铁细菌对地下水源热泵回灌堵塞的生物化学行为研究

目的探究在地下水源热泵回灌过程中铁细菌的存在对铁锰引起的生物化学行为的影响,进一步发现铁细菌与不同质量浓度的铁锰离子的反应情况,提供解决生化复合堵塞问题的方案.方法以有无铁细菌的含相同质量浓度铁锰回灌水试样进行试验对比,分析铁细菌存在对生化复合堵塞是否有加剧效果,另进一步设置不同质量浓度的铁锰回灌水进行对比试验,观察铁细菌对铁锰离子各自的氧化程度.结果铁细菌的存在明显加剧了纯化学堵塞,随着二价铁离子质量浓度增加,氧化现象更为剧烈,堵塞时间明显提前,而锰离子质量浓度并未过多影响整个生化复合堵塞.结论在地下水源热泵工程中,降低回灌水中铁离子的质量浓度,可以有效防治地下水中铁锰离子质量浓度较高的地区水源热泵回灌堵塞问题.

水淹条件下水稻土中砷的生物化学行为研究进展

水稻土中砷的氧化还原和甲基化等生物化学过程是影响水稻砷毒性的主要作用机制;同时,水淹厌氧条件是驱动水稻土中砷的生物化学过程关键环节,且是导致水稻对砷大量吸收累积的主要原因,对以水稻为主食的人们造成健康威胁。本文综述了水稻土中砷的氧化还原和甲基化现象、砷的生物化学作用机制以及影响水稻土砷迁移转化的关键因素,并探讨了水淹厌氧条件对水稻土砷代谢微生物群落、微生物基因表达水平以及对砷归趋的影响。最后,展望了未来的研究方向,以期识别不同水管理模式下土壤微环境对水稻土中砷代谢微生物群落结构与基因表达水平的影响机制,为深入理解砷的生物化学行为和降低水稻对砷的吸收累积提供科学的理论参考。

地球化学研究与人类疾病——以肺癌的发生与元素生物-地球化学行为周期性变化的关系为例

元素地球化学行为统计上周期性变化的规律研究,衍生出“大凡一切元素的化学行为统计量必呈周期性变化趋势”的科学猜想。用地球化学研究方法,对已发表的各类肺癌、癌旁和正常组织的几十种元素含量的算术平均值数据进行了计算机处理,结果证实了关于元素任意生物-地球化学行为在统计上必定会出现周期性变化的普遍规律,周期性变化趋势尽管有偏差,但和门捷列夫元素周期律基本吻合。研究表明该方法可成功地区分出元素生物地球化学周期性行为-第一电离能型和元素生物地球化学周期性行为-离子型两类元素,后一种类型元素与肺癌关联度较大,在肺组织中的迁移、分布、赋存方式与肺癌的发生有密切的病理学关系。按照系统论的观点,用表征元素生物地球化学行为的重要参数-相似度,和Ni+Cu+Pb/Fe+Zn构建的协变图,成功地划分出肺癌、癌旁和正常组织元素分布的区域。

平原河网河流氮素的环境生物-地球化学行为定量关系及水环境效应

主要讨论了高、中、低悬浮物含量的3类平原河网河流氮素的环境生物-地球化学行为定量关系及水环境效应。春、秋、冬季,作为主航道的高悬浮物含量河流的总氮、有机氮再悬浮速率>反硝化速率和氨化速率,产生水体总氮、有机氮的来源增量效应。冬季至下年度初春,3类河流氮素的氨化速率>硝化速率>反硝化速率,产生水体氨氮、硝氮的来源增量效应。其他季节,各形态氮素均存在去除效应。环境生物-地球化学行为使水体氮素含量呈周期性循环,并在春季至下年度春季完成1个循环周期。水体各形态氮素含量均存在上下限极值,氮素下限极值的存在保证了水生生态系统有充足的有机氮储备和生物可利用氮源的充分供给。

海水颗粒有机碳(POC)变化的生物地球化学机制

海水中颗粒有机碳(POC)的生物地球化学行为是海洋碳循环研究的重要组成部分,近年来的研究取得了重大进展,主要阐述了海水POC生物地球化学研究的概况。海水POC在海洋中的分布受各种物理、化学、生物过程等多种因素的影响。不同海域、不同水层POC的含量与组成差异很大,在水平分布上,近岸高于远海,垂直分布上,表层高于中下层,含量通常为几十到几百个μg/L,主要由陆源碎屑、浮游植物、浮游动物及其新陈代谢产物和死亡残体组成,海水POC可来源于陆源、海源(海洋生物的生产)、海底沉积物的再悬浮以及溶解有机碳(DOC)的转化,其中海源是其主要贡献者。海水POC与生物过程的关系密切,海洋生物既是POC的组成部分也是POC的重要生产者,通过摄食-代谢过程产生碎屑POC,通过垂直洄游促进POC的向下沉降,通过细菌的降解将POC转化为其他形态。POC参与再循环与营养盐(特别是氮、磷、硅)之间有重要的协同作用,生命POC的新陈代谢造成了营养盐浓度的变化,反过来,营养盐浓度的变化又改变了生命POC的组成及数量;无生命的POC一方面在生物及化学作用下分解矿化释放出营养盐,及时补充了水体中氮、磷、硅等生源要素的含量,这在高生产力的珊瑚礁区尤为明显。另一方面,其又通过在沉积物中的矿化,产生吸附位点,吸附营养盐,影响着营养盐在沉积物与水体中的交换。

基质金属蛋白酶与腰椎间盘退变

椎间盘退变是一复杂的生理过程,其确切发生机制尚未阐明。近年来有关椎间盘退变的基础研究表明,椎间盘退变与基质代谢失衡有密切关系,基质金属蛋白酶参与重要作用,并认为椎间盘退变是生物化学行为。本文就椎间盘的结构和特征、基质金属蛋白酶及其对椎间盘退变的作用作一综述。

细菌藿多醇的环境指示作用及其在海洋生态环境重建中的应用

细菌藿多醇(Bacteriohopanepolyols,BHPs)是细菌细胞膜中高度结构变异的五环三萜类化合物,易保存且受成岩作用影响较小,广泛分布于陆地和海洋环境中。BHPs作为一种新型微生物标志物,由于其细菌来源专属性和环境专属性,近年来已在示踪有机质来源、环境演变过程以及反演古环境方面表现出巨大的应用潜力。本文系统分析了近年来全球土壤、沉积物和海水中BHPs的组成、分布和来源,发现热带和温带区域中BHPs的多样性和含量通常高于寒带区域,且由土壤、河流、近海到外海海域逐渐降低。探讨了土壤标志物BHPs、细菌霍四醇同分异构体(BHT-Ⅱ)和35-氨基霍多醇在有机质来源、缺氧环境、厌氧氨氧化和甲烷氧化活动方面的环境指示作用及在海洋生态环境重建中的应用,以期为示踪海洋生态环境变化提供新指标和新途径。

北冰洋CH_4研究进展

甲烷（CH4）是一种重要的温室气体,工业革命以来,大气中CH4浓度已增长了2～3倍。北冰洋沿岸冻土地带和冰川地质区域下埋藏了巨量的CH4储量,在全球气候变化背景下,北冰洋快速增长的CH4释放通量和可能产生的后果引起了人们的广泛关注。综述了北冰洋CH4的研究现状,着重介绍了北冰洋CH4的分布特征、通量及其生物地球化学行为,最后探讨了该研究领域中存在的问题。

长江口邻近海域表层沉积物中的细菌藿多醇及对低氧区的响应判别

作为新型细菌生物标志物的细菌藿多醇(bacteriohopanepolyols,BHPs)在有机质来源追踪和环境变化响应等方面有明确的指示作用.本文应用高效液相色谱串联大气压化学电离源质谱法(HPLC-APCI-MS)分析,在解析长江口邻近海域表层沉积物中BHPs的组成、分布和来源特征基础上,探讨了BHPs对长江口邻近海域季节性低氧的指示作用.结果表明,长江口邻近海域表层沉积物中共检测出12种BHPs,其含量范围(以TOC计)为3.79~269μg·g^(-1).BHPs以细菌藿四醇(bacteriohopanetetrol,BHT)、2-甲基BHT、氨基BHPs和腺苷藿烷及同系物为主要组分,分别占总量的40%、22%、12%和4%.各组分含量及相应指标呈现出明显的空间变化趋势,其中,主要来源于海洋自生来源的BHT呈现明显的"离岸增加"趋势;主要为陆源贡献的腺苷藿烷等土壤标志物BHPs呈现明显的"离岸降低"特征.Rsoil指数呈现出与腺苷藿烷等土壤标志物BHPs相似的空间分布格局,其陆源有机质贡献从近岸的61.5%下降至外海的1.66%,表明长江口邻近海域近岸有机质主要为陆源输入,而外海主要为海源贡献.细菌藿四醇同分异构体BHT-Ⅱ来源于厌氧氨氧化细菌,其相对含量的高值区与长江口低氧区分布相一致,且与底层水溶解氧(DO)含量呈显著负相关,表明低氧环境有利于BHT-Ⅱ的生成,BHT-Ⅱ可用于指示海洋低氧区环境特征.