of technogenic arsenic. Significant environment contamination with natural As is registered in a number of Asian countries. The maximal permissible concentration of total arsenic is equal to 2 mg/kg in Russian soils; it is probably underestimated, because it is lower than the As clarke in soil (5 mg/kg). The approximately permissible concentration (APC) values for As look more reasonable. Arsenic toxicity depends on its oxidation degree: As(III) is 2–3 times more toxic than As(V).     

应用灰色系统理论评判板栗生态环境

本文应用灰色关联度分析了河北省板栗生态环境，将生态环境分为4个区。分析结果与原模糊聚类分析结果相似，是一种比较科学、简便易行的综合评价方法。     

樟子松热解生物油提质工艺系统能值分析

生物质热解提质制高品位生物油技术是当前研究热点,该文基于能值投入产出结构和能值指标,考虑环境因素,运用能值分析方法对樟子松快速热解催化加氢提质(方案1)和超临界乙醇提质(方案2)制高品位生物油系统进行综合评价,并分别从生产效率、自然环境支持力以及可持续性3个角度进行对比。结果表明,在生产等量燃料情况下,方案2消耗的太阳能更少,效率更高,但在人类社会投入及总投入方面方案1少于方案2,方案1系统的可再生率更高,对环境的压力更小,可持续性更好,工艺更受环境支持。该文为提高生物质热解提质制生物油系统的综合性能提供理论依据。     

河北省水环境承载力动态变化分析

水环境承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种资源承载力的重要组成部分，是制约人类社会发展的“瓶颈”，是决定人类经济社会发展速度和规模的重要因素。用层次分析和模加和的方法分析河北省水环境承载力的动态变化，实现水资源的可持续利用。     

二元含Hg(Ⅱ)重金属混合物对发光细菌的联合毒性

本文采用二次二因子回归通用旋转组合实验设计,以明亮发光杆菌(photobacterium phosphoreum)T3变种作为毒性测试物种,研究Hg2 Pb2 、Hg2 Cd2 和Hg2 Cr6 等二元含Hg(Ⅱ)重金属混合物的联合毒性作用和主因子作用,建立了3个相应的数学模犁.结果表明,Hg2 、Pb2 、Cd2 与Cr6 对明亮发光杆菌的毒性有显著的正效应.3个含Hg2 二元重金属混合物对发光细菌的联合毒性作用不同,总体上Hg2 与Pb2 以协同作用为主,Hg2 与Cd2 为相加作用,而Hg2 与Cr6 以拮抗作用为主.从单因子作用效应的角度看,3个混合物中对发光细菌的毒性Hg2 大于另一重金属,即Hg2 为主因子.发光细菌法作为一种快速、操作方便、成本低廉的生物监测方法,将在农产品污染物毒性评价和农产品安全快速检测中有着广泛的应用前景.     

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤环境因子对植被分布影响研究

湿地植被生长的影响因素包括非生物因素和生物因素两部分。其中,非生物因素中对湿地植被格局影响较大的主要是水文和土壤环境因子,也是当今湿地生态水文过程研究的热点和重点。通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:不同植被群落下的全氮含量有明显差异,依次为苔草带藜蒿-狗牙根带芦苇-苔草带苔草-虉草带;总有机碳与全氮含量大小在不同植被群落带的分异趋势相同,二者存在极显著相关关系;土壤全磷含量随植被群落不同的变化规律不明显;随植被群落带离湖泊水体距离逐渐减小,土壤中速效钾含量有增大的趋势,但程度较小。鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳与全氮、有效磷呈极显著相关关系,土壤含水量与土壤有效磷呈显著负相关关系,有效磷与全氮呈极显著相关关系。土壤含水量是影响鄱阳湖湿地研究区植被分布的最主要因素,土壤pH、全钾含量也是影响湿地植被分布的重要土壤环境因子。     

Origin and growth mechanisms of the sulfated crusts on urban limestone

Building stone surfaces exposed to the urban environment are subjected to rapid and differentiated deterioration, due to various chemical and physical attacks. Apart from a chemical deterioration below the sufated crusts, which mainly grow outwards at the unaltered gypsum/carbonatic rock interface, another physical deterioration was observed. The latter is, at times, even more important than the rapid chemical attack typical of the zones which are subjected to heavy washing by rainwater. The formation and growth of three different kinds of deterioration layers are discussed with reference to the main kinds of deterioration characterized by white, grey and black external appearance. Analyses of airborne particulate matter and of deterioration layers of urban monuments led to the conclusion that not all the gypsum of crusts which can be observed on marble monuments is derived from the transformation of the underlying rock, but it is also partially transported by aerosols.     

连作年限对植烟根际土壤化感物质积累的影响——以湖北黄棕壤烟田为例

为明确烤烟不同连作年限对土壤化感物质积累的影响,以湖北典型的植烟黄棕壤为例,采用甲醇提取–乙酸乙酯3次萃取-GC-MS检测方法,分析其根际土壤中化感物质的组成和含量。结果共检测出化感物质5类13种,其中邻苯二甲酸、对羟基苯甲醛和邻苯二甲酸二异辛酯等在以往植烟土壤研究中未见报道;化感物质含量随连作年限的延长呈增加趋势,与种植1 a相比,烤烟连作10 a后,邻苯二甲酸,苯甲酸,对苯二甲酸,邻苯二甲酸二异丁酯,邻、对二叔丁基苯酚含量和3-甲氧基-4-羟基苯甲醛的含量均增加10倍以上,从而可能降低烟叶产质量。     

基于3S技术的开孔河流域人居环境适宜性评价

该文以开孔河流域为研究区,选择地形地貌、气候、水文、植被、土地利用/土地覆盖等自然生态环境因子,运用3S技术,在1 km×1 km的栅格尺度上,进行投影转换、遥感解译、信息提取与分析,定量定性地反映了开孔河流域人居环境适宜性的空间规模与分布特征。结果表明:1)开孔河流域的人居环境指数介于4.4~83.9之间,人居环境适宜性从研究区中部平原区向西北天山高山区和东南塔克拉玛干沙漠区逐渐递减,研究区内大部分地区的人类生产活动受到自然条件的约束与限制。2)根据适宜性指数的大小整个开孔河流域可分为高适宜区、适宜区、一般适宜区、不适宜区以及最不适宜区5个区域,其面积分别为124、2456、2 526、23 104、46 301 km~2,分别占全研究区面积的0.2%、3.3%、3.4%、31%、62.1%。3)高适宜区、适宜区与一般适宜区的面积总和占整个研究区总面积的6.9%,而研究区总人口的98.8%居住在这6.9%区域内。不适宜区与最不适宜区面积总和占研究区总面积的93.1%,总人口的1.2%分布在这93.1%的区域内。研究结果表明,开孔河流域自然环境极其恶劣,生态环境质量相当脆弱,大部分地区受到自然环境条件的制约。所以在今后的发展规划当中需要结合当地自然环境情况与自然资源承载力,合理的进行城市规划与新农村建设。     

Copper toxicity and chemistry in the environment: a review

Copper compounds have been widely used in industrial processes and agriculture. As a result, elevated Cu concentrations can be found in certain areas of the biosphere. To better understand the toxicity of Cu to organisms it is necessary to understand the mechanism by which Cu influences biological and chemical processes in the environment. This review will examine Cu toxicity, microbial resistance mechanisms and factors influencing Cu speciation and toxicity in the environment