黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探     

刘佳  孙元  任桂平  鲁安怀  李艳  丁竑瑞 《岩石矿物学杂志》2020,39(1):96-104

在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 mV提升至426. 59 mV,提升比率达130%,最大输出功率由8. 376 9 mW/m^2提升至12. 096 8 mW/m^2,为原体系的1. 44倍。实验研究表明,海水透光层悬浮矿物能有效参与并促进微生物胞外电子传递过程,为后续深入研究基于电子能量传递利用的半导体矿物-微生物协同作用以及元素循环调控机制奠定初步基础。  相似文献   

NaHSO3对两种微藻生长及胞外多糖和藻胆蛋白含量的影响     

梁英  闫译允  黄徐林  田传远  胡乃霞  王帅 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,(1):21-29

本文研究了0.25~3 mmol/L浓度的NaHSO3对紫球藻(Porphyridium violaceum)和0.06~0.96 mmol/L浓度的NaHSO3对蓝隐藻(Chroomonas placoidea)的叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率Fv/Fm、相对电子传递速率rETR、光化学淬灭qP、非光化学淬灭NPQ)、细胞密度、干重、胞外多糖和藻胆蛋白含量的影响。研究表明,较低浓度的NaHSO3对紫球藻和蓝隐藻的生长及活性物质积累有促进作用,2种微藻进行生长和活性物质积累的最适NaHSO3浓度分别为0.5和0.12 mmol/L,此条件下,实验结束时,2种微藻的Fv/Fm、rETR、qP、细胞密度、干重、胞外多糖和藻胆蛋白含量均达到最大值,显著高于对照组。其中,紫球藻的最终细胞密度、干重、胞外多糖和藻胆蛋白含量分别比对照组增加了36.0%、19.1%、71.8%和69.0%。蓝隐藻的上述参数在NaHSO3浓度为0.12 mmol/L时则比对照组增加了60.8%、45.4%、60.0%和53.1%。另一方面,NaHSO3浓度为2~3 mmol/L时显著抑制紫球藻生长及活性物质积累,NaHSO3浓度为0.48~0.96 mmol/L则不利于蓝隐藻生长及活性物质积累。研究结果表明,适合紫球藻和蓝隐藻生长及胞外多糖和藻胆蛋白积累的最佳NaHSO3浓度分别为0.5和0.12 mmol/L,该研究为2种微藻的开发利用提供了理论依据。  相似文献   

饲料中添加芽孢杆菌组分对凡纳滨对虾幼虾生长、能量代谢和抗WSSV能力的影响     

单洪伟  于鹏  刘宽  于明超  马甡 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,(1):30-38

以凡纳滨对虾(Litopnnaus vannamei)幼虾为实验动物,在其基础饲料中分别添加芽孢杆菌(Bacillus sp.)胞外蛋白粗提物(1.0%,胞外蛋白组)、胞内多糖粗提物(1.0%,胞内多糖组),以基础饲料为对照组饲料,进行为期28d的养殖实验,探讨芽孢杆菌胞外蛋白和胞内多糖粗提物对幼虾生长、能量代谢及抗病能力的影响。研究表明,芽孢杆菌2种粗提物对凡纳滨对虾的生长和成活率影响不显著(P>0.05)。饲喂2种粗提物影响了凡纳滨对虾肝胰腺和肌肉中能量代谢相关酶活力。胞外蛋白组肝胰腺中磷酸果糖激酶(PFK)、乳酸脱氢酶(LDH)活力在养殖实验前期显著高于对照组(P<0.05),而肌肉中PFK、LDH活力显著低于对照组(P<0.05);胞内多糖组肝胰腺中己糖激酶(HK)活力及肌肉中PFK、LDH活力显著低于对照组(P<0.05)。饲喂2种粗提物均显著提高了凡纳滨对虾肌肉中琥珀酸脱氢酶(SDH)活力和肝胰腺中电子传递系统(ETS)活力(P<0.05),胞外蛋白粗提物对肝胰腺中的SDH活力也有显著的提高作用(P<0.05)。饲喂2种粗提物显著降低了凡纳滨对虾肝胰腺及肌肉组织中脂肪酸合酶(FAS)含量(P<0.05)。此外,饲喂2种粗提物均会显著提高凡纳滨对虾肠道蛋白酶活力(P<0.05),而胞外蛋白粗提物使凡纳滨对虾肠道脂肪酶活力显著降低(P<0.05)。白斑综合征病毒(WSSV)感染后,与对照组相比,胞外蛋白组和胞内多糖组凡纳滨对虾半致死时间分别延长了26.19%和7.14%。根据以上结果推测,芽苞杆菌2种粗提物能够影响凡纳滨对虾能量代谢水平并提高其抗WSSV能力,且二者之间密切相关。  相似文献   

透明胞外聚合颗粒物碳输运新途径   总被引：2，自引：1，他引：1  

孙军  郭聪聪  张桂成 《海洋学报》2019,41(8):125-130

目前大家普遍认为，透明胞外聚合颗粒物(Transparent Exopolymer Particles，TEP)因其独特的凝聚效应导致碳通量向海底输出。但是，近几年的研究表明TEP不仅影响了碳沉降途径，其本身能够悬浮甚至向海水表层迁移，导致其在海洋微表层(Surface Micro-layer, SML)积累，最终显著影响海洋表层碳通量。TEP和其他颗粒物聚集形成凝聚物后，其运动趋势则由凝聚物中TEP的含量占比，即最终颗粒物密度所决定。一个新的值得注意的现象是，密度低的TEP通过与其他微粒聚合形成表面活性物质(Surface-active Substances, SAS)，会在海洋–大气界面形成薄膜，显著影响海–气CO₂交换通量，甚至对全球气候变化造成影响。  相似文献   

Cu2+对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响     

李姗姗  朱四富  马丙瑞  于娜玲  赵长坤  信帅帅  潘云浩  吴淑妍  武原原  高孟春 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,(2):107-115

研究了长期暴露条件下Cu2+对序批式反应器(SBR)性能及其活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,进水中加入10 mg·L-1的Cu2+后,在SBR运行的第16~55天,COD和NH+4-N的去除率保持稳定;在第56~75天,COD和NH+4-N的平均去除率与进水Cu2+浓度为0 mg·L-1时相比分别下降了3.88%和6.41%。浓度为10 mg·L-1的Cu2+长期作用下,活性污泥中EPS、松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量及LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)含量增加。傅里叶变换红外光谱分析表明10 mg·L-1 Cu2+的长期暴露导致TB-EPS中PN的C=O键、N-H键和C-O键相对含量降低。X射线光电子能谱(XPS)测试结果显示在10 mg·L-1 Cu2+长期暴露条件下,LB-EPS和TB-EPS中元素Cu和O百分含量增加。  相似文献   

太平洋深海沉积物来源的菌株Tenacibaculum sp.HMG1对孔雀石绿降解特性的研究     

曲武  洪国粦  赵晶 《海洋学报(英文版)》2018,37(6):104-111

本文在太平洋深海沉积物中分离得到一株孔雀石绿降解菌株，鉴定命名为Tenacibaculum sp.HMG1。通过菌株生长实验和高效液相色谱的研究表明， HMG1菌株可以在20 mg/L的孔雀石绿中维持较快的生长速率，并且在12 h内可降解98.8%的孔雀石绿，这证明该菌株具有很高的孔雀石绿耐受能力和降解活性。通过基因组测序在HMG1菌株发现一条过氧化物酶基因可能参与了孔雀石绿的降解，随后利用原核表达获得了相应的重组蛋白。实验表明，该重组过氧化物酶具有极强的活性，可在1000 mg/L的孔雀石绿中发挥降解功能。本文利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对孔雀石绿的菌株降解产物和重组酶降解产物进行鉴定，并基于鉴定结果推测了两种降解途径。结果发现两种降解方式存在共同的降解途径。此外，孔雀石绿降解条件的实验结果证明重组过氧化物酶可以在低温（20℃）、复杂的pH值（6.0–9.0）、高盐度（100 mmol/L）、金属离子和EDTA等反应条件下依旧维持很高的孔雀石绿降解活性。以上实验结果表明，HMG1菌株和重组过氧化物酶均在孔雀石绿污染生物修复方面具有很大潜力。  相似文献   

东海PN断面透明胞外聚合颗粒物分布特征及来源研究     

舒逸  张桂成  孙军 《海洋学报》2018,40(8):110-119

透明胞外聚合颗粒物（TEP）是凝聚网的重要组成部分甚至核心，在微尺度范围上形成了水环境结构的重要梯度，对于元素地球化学生物循环、碳沉降以及食物网有着举足轻重的作用。本文研究了东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物的分布特征及来源。结果表明:东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物含量介于28~376 μg Xeq./L之间，平均值为（115±67）μg Xeq./L；呈现出明显的夏季 > 冬季 > 秋季 > 春季的季节变化特征以及近岸 > 外海和底层 > 表层的分布趋势。通过对比透明胞外聚合颗粒物分布趋势和硅藻、甲藻分布趋势以及统计分析得出，东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物主要来源于硅藻，甲藻贡献不大；而外海TEP的来源可能主要由超微型浮游植物贡献。  相似文献   

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献   

基于影响因子动态更新的都市圈国土-人口协同模拟     

高位  涂伟  李明晓  方碧宸  陈栋胜  黄正东  贺彪 《地球信息科学学报》2022,24(8):1502-1511

都市圈作为典型的复杂巨系统,其国土、人口、交通等要素呈现出共同演化、协同发展的特征。现有基于元胞自动机的空间模拟方法通常分别进行国土或人口模拟,忽略了国土、人口之间的协同演化,从而限制了模拟性能。本文提出一种影响因子动态更新策略用以表征国土、人口两种要素间的相互作用,拓展经典元胞自动机模型构建协同模拟算法,实现了都市圈国土与人口空间分布态势的精准模拟。本文以深莞惠都市圈为例,对提出算法进行了实验验证。实验结果表明,本文提出协同模拟算法在深莞惠都市圈的国土模拟品质因素为0.274、人口模拟平均绝对百分比误差23.55%,分别优于传统基于随机森林的元胞自动机算法0.24和29.33%;相较于传统模型,在国土模拟中本模型在对于建设用地的模拟准确度提升了约3%,在人口模拟中本模型在对人口高密度的区域模拟误差降低了约6%。本文进一步预测了深莞惠都市圈2030年国土和人口发展空间态势。研究结果可为都市圈重大基础设施选址和发展情景推演提供技术支撑。  相似文献   

基于元胞自动机的崂山林火蔓延模拟     

李鸽  刘潇  朱红春  江涛 《地理空间信息》2021,19(12):37-39

采用流行的林火蔓延模型结合元胞自动机理论,对崂山地区进行了给定气象、地形等参数条件下的林火蔓延情况模拟,模拟过程综合考虑了林火在地形、风、植被等因素影响下的蔓延扩散速度及元胞燃烧状态,最后对模拟蔓延结果的可靠性进行了分析.  相似文献