1、谈谈微生物在氮素循环中的作用。(申卫收)
微生物在氮素循环中占有十分重要的地位，许多氮的转化过程都是由微生物来完成的。氮的主要转化过程包括：
氮素的矿化和固定(Nitrogen mineralization and Ammonium fixation)；
硝化作用（Nitrification）；
硝酸还原作用（Nitrate Reduction）；
反硝化作用（Denitrification）；
固氮作用（Nitrogen fixation）。
有机氮的矿化作用是指土壤有机质碎屑中的氮素，如可溶性氨基酸、短肽、蛋白质和不溶性蛋白质、结构性含氮物质如几丁质和肽葡聚糖以及核酸等，在土壤动物和微生物的作用下，由难以被植物吸收利用的有机态降解转化成可被植物吸收利用的NH4+的过程。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性，是生态系统氮素循环最重要的过程之一。生态系统土壤氮矿化受土壤有机质、土层深度、pH值和盐碱度等土壤理化性质影响，也受凋落物、群落类型和植物组成的影响，如凋落物基质C/N比，凋落物质量，还受土壤动物与土壤微生物的影响。
氮素固定过程是将NH4+结合成氨基酸的过程。该过程取决于微生物生长时对氮的需求，也与基质碳的有效性和非生物参数紧密相关。真菌的C, N比较大，一般范围变动于15:1-4.5, 1，而细菌的C, N比较小，变动范围通常在 3, 1-5, 1之间。业已证明，土壤微生物的C, N比通常为5, 1-8, 1。
硝化作用就是把氨转化为硝酸盐的过程，这个过程是通过微生物来实现的。首先由亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）把氨转化成亚硝酸盐，再由硝化杆菌属（Nitrobacter）把亚硝酸盐转化为硝酸盐。这两类细菌是专性需氧微生物，在大多数生长环境中它们是生长在一起的，由于亚硝酸盐到硝酸盐的转化速度很快，因此亚硝酸盐的含量很低。影响硝化作用的因素有土壤酸度、通气性、湿度和温度。
硝酸还原作用是同硝化作用相反的过程。一些细菌、真菌和蓝细菌在氨基酸和蛋白质的合成过程中，将NO3-还原成-NH2 。亚硝酸盐和羟胺（NH2OH）是其中间产物；O2不抑制该过程。但NH4+的存在或还原性含氮有机代谢物会抑制这个过程。
微生物将NO3-还原成NO2-,并进一步还原为逸散到大气中的气态的N2O和N2的过程称为反硝化作用。土壤反硝化作用的产生条件：存在具有代谢能力的反硝化微生物；合适的电子供体；嫌气条件或O2的有效性受到限制；N的氧化物，如NO3-、NO2-、NO或N2O作为末端电子受体。影响反硝化作用速率的因素有土壤硝酸盐含量、碳的有效性、土壤含水量、土壤pH和温度。
在环境中,氮素的主要贮库是以气态氮存在于大气中,约占大气体积的80%.一般来说,存在于大气中的氮素生物是不能直接利用的。因此,氮素循环中最关键的是把气态氮固定下来，成为无机的氮化物。具有固氮作用的微生物只限于原核生物，其中包括各个不同类群的微生物。至今没有见到真核生物能够固氮。
2、试述目前有关有机污染物污染土壤的微生物修复技术。(申卫收)
原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养,包括常量营养元素和微量营养元素。常量营养元素包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等,其中氮和磷是土壤生物治理系统中最主要的营养元素,微生物生长所需的碳、氮、磷质量比大约为120∶10∶1。
生物培养法(Bioculture), 定期向受污染土壤中加入营养和氧或H2O2 作为微生物氧化的电子受体,以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要,提高土著微生物的代谢活性,将污染物彻底地矿化为CO2 和H2O。研究认为,通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取,因为土著微生物已经适应了污染物的存在,外源微生物不能有效地与土著微生物竞争,只有在现存微生物不能降解污染物时,才考虑引入外源微生物。无论选择何种微生物,应首先确定有利于污染物降解菌生长的营养元素的添加率。
生物通气法(Bioventing),是一种强迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少两口井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强排入土壤中,然后抽出,土壤中挥发性的有毒有机物也随之去除。在通入空气时,加入适量的氨气,可以为土壤中的降解菌提供氮素营养,促进微生物降解活力的提高。生物通气法生物修复系统的主要制约因素是土壤结构,不合适的土壤结构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗,具有多孔结构的土壤污染可以采用生物通气法来处理。
生物注射法(Biosparging),亦称空气注射法(Airsparging),即将空气加压后注射到污染地下水的下部,气流可加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。它是在传统气提技术的基础上加以改进后形成的新技术,抽提和通气并用,为微生物的降解作用补充溶解氧,并通过增加及延长停留时间促进生物降解,提高修复效率。当然,这项技术的使用也受到场地的限制,受到岩相学和土层学的影响,一般在处理砂土层土壤污染的效果较好,在处理粘土层的污染物时效果不理想。
农耕法(Land farming),对污染土壤进行耕犁处理,在处理过程中结合施肥、灌溉等农业措施,尽可能地为微生物提供一个良好的生存环境,使其有充分的营养、适宜的水分和pH 值,从而使微生物的代谢活性增强,保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。该方法结合农业措施,经济易行,对于土壤通透性较差、土壤污染较轻、污染物较易降解时可以选用。有机粘土法:这是近年发展起来的一种新的原位处理污染地下水的方法,是一种化学和生物相结合的方法。利用人工合成的有机粘土可有效地去除污染物。带正电荷的有机修饰物、阳离子表面活性剂通过化学键键合到带负电荷的粘土表面上,合成有机粘土,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,粘土上的表面活性剂可以将有毒有机物吸附到粘土上富集,有利于微生物对污染物的原位降解。
原位微生物- 植物联合修复( Phytoremedying),在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物,利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用,从土壤中去除污染物。
异位生物修复技术预制床法( Prepared bed), 在不泄漏的平台上,铺上石子和砂子,将受到污染的土壤以15 —30cm 的厚度平铺其上,并加入营养物和水,必要时也可加一些表面活性剂,定期翻动土壤补充氧气,以满足土壤中微生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液,回灌于该土层上,以便彻底清除污染物。预制床处理是农耕法的延续,但它可以使污染物的迁移量减至最低。
堆肥式处理(Composting piles),在土壤中直接渗入能提高通气保水能力的支撑材料,如树枝、稻草、粪肥、泥炭等易堆腐物质,以提供微生物丰富的营养物质,并使用机械翻动或压力系统充氧,同时加石灰来调节最适pH,使微生物的降解活性大大提高。经过一段时间的发酵处理,可以使大部分污染物降解。经堆肥处理消除污染后的土壤又可返回原地或用于农业生产。
生物反应器(Bioreactor), 生物反应器是一种特殊的反应器,通常为卧式鼓状、气提式,可分批或连续培养,可建在污染现场或异地处理。处理时将污染土壤转移至生物反应器中,加入3 —9 倍的水混合使其呈泥浆状,同时加入营养物质,并在充氧的条件下剧烈搅拌,使微生物与底物充分接触,完成处理过程。处理后的土壤又可通过渗灌系统回灌到土壤中,在回灌过程中加入营养和已经驯化的微生物,并通入氧气,使土壤中的生物降解过程更快。生物反应器的降解条件比较容易控制,可以满足微生物降解所需的最适条件,获得最佳处理效果。
3、试述磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids，PLFA）分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的原理和方法。
磷脂由甘油、2分子脂肪酸和1分子磷酸基团(PO4)组成。脂肪酸特别是磷脂脂肪酸是活细胞的基本组成部分，因为其具有结构多样性，并具有很高的生物特异性，是有用的生物标记物。它可以作为活性微生物生物量的代表，因为生物死后磷酸基团很快就消耗掉了，在贮藏物中也没有发现其存在，在生物量组成中有相对恒定的比例。通过多元统计比较总的PLFA的类型，其在类型上发生变化就意味着在微生物群落上发生变化。特定的PLFA发生变化，可以作为特定生物群变化的指示。
PLFA分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的方法包括：
初提（Initial Extraction）；
1-25g 干土；
氯仿：甲醇：磷酸缓冲液(2.0:1.0:0.8)；
离心，过滤并除去氯仿相；
N2干燥。
脂肪分离（Lipid Separation）；
用固相硅酸提取柱；
用下述化学试洗提分离脂类：
中性脂类使用氯仿；
醣脂类使用丙酮；
磷脂使用甲醇皂化/甲基化（Saponification/Methylation）；
用2M KOH溶解在MeOH；
GC分析（GC analysis）；
气相色谱分离脂肪酸甲脂；
利用标准物确定峰高和出峰时间。
数据分析和解释（Data Analysis and Interpretation）。
多元统计分析数据。
1、谈谈微生物在氮素循环中的作用微生物在氮素循环中占有十分重要的地位，许多氮的转化过程都是由微生物来完成的。
有机氮的矿化作用是指土壤有机质碎屑中的氮素，如可溶性氨基酸、短肽、蛋白质和不溶性蛋白质、结构性含氮物质如几丁质和肽葡聚糖以及核酸等，在土壤动物和微生物的作用下，由难以被植物吸收利用的有机态降解转化成可被植物吸收利用的NH4+的过程。还受土壤动物与土壤微生物的影响。
氮素固定过程是将NH4+结合成氨基酸的过程。该过程取决于微生物生长时对氮的需求，也与基质碳的有效性和非生物参数紧密相关。
硝化作用就是把氨转化为硝酸盐的过程，这个过程也要通过微生物来实现硝酸还原作用是同硝化作用相反的过程。一些细菌、真菌和蓝细菌在氨基酸和蛋白质的合成过程中，将NO3-还原成-NH2 。
2、试述目前有关有机污染物污染土壤的微生物修复技术
（1）原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),
生物培养法(Bioculture)
生物通气法(
生物注射法农耕法原位微生物- 植物联合修复
（2）异位生物修复技术预制床法堆肥式处理生物反应器
3、试述磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids，PLFA）分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的原理和方法。
磷脂因为其具有结构多样性，并具有很高的生物特异性，是有用的生物标记物。它可以作为活性微生物生物量的代表，因此特定的PLFA发生变化，可以作为特定生物群变化的指示。
PLFA分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的方法包括：
初提（Initial Extraction）；
脂肪分离（Lipid Separation）；
皂化/甲基化（Saponification/Methylation）
GC分析数据分析和解释
4、何为生物富集？生物浓缩、生物积累与生物放大的概念及其区别在哪儿？(王永)
生物富积指的是某元素或化全物在生物体中浓度远大于环境中的浓度的现象,且这种情况随着生长发育的时间的延长而增加.一般随着营养级的升高而升高.
生物浓缩又称生物学富积,指的是某元素或化合物在生物体中的浓度超过相对应的环境中浓度的现象.与生物富积有一个度的差别.
生物积累:同一生物体与周围环境相比而言,某元素或化合物在生物体中的浓度超过环境中浓度,且随着生长期的延长而增长,强调不同的生育阶段的区别.
生物放大:同一食物链上,随着营养级的升高某元素或化合物在生物体中的浓度不断升高的现象.
5、试设计一生物富集的研究方案（卢佳）
可设计一条食物链（网），测定各水平生物体内的某一项指标，测算出生物富集倍数。
6、什么是生物监测，有何特点？（卢佳）
答：
（1）生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、种群和群落等各层次对环境污染物程度所产生的反应来阐明环境的状况。从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据，又称生物学监测，是利用生物对环境中污染物质或环境变化的反应，即利用生物在各种污染环境下所发出的各种信息来判断环境污染状况的一种手段。
（2）特点：
a,生物监测反映自然的综合的污染；
b.生物富集倍数约为103~106；
c.可以直接反映污染物的生物有效性。
7、试结合你熟悉的领域，举例设计一生物监测方案(王永)
现在生物监测是利用对环境状况变化比较敏感的植物或动物，进行培育，通过对它们的监测和研究，来反映环境质量的变化。如鱼类在水中的活动情况、呼吸和繁殖情况等等，以此变化来测定环境的质量变化。对水体富营养化可采用水生生物群落代谢率监测富营养化，采用生理学技术研究水污染生态学是目前国际上的先进方向。可对浮游生物群落代谢率进行了数值分析，可采用产氧速率(P)或使用代谢比(P/R)的方法，也可运用多元回归方法，提出了新综合指数，建立了可供水体富营养化管理的模型，生物监测具有准确性高,反应灵敏的特性，有很高的实用价值，在富营养化监测中有广阔的应用和发展前景。
11、简述污染物动物排泄的主要途径污染物动物排泄的主要途径有：
经呼吸道排泄
随同胆汁排泄
肾小管排泄
随同各腺体排泄
12、简述污染物在陆地生态系统中的主要归宿，可用哪些主要参数描述？
污染物在陆地生态系统中的主要归宿有：
转移：进入生态系统的污染物从区室的一处散布到另一处，或从一区室散布到另一区室的过程。其本质是物理性迁移过程。
代谢或转化：在生物体内经生物化学作用而发生形态变化，产生代谢产物。
矿化或降解：污染物通过化学（包括生物化学）作用分解成简单的无机物分子、CO2和水。
沉积作用：会成为二次污染源。
归宿参数：
持续性：指污染物在环境介质中保持原有形态的程度。
可移动性：指物质在土壤水和空气介质内或之间的迁移行为，特别指化学。
挥发性：亨利系数Hc，描述化学物由水进入空气的指标。
（4）生物可利用性：生物环境中化学物总量中能被生物相所吸收的百分率称为该种化学物的生物可利用性。
13、污染物环境归宿的实验研究方法有哪些？
污染物环境归宿的实验研究方法吸附/解吸试验：测定污染物的吸附/解吸系数。
降解试验：确定污染物的代谢产物的归宿。
沥滤试验：评价化学物对地下水的污染程度。
挥发试验：表面蒸发。
模型方法
14、简述污染物群落与生态系统效应的表征方法
15、全球气候变化的特征及主要驱动因子（吴晓晨）
全球变暖降水格局发生变化：中纬度地区降雨量增大，北半球的亚热带地区降雨量下降，而南半球的降雨量增加。
全球云量分布变化：云量增加。
海平面上升气候灾害事件：天气和气候极端事件的次数和强度增加。
厄尔尼诺（El-Nino）：大面积的海水变暖现象。
当代气候变化特点：
1．人为活动的影响加剧
2．气候变化的速率
3．气候变化的区域差异
4．气候变化的不确定性：温室气体的源和汇；云量及其变化；海洋；极地冰雪。
全球气候变化的驱动因子：
1．天文因素：日-地关系；太阳黑子活动周期
2．地质因素：火山爆发；板块漂移，地形变化
3．大气环流：大气环流的某种持续异常导致气候异常。
4．人类活动：砍伐森林；改变地面植被分布格局；化石燃料燃烧
16、何谓温室效应和温室气体？（吴晓晨）
温室效应：大气中的微量（或痕量）浓度气体，能无挡地让太阳的短波辐射来到地球，并部分地吸收地球向外发射的长波辐射，使地表和地层大气变暖，宛如玻璃温室一般。微量气体的这种功能称为“温室效应”。
能够起到“温室效应”作用的气体叫做“温室气体”。
CO2，CH4，N2O，NOx，03，水汽，CFCs
17、土壤呼吸量及主要的影响因素（吴晓晨）
土壤呼吸是土壤释放CO2的途径。土壤呼吸作用：碳以CO2的形式从土壤向大气圈的流动。它主要是指未受扰动的土壤中产生CO2的代谢作用，包括3个生物学过程和1个非生物学过程：
生物学过程；植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸
非生物学过程：含碳物质的化学氧化作用主要的影响因素：
1．生物因素：土壤呼吸与NPP有显著线形相关
基质（有机物质）质量
2．土壤因素：土壤性质
3．气候因素：
4．人为因素：耕作、施肥
15、全球气候变化的特征及主要驱动因子（马静）
1、全球气温过去100年上升0.6℃，预计21世纪将以每10年0.2-0.5℃上升，到21世纪末全球气温将上升1-3.5℃；2、降水格局发生变化，中纬度降雨量增加，北半球亚热带降雨量下降，而南半球降雨量啬；3、云量增加；4、海平面上升，过去100年，海平面上升10-20㎝，21世纪预计海平面上升15-95㎝，平均50㎝；5、天气和气候极端事件的次数和强度增加；6、厄而尼诺事件一般间隔2-7年，平均3-4年，近20年，每2年发生一次，每次持续12-18个月。
特点：人为活动影响加剧；气候变化的速率增加；气候变化的区域差异增加；气候变化的不确定性（GHG的源和汇；云量及其变化；海洋；极地冰雪）。
驱动因子：1、天文因素：日—地关系；太阳黑子活动周期；2、地质因素：火山爆发；板块飘移，地形变化；3、大气环流：大气环流的某种持续异常导致气候异常；4、人类活动：砍伐森林；改变地面植被分布格局；化石燃料燃烧。
16、何谓温室效应和温室气体？（马静）
温室效应：大气中的微量（或痕量）浓度气体，能无挡地让太阳短波辐射来到地球，并部分地吸收地球向外发射的长波辐射，使地表和地层大气变暖，宛如玻璃温室一般，微量气体的这种功能称为温室效应。
温室气体：能起温室效应作用的气体。CO2、CH4、N2O、NOX、O3、水汽、CFCS。
17、土壤呼吸量及主要的影响因素（马静）
土壤呼吸指碳以CO2的形式从土壤向大气圈流动。一般指未受扰动的土壤中产生的CO2的代谢作用。包括3个生物学过程（植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸）和1个非生物学过程（含碳物质的化学氧化作用）。
影响因素：生物因素（土壤呼吸与NPP有显著线性相关、与基质（有机物质）质量相关）、土壤因素（土壤性质）、气候因素（温度）、人为因素（耕作、施肥）。
18、CO2的施肥效应及大气CO2浓度升高对土壤温室气体排放的影响（吴晓晨）
大气CO2浓度直接影响植物的光合作用、呼吸作用、气孔导度以及植物对水分的利用效率等。
大气CO2浓度增加可提高叶表面的CO2浓度梯度，使得CO2容易进入叶片内部而提高光合速率，这就是CO2的施肥效应。
大气CO2浓度升高，促进CH4排放。原因是CO2增加导致水稻根系生长和根系分泌功能增强，根系生物量和分泌物在土壤中积累，使水稻根际产CH4菌的有效底物也相应增加，从而促进了产甲烷菌的代谢活性，增加了CH4产量。
稻田N2O排放主要受田间水分状况的影响，稻田排干的情况下，升高CO2浓度才会导致N2O排放的增加。
高粱地水分充足时，没有影响。田间水分出现亏却时，高浓度的CO2才会引起土壤N2O排放的增加。
总体来说，影响不大。
但，CO2浓度升高会促进作物生长，植株特别是根系生物量积累增加，有助于土壤微生物从根系获得更多的碳源作为反硝化所需能量，有可能促进N2O的排放。
19、土壤退化的类型及对生产力和生态环境的影响
20、土壤动物主要有哪些类群？
21、土壤动物的生态功能主要表现在哪些方面？
答：主要表现在如下几个方面,
1、土壤动物能够促进有机物分解和能量流动
2、土壤动物可以促进养分循环和转化
3、土壤动物有利于土壤肥力的保持和提高
4、土壤动物对土壤微生物的能起到调节作用
5、土壤动物对作物生产影响，寄生线虫对植物的危害很大，但一些食微线虫能促进植物生长
6、土壤动物对污染物的迁移转化和土壤修复有影响
7、土壤动物可以作为土壤质量的生物指示
22、土壤动物与土壤肥力的保持有何关系？
答：1、土壤动物如蚯蚓对土壤结构有明显的改善作用
2、接种蚯蚓能降低土壤的容重
3、蚯蚓活动影响着土壤的pH和交换性能
4、蚯蚓能维持土壤的C、N平衡
23、试举例说明土壤动物在污染退化土壤生物修复中的作用答：1、蚯蚓能促进植物对土壤中的重金属的吸附作用
2、能提高土壤中的微生物数量
3、影响土壤中脲酶的火性
24、简述基塘系统的结构与功能(孙瑞娟)
结构：
塘基与水面比例,6水4基,5水5基3头猪 1亩水面鱼池：养殖结构（不同鱼类），空间结构（上、中、下），时间结构—轮捕轮放、有机体控制功能：
生产力最高的农业生态系统之一,多种农产品的生产基地,提供持续稳定的经济收入和增加就业机会；
是低洼河网地区重要的景观结构单元；
其主要生态功能包括：
污染物的消解器，对污染物起积蓄和分解作用；
水质和微气候的调节器，改善环境；
生物多样性 (物种和基因 )的重要贮存库；
景观的过渡带和连接体，边缘效应作用突出；
（5）旅游资源。
25,试述生态系统进化的明显趋势是什么？(孙瑞娟)
纵观生态系统进化的历史，可以看出以下明显趋势：
生态系统复杂性逐步提高。
随着生态系统内生物的进化，物质、能量利用效率和初级生产力都在不断提高。
生态系统所占地空间由深海底逐步扩展到浅海、陆地及陆上水体和空间。
生态系统内空间逐步被占用，物种之间的竞争也逐步加剧。
物种的扩散、迁移在更大的空间进行。
26、养分综合管理的含义、理论基础与实现的技术途径？(孙瑞娟)
养分综合管理的含义
养分综合管理（INM）就是综合利用农业生态系统中的所有养分资源，通过合理使用有机肥和化肥等有关技术的综合运用，挖掘土壤和环境的养分潜力；协调系统的养分投入与产出平衡、调节养分循环与利用强度，实现养分的高效利用，使经济效益、生态效益和社会效益相互协调的理论与技术体系。
其基本含义包括：
以可持续发展为指导，在充分挖掘自然养分资源潜力的基础上，高效利用人为补充的养分重视养分作用的双重性。
协调养分投入与产出的平衡。
以地块、农场区域和国家等不同层次的生产系统为对象，以养分循环、测试和估算结果为依据，制定计划。
养分资源综合管理的理论基础,
传统的作物施肥以李必希（Liebig）的矿质营养学说为理论依据。施肥是补充养分的唯一措施，把作物生长状况作为评价肥效的指标。养分综合管理不仅仅停留在以施肥来补充作物养分，还应包括养分宏观管理、养分再循环利用、土壤养分的高效利用等，其理论基础主要是农业生态系统中养分平衡与循环理论。
养分综合管理的技术途径
1 养分的宏观管理
针对区域养分特征，以总体效益（经济、生态、社会）最佳为原则，制定并实施区域养分高效利用宏观管理策略。
2 农场养分综合管理
主要依据养分流动与循环原理进行，目标是充分利用农场内部的养分资源，提高资源利用率，减少环境影响。包括：（1）农场图与面积；（2）期望作物产量、历史产量、土壤养分信息；（3）生产地块的有效养分评估。
养分管理计划的重点是：（1）理想产量的养分投入量与施用时间；（2）用非商品肥时，要确定其有效养分量；（3）豆科植物固氮；（4）尽量应用土壤植物测试技术。
3,农田养分综合管理强调多种技术的综合运用，目标是利用天然和人工生产的养分，实现高效、环境友好与资源可持续利用。
对于氮肥应根据土壤供氮状况和作物需氮量，进行实时动态监测和精确调控；磷钾肥在土壤中相对损失较少，应通过土壤测试和养分平衡监控施肥，以其不成为产量限制因子为宜；中微量元素应采用因缺补施的策略施肥。
生产的养分运筹与提高氮肥利用率的途径？(孙瑞娟)
肥料运筹
N肥：基肥：蘖肥：穗肥=4：2：4 或 5：2：3
P肥：基肥、旱作
K肥：基肥、拔节肥提高氮肥利用率的途径调控氮肥施用量。根据氮肥的最佳报酬规律，进行测土、定产、定量施肥。
利用农业耕作措施提高氮肥利用率。如间作、轮作、深耕与作物换茬。
氮肥深施。氮肥深施能增加土壤对NH4+的吸附作用，可以减少氨的直接挥发、随水流失以及反硝化脱氮损失，从而提高氮肥利用率。
水肥综合管理技术。对水稻提出基肥“无水层混施”和追肥“以水带氮（尿素）”的施肥方法；对于旱作，则采用“表施后随即灌水”的施肥方法。
选择适宜的施肥时期。
推广平衡配方施肥。
使用脲酶抑制剂和硝化抑制剂。脲酶抑制剂主要减少尿素的氨挥发；硝化抑制剂的作用是抑制或延缓土壤中铵的硝化作用，有可能减少氮的淋洗和反硝化损失。
新剂型肥料的研制，包括可控释放肥料、有机-无机复合肥料等。
肥料由一季作物向轮作制中的肥料统筹安排发展。
2,举例说明农业生态系统的结构特征，以及构建不同结构系统要考虑的主要因素。
顾培：1）农业生态系统的平面结构
构建因素（自然因素：气候条件、地形、土壤等
社会经济因素：市场需求、生活条件、经济发展水平等）
2）农业生态系统的立体结构
特点：地上利用层 群体生长、光合作用、干物质积累的场所
地下利用层 根系分布层，养分、水分利用层
种间互补
功能上的共生、光热互补、水分互补、养分互补、食物链互补、抗性互补、分泌物互补
因素：光能利用率、时间利用率、空间利用率
3）时间结构
4）食物链结构
特点：生产环：产生生物产品、经济产品的加环
增益环：增加系统经济或生态效益的环
减号环：减少对本系统不利的食物链环节
复合环：两种以上的加环
5）复合农业生态系统
特征：1.结构的多层次性、复杂性
2.多样性
3.开放性
4.可调控性 （注：所缺的可能没讲）
3,简要论述陆地生态系统养分循环的特征，及其对区域环境的影响
4,何为异生素？简述其跨膜转运的几种主要方式。
王永：异生素指存在于外蜀环境,可能与生物接触,并且可能经某种途径进入生物体的一些化学物质.包括必需营养物质以外的其它物质.
其跨膜转动包括一 被动吸收:1简单扩散2滤过:水深性物质通过水深性膜孔顺压透过的过程二 特殊转运1:易化扩散 2:主动转运用3:内吞作用刘新程：异生素是指存在于外界环境，可能与生物机体接触并且可能以某种途径进人机体的一些化学物质。
异生素是非生物机体的组成成分，非维持生物体正常生理功能和生命活动必需的营养元素或化合物．
异生素进人机体以后，可能引起某种生物学变化,如生理的、生化的、结构的以及遗传的等方面的改变。
异生素可通过各种途径透过生物机体的生物膜进人体液的过程称为吸收主要的跨膜转运的方式有:
被动转运（包括简单扩散，滤过），
特殊转运（异化扩散，主动转运，内吞作用）
5,简述影响污染物在生物体内分布的主要因素刘新程：异生素通过吸收进人体液后，经循环系统、输导组织或其他途径分散到机体各组织细胞的过程称为分布。
单细胞生物（如藻类）吸收外来物质后的分布相对较为简单，主要在细胞内不同细胞器之间的分配。高等生物比较复杂，异生素首先需要与生物体内某种内源性物质结合，再被体液（如血液、淋巴液、植物导管内的蒸腾流等）远距离运输分布到各种组织细胞。
1·通透性
外来物质进人肝脏是通过血窦而不是毛细血管。血窦是一种高度多孔性的膜，几乎任何小于蛋白质分子的离子或分子都能从血液循环进人肝细胞。而且，肝实质细胞的质膜是一类脂质孔膜，虽然其孔比血窦稍小，但其通透性大于其他组织的质膜。这些特征使得肝脏具有能够接纳血液中大量外来物质的能力。
另一方面，细胞通透性低则会阻止或减缓外来物质的分布。许多外来物质由于血脑屏障不易进人脑组织或脑脊髓液，胎盘屏障有阻止一些外来物质由母体透过胎盘进人胎儿的作用在植物根部外皮层与内皮层之间有一特殊结构，称为凯氏带（casparian strip）,可以控制被根系吸收的外来物质的运输。
2脂溶性（醇／水分配系数）
许多有机物及其脂溶性代谢产物容易分布到脂肪组织中。如DDT进人动物（包括人）后会大量分布到中性脂肪中。
肥胖者常对脂溶性外来有毒物质有较强的耐受性。但是，若这种有毒外来物的毒作用部位恰好是含脂肪较多的组织，则多脂肪者容易中毒；或者因饥饿或其他原因，机体动用大量体脂，贮存在脂肪组织中的外来物质可能大量释放出来进人血液也会导致中毒 。
血脑屏障由于具有高度亲脂性膜结构，对于脂／水分配系数较高的外来物质常常失去屏障作用。例如，无机汞与有机汞透过血脑屏障的能力相差很大，有机汞脂溶性高，易透过血脑屏障 。
3.亲和性
外来物质进人生物体后，可能与体内某些内源性物质有较高的亲和性。这种亲和性会导致外来物质较多地分布在这种内源性物质含量较高的组织中。
肝脏细胞内有两种分别称为r和z的蛋白质，与多种有机酸和金属有较高亲和性，可将这些外来物质由血浆转送人肝脏。在肾脏中有一种金属硫蛋白，分子中半胱氨酸残基（一 SH）较丰富，能与镉、汞、铅等重金属结合。所以进人体内的这些重金属较多地分布于肾脏中。
6,简述污染物生物转化的基本阶段和反应类型刘新程：污染物生物转化的基本阶段主要分为两个阶段：
第一阶段：氧化还原水解阶段第二阶段：结合反应阶段（与葡糖醛酸/硫酸盐/甘氨酸/谷胱甘肽结合/乙酰化/甲基化）
10,简述污染物群落与生态系统效应的表征方法顾培：1.测度参数及方法
1.1 生物指数（贝克生物指数、Chutter生物指数、渡边生物指数）
1.2 多样性指数（Shannon-Welner指数、Simpson指数、Margalef指数）
2.实验方法
2.1 模拟微系统试验
2.2 半模拟微系统试验
2.3 野外试验
21、土壤动物的生态功能主要表现在哪些方面？
答：主要表现在如下几个方面,
1、土壤动物能够促进有机物分解和能量流动
2、土壤动物可以促进养分循环和转化
3、土壤动物有利于土壤肥力的保持和提高
4、土壤动物对土壤微生物的能起到调节作用
5、土壤动物对作物生产影响，寄生线虫对植物的危害很大，但一些食微线虫能促进植物生长
6、土壤动物对污染物的迁移转化和土壤修复有影响
7、土壤动物可以作为土壤质量的生物指示
22、土壤动物与土壤肥力的保持有何关系？
答：1、土壤动物如蚯蚓对土壤结构有明显的改善作用
2、接种蚯蚓能降低土壤的容重
3、蚯蚓活动影响着土壤的pH和交换性能
4、蚯蚓能维持土壤的C、N平衡
23、试举例说明土壤动物在污染退化土壤生物修复中的作用答：1、蚯蚓能促进植物对土壤中的重金属的吸附作用
2、能提高土壤中的微生物数量
3、影响土壤中脲酶的火性
23,有机污染物污染土壤的微生物修复技术？
微生物修复技术是在人为优化的条件下,利用自然环境中生息的微生物或人为投加特效微生物的生命代谢活动,来分解土壤中的污染物,以修复受污染的环境。微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动,即分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism) 。在新陈代谢过程中,微生物使各种物质经历了种种复杂的转化。对于土壤中农药残留的代谢,土著土壤微生物群系起着很重要的作用。农药可以在土壤微生物的作用下直接分解或通过共代谢作用分解为低毒或无毒代谢产物,也可以是微生物分泌的酶系(胞内酶和胞外酶)对农药的代谢作用等。为了强化对某种特定农药的降解作用,运用分子生物学、遗传学和基因工程等新理论、新技术分离和选育高效降解菌种及酶系,并增强它们对污染物的降解能力,是提高土壤微生物修复效果的研究热点。微生物的修复技术还包括微生物- 植物系统的联合修复技术。如前所述,高等植物可提供微生物生长的碳源和能源,根系周围微生物数量多,活性强,对污染农药的降解活性更强。
24,新的降解菌种及其作用酶和代谢途径？
几十年的研究表明,大部分的有机污染物都能被微生物不同程度地降解或转化,许多污染物在微生物中的代谢途径也不断得到了阐明。这些污染物可以被分为几类,各类中的物质间根据它们类似的降解机理,通过共同的中间物连接起来,形成一条代谢的“主干”途径。图2列出的就是以此为依据,部分污染物的被微生物降解的代谢主干图。其中细实线代表初始污染物向中间物的有氧转化,粗实线代表中间物之间的有氧转化;细虚代表初始污染物向中间物的无氧转化,粗虚线代表中间物之间的无氧转化;圆圈内物质表示几个降解途径(图中箭头所示)的同一产物,这些产物还会被微生物以通常代谢途径进一步利用。分离可降解某污染物的纯种菌株并对其进行研究的一个重要意义就在于可利用它揭示污染物的降解途径与机理,这是有效地将生物技术应用于环境的基础。这方面的基础研究工作一直十分活跃。
26,微生物修复技术的一般方法？
1.原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养,包括常量营养元素和微量营养元素。常量营养元素包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等,其中氮和磷是土壤生物治理系统中最主要的营养元素,微生物生长所需的碳、氮、磷质量比大约为120∶10∶1[24,25 ] 。Sciliano 等投加假单胞菌菌株R75 和CB35,可大大提高土壤中22氯苯酸的降解速度。
生物培养法(Bioculture), 定期向受污染土壤中加入营养和氧或H2O2 作为微生物氧化的电子受体,以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要,提高土著微生物的代谢活性,将污染物彻底地矿化为CO2 和H2O。研究认为,通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取,因为土著微生物已经适应了污染物的存在,外源微生物不能有效地与土著微生物竞争,只有在现存微生物不能降解污染物时,才考虑引入外源微生物[27 ] 。无论选择何种微生物,应首先确定有利于污染物降解菌生长的营养元素的添加率。
生物通气法(Bioventing),是一种强迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少两口井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强排入土壤中,然后抽出,土壤中挥发性的有毒有机物也随之去除。在通入空气时,加入适量的氨气,可以为土壤中的降解菌提供氮素营养,促进微生物降解活力的提高。生物通气法生物修复系统的主要制约因素是土壤结构,不合适的土壤结构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗,具有多孔结构的土壤污染可以采用生物通气法来处理[28 ] 。
生物注射法(Biosparging),亦称空气注射法(Airsparging),即将空气加压后注射到污染地下水的下部,气流可加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。它是在传统气提技术的基础上加以改进后形成的新技术,抽提和通气并用,为微生物的降解作用补充溶解氧,并通过增加及延长停留时间促进生物降解,提高修复效率。当然,这项技术的使用也受到场地的限制,受到岩相学和土层学的影响,一般在处理砂土层土壤污染的效果较好,在处理粘土层的污染物时效果不理想。
农耕法(Land farming),对污染土壤进行耕犁处理,在处理过程中结合施肥、灌溉等农业措施,尽可能地为微生物提供一个良好的生存环境,使其有充分的营养、适宜的水分和pH 值,从而使微生物的代谢活性增强,保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。该方法结合农业措施,经济易行,对于土壤通透性较差、土壤污染较轻、污染物较易降解时可以选用。
有机粘土法:这是近年发展起来的一种新的原位处理污染地下水的方法,是一种化学和生物相结合的方法。利用人工合成的有机粘土可有效地去除污染物。带正电荷的有机修饰物、阳离子表面活性剂通过化学键键合到带负电荷的粘土表面上,合成有机粘土,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,粘土上的表面活性剂可以将有毒有机物吸附到粘土上富集,有利于微生物对污染物的原位降解。
原位微生物- 植物联合修复( Phytoremedying),在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物,利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用,从土壤中去除污染物。
2.异位生物修复技术预制床法( Prepared bed), 在不泄漏的平台上,铺上石子和砂子,将受到污染的土壤以15 —30cm 的厚度平铺其上,并加入营养物和水,必要时也可加一些表面活性剂,定期翻动土壤补充氧气,以满足土壤中微生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液,回灌于该土层上,以便彻底清除污染物。预制床处理是农耕法的延续,但它可以使污染物的迁移量减至最低。
堆肥式处理(Composting piles),在土壤中直接渗入能提高通气保水能力的支撑材料,如树枝、稻草、粪肥、泥炭等易堆腐物质,以提供微生物丰富的营养物质,并使用机械翻动或压力系统充氧,同时加石灰来调节最适pH,使微生物的降解活性大大提高。经过一段时间的发酵处理,可以使大部分污染物降解。经堆肥处理消除污染后的土壤又可返回原地或用于农业生产。Lin J ianer等研究了在堆肥式处理装置中投加菌种和其他营养物质的方法,将降解菌和菌体所需营养包埋于PVA 胶囊中或用聚氨基甲酸乙酯固定,稠化剂和吸附剂也可同时被包埋或固定。这些菌体和添加剂掺入所处理的土壤中,明显提高了微生物的降解速率。
生物反应器(Bioreactor), 生物反应器是一种特殊的反应器,通常为卧式鼓状、气提式,可分批或连续培养,可建在污染现场或异地处理。处理时将污染土壤转移至生物反应器中,加入3 —9 倍的水混合使其呈泥浆状,同时加入营养物质,并在充氧的条件下剧烈搅拌,使微生物与底物充分接触,完成处理过程。处理后的土壤又可通过渗灌系统回灌到土壤中,在回灌过程中加入营养和已经驯化的微生物,并通入氧气,使土壤中的生物降解过程更快。生物反应器的降解条件比较容易控制,可以满足微生物降解所需的最适条件,获得最佳处理效果。近年来,生物反应器的种类得到了较大的发展,连泵式生物反应器、连续循环升流床反应器、泥浆生物反应器等,在修复污染地下水方面已初见成效。
微生物在氮素循环中占有十分重要的地位，许多氮的转化过程都是由微生物来完成的。氮的主要转化过程包括：
氮素的矿化和固定(Nitrogen mineralization and Ammonium fixation)；
硝化作用（Nitrification）；
硝酸还原作用（Nitrate Reduction）；
反硝化作用（Denitrification）；
固氮作用（Nitrogen fixation）。
有机氮的矿化作用是指土壤有机质碎屑中的氮素，如可溶性氨基酸、短肽、蛋白质和不溶性蛋白质、结构性含氮物质如几丁质和肽葡聚糖以及核酸等，在土壤动物和微生物的作用下，由难以被植物吸收利用的有机态降解转化成可被植物吸收利用的NH4+的过程。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性，是生态系统氮素循环最重要的过程之一。生态系统土壤氮矿化受土壤有机质、土层深度、pH值和盐碱度等土壤理化性质影响，也受凋落物、群落类型和植物组成的影响，如凋落物基质C/N比，凋落物质量，还受土壤动物与土壤微生物的影响。
氮素固定过程是将NH4+结合成氨基酸的过程。该过程取决于微生物生长时对氮的需求，也与基质碳的有效性和非生物参数紧密相关。真菌的C, N比较大，一般范围变动于15:1-4.5, 1，而细菌的C, N比较小，变动范围通常在 3, 1-5, 1之间。业已证明，土壤微生物的C, N比通常为5, 1-8, 1。
硝化作用就是把氨转化为硝酸盐的过程，这个过程是通过微生物来实现的。首先由亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）把氨转化成亚硝酸盐，再由硝化杆菌属（Nitrobacter）把亚硝酸盐转化为硝酸盐。这两类细菌是专性需氧微生物，在大多数生长环境中它们是生长在一起的，由于亚硝酸盐到硝酸盐的转化速度很快，因此亚硝酸盐的含量很低。影响硝化作用的因素有土壤酸度、通气性、湿度和温度。
硝酸还原作用是同硝化作用相反的过程。一些细菌、真菌和蓝细菌在氨基酸和蛋白质的合成过程中，将NO3-还原成-NH2 。亚硝酸盐和羟胺（NH2OH）是其中间产物；O2不抑制该过程。但NH4+的存在或还原性含氮有机代谢物会抑制这个过程。
微生物将NO3-还原成NO2-,并进一步还原为逸散到大气中的气态的N2O和N2的过程称为反硝化作用。土壤反硝化作用的产生条件：存在具有代谢能力的反硝化微生物；合适的电子供体；嫌气条件或O2的有效性受到限制；N的氧化物，如NO3-、NO2-、NO或N2O作为末端电子受体。影响反硝化作用速率的因素有土壤硝酸盐含量、碳的有效性、土壤含水量、土壤pH和温度。
在环境中,氮素的主要贮库是以气态氮存在于大气中,约占大气体积的80%.一般来说,存在于大气中的氮素生物是不能直接利用的。因此,氮素循环中最关键的是把气态氮固定下来，成为无机的氮化物。具有固氮作用的微生物只限于原核生物，其中包括各个不同类群的微生物。至今没有见到真核生物能够固氮。
2、试述目前有关有机污染物污染土壤的微生物修复技术。(申卫收)
原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养,包括常量营养元素和微量营养元素。常量营养元素包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等,其中氮和磷是土壤生物治理系统中最主要的营养元素,微生物生长所需的碳、氮、磷质量比大约为120∶10∶1。
生物培养法(Bioculture), 定期向受污染土壤中加入营养和氧或H2O2 作为微生物氧化的电子受体,以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要,提高土著微生物的代谢活性,将污染物彻底地矿化为CO2 和H2O。研究认为,通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取,因为土著微生物已经适应了污染物的存在,外源微生物不能有效地与土著微生物竞争,只有在现存微生物不能降解污染物时,才考虑引入外源微生物。无论选择何种微生物,应首先确定有利于污染物降解菌生长的营养元素的添加率。
生物通气法(Bioventing),是一种强迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少两口井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强排入土壤中,然后抽出,土壤中挥发性的有毒有机物也随之去除。在通入空气时,加入适量的氨气,可以为土壤中的降解菌提供氮素营养,促进微生物降解活力的提高。生物通气法生物修复系统的主要制约因素是土壤结构,不合适的土壤结构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗,具有多孔结构的土壤污染可以采用生物通气法来处理。
生物注射法(Biosparging),亦称空气注射法(Airsparging),即将空气加压后注射到污染地下水的下部,气流可加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。它是在传统气提技术的基础上加以改进后形成的新技术,抽提和通气并用,为微生物的降解作用补充溶解氧,并通过增加及延长停留时间促进生物降解,提高修复效率。当然,这项技术的使用也受到场地的限制,受到岩相学和土层学的影响,一般在处理砂土层土壤污染的效果较好,在处理粘土层的污染物时效果不理想。
农耕法(Land farming),对污染土壤进行耕犁处理,在处理过程中结合施肥、灌溉等农业措施,尽可能地为微生物提供一个良好的生存环境,使其有充分的营养、适宜的水分和pH 值,从而使微生物的代谢活性增强,保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。该方法结合农业措施,经济易行,对于土壤通透性较差、土壤污染较轻、污染物较易降解时可以选用。有机粘土法:这是近年发展起来的一种新的原位处理污染地下水的方法,是一种化学和生物相结合的方法。利用人工合成的有机粘土可有效地去除污染物。带正电荷的有机修饰物、阳离子表面活性剂通过化学键键合到带负电荷的粘土表面上,合成有机粘土,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,粘土上的表面活性剂可以将有毒有机物吸附到粘土上富集,有利于微生物对污染物的原位降解。
原位微生物- 植物联合修复( Phytoremedying),在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物,利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用,从土壤中去除污染物。
异位生物修复技术预制床法( Prepared bed), 在不泄漏的平台上,铺上石子和砂子,将受到污染的土壤以15 —30cm 的厚度平铺其上,并加入营养物和水,必要时也可加一些表面活性剂,定期翻动土壤补充氧气,以满足土壤中微生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液,回灌于该土层上,以便彻底清除污染物。预制床处理是农耕法的延续,但它可以使污染物的迁移量减至最低。
堆肥式处理(Composting piles),在土壤中直接渗入能提高通气保水能力的支撑材料,如树枝、稻草、粪肥、泥炭等易堆腐物质,以提供微生物丰富的营养物质,并使用机械翻动或压力系统充氧,同时加石灰来调节最适pH,使微生物的降解活性大大提高。经过一段时间的发酵处理,可以使大部分污染物降解。经堆肥处理消除污染后的土壤又可返回原地或用于农业生产。
生物反应器(Bioreactor), 生物反应器是一种特殊的反应器,通常为卧式鼓状、气提式,可分批或连续培养,可建在污染现场或异地处理。处理时将污染土壤转移至生物反应器中,加入3 —9 倍的水混合使其呈泥浆状,同时加入营养物质,并在充氧的条件下剧烈搅拌,使微生物与底物充分接触,完成处理过程。处理后的土壤又可通过渗灌系统回灌到土壤中,在回灌过程中加入营养和已经驯化的微生物,并通入氧气,使土壤中的生物降解过程更快。生物反应器的降解条件比较容易控制,可以满足微生物降解所需的最适条件,获得最佳处理效果。
3、试述磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids，PLFA）分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的原理和方法。
磷脂由甘油、2分子脂肪酸和1分子磷酸基团(PO4)组成。脂肪酸特别是磷脂脂肪酸是活细胞的基本组成部分，因为其具有结构多样性，并具有很高的生物特异性，是有用的生物标记物。它可以作为活性微生物生物量的代表，因为生物死后磷酸基团很快就消耗掉了，在贮藏物中也没有发现其存在，在生物量组成中有相对恒定的比例。通过多元统计比较总的PLFA的类型，其在类型上发生变化就意味着在微生物群落上发生变化。特定的PLFA发生变化，可以作为特定生物群变化的指示。
PLFA分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的方法包括：
初提（Initial Extraction）；
1-25g 干土；
氯仿：甲醇：磷酸缓冲液(2.0:1.0:0.8)；
离心，过滤并除去氯仿相；
N2干燥。
脂肪分离（Lipid Separation）；
用固相硅酸提取柱；
用下述化学试洗提分离脂类：
中性脂类使用氯仿；
醣脂类使用丙酮；
磷脂使用甲醇皂化/甲基化（Saponification/Methylation）；
用2M KOH溶解在MeOH；
GC分析（GC analysis）；
气相色谱分离脂肪酸甲脂；
利用标准物确定峰高和出峰时间。
数据分析和解释（Data Analysis and Interpretation）。
多元统计分析数据。
1、谈谈微生物在氮素循环中的作用微生物在氮素循环中占有十分重要的地位，许多氮的转化过程都是由微生物来完成的。
有机氮的矿化作用是指土壤有机质碎屑中的氮素，如可溶性氨基酸、短肽、蛋白质和不溶性蛋白质、结构性含氮物质如几丁质和肽葡聚糖以及核酸等，在土壤动物和微生物的作用下，由难以被植物吸收利用的有机态降解转化成可被植物吸收利用的NH4+的过程。还受土壤动物与土壤微生物的影响。
氮素固定过程是将NH4+结合成氨基酸的过程。该过程取决于微生物生长时对氮的需求，也与基质碳的有效性和非生物参数紧密相关。
硝化作用就是把氨转化为硝酸盐的过程，这个过程也要通过微生物来实现硝酸还原作用是同硝化作用相反的过程。一些细菌、真菌和蓝细菌在氨基酸和蛋白质的合成过程中，将NO3-还原成-NH2 。
2、试述目前有关有机污染物污染土壤的微生物修复技术
（1）原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),
生物培养法(Bioculture)
生物通气法(
生物注射法农耕法原位微生物- 植物联合修复
（2）异位生物修复技术预制床法堆肥式处理生物反应器
3、试述磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids，PLFA）分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的原理和方法。
磷脂因为其具有结构多样性，并具有很高的生物特异性，是有用的生物标记物。它可以作为活性微生物生物量的代表，因此特定的PLFA发生变化，可以作为特定生物群变化的指示。
PLFA分析技术测定土壤微生物群落结构多样性的方法包括：
初提（Initial Extraction）；
脂肪分离（Lipid Separation）；
皂化/甲基化（Saponification/Methylation）
GC分析数据分析和解释
4、何为生物富集？生物浓缩、生物积累与生物放大的概念及其区别在哪儿？(王永)
生物富积指的是某元素或化全物在生物体中浓度远大于环境中的浓度的现象,且这种情况随着生长发育的时间的延长而增加.一般随着营养级的升高而升高.
生物浓缩又称生物学富积,指的是某元素或化合物在生物体中的浓度超过相对应的环境中浓度的现象.与生物富积有一个度的差别.
生物积累:同一生物体与周围环境相比而言,某元素或化合物在生物体中的浓度超过环境中浓度,且随着生长期的延长而增长,强调不同的生育阶段的区别.
生物放大:同一食物链上,随着营养级的升高某元素或化合物在生物体中的浓度不断升高的现象.
5、试设计一生物富集的研究方案（卢佳）
可设计一条食物链（网），测定各水平生物体内的某一项指标，测算出生物富集倍数。
6、什么是生物监测，有何特点？（卢佳）
答：
（1）生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、种群和群落等各层次对环境污染物程度所产生的反应来阐明环境的状况。从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据，又称生物学监测，是利用生物对环境中污染物质或环境变化的反应，即利用生物在各种污染环境下所发出的各种信息来判断环境污染状况的一种手段。
（2）特点：
a,生物监测反映自然的综合的污染；
b.生物富集倍数约为103~106；
c.可以直接反映污染物的生物有效性。
7、试结合你熟悉的领域，举例设计一生物监测方案(王永)
现在生物监测是利用对环境状况变化比较敏感的植物或动物，进行培育，通过对它们的监测和研究，来反映环境质量的变化。如鱼类在水中的活动情况、呼吸和繁殖情况等等，以此变化来测定环境的质量变化。对水体富营养化可采用水生生物群落代谢率监测富营养化，采用生理学技术研究水污染生态学是目前国际上的先进方向。可对浮游生物群落代谢率进行了数值分析，可采用产氧速率(P)或使用代谢比(P/R)的方法，也可运用多元回归方法，提出了新综合指数，建立了可供水体富营养化管理的模型，生物监测具有准确性高,反应灵敏的特性，有很高的实用价值，在富营养化监测中有广阔的应用和发展前景。
11、简述污染物动物排泄的主要途径污染物动物排泄的主要途径有：
经呼吸道排泄
随同胆汁排泄
肾小管排泄
随同各腺体排泄
12、简述污染物在陆地生态系统中的主要归宿，可用哪些主要参数描述？
污染物在陆地生态系统中的主要归宿有：
转移：进入生态系统的污染物从区室的一处散布到另一处，或从一区室散布到另一区室的过程。其本质是物理性迁移过程。
代谢或转化：在生物体内经生物化学作用而发生形态变化，产生代谢产物。
矿化或降解：污染物通过化学（包括生物化学）作用分解成简单的无机物分子、CO2和水。
沉积作用：会成为二次污染源。
归宿参数：
持续性：指污染物在环境介质中保持原有形态的程度。
可移动性：指物质在土壤水和空气介质内或之间的迁移行为，特别指化学。
挥发性：亨利系数Hc，描述化学物由水进入空气的指标。
（4）生物可利用性：生物环境中化学物总量中能被生物相所吸收的百分率称为该种化学物的生物可利用性。
13、污染物环境归宿的实验研究方法有哪些？
污染物环境归宿的实验研究方法吸附/解吸试验：测定污染物的吸附/解吸系数。
降解试验：确定污染物的代谢产物的归宿。
沥滤试验：评价化学物对地下水的污染程度。
挥发试验：表面蒸发。
模型方法
14、简述污染物群落与生态系统效应的表征方法
15、全球气候变化的特征及主要驱动因子（吴晓晨）
全球变暖降水格局发生变化：中纬度地区降雨量增大，北半球的亚热带地区降雨量下降，而南半球的降雨量增加。
全球云量分布变化：云量增加。
海平面上升气候灾害事件：天气和气候极端事件的次数和强度增加。
厄尔尼诺（El-Nino）：大面积的海水变暖现象。
当代气候变化特点：
1．人为活动的影响加剧
2．气候变化的速率
3．气候变化的区域差异
4．气候变化的不确定性：温室气体的源和汇；云量及其变化；海洋；极地冰雪。
全球气候变化的驱动因子：
1．天文因素：日-地关系；太阳黑子活动周期
2．地质因素：火山爆发；板块漂移，地形变化
3．大气环流：大气环流的某种持续异常导致气候异常。
4．人类活动：砍伐森林；改变地面植被分布格局；化石燃料燃烧
16、何谓温室效应和温室气体？（吴晓晨）
温室效应：大气中的微量（或痕量）浓度气体，能无挡地让太阳的短波辐射来到地球，并部分地吸收地球向外发射的长波辐射，使地表和地层大气变暖，宛如玻璃温室一般。微量气体的这种功能称为“温室效应”。
能够起到“温室效应”作用的气体叫做“温室气体”。
CO2，CH4，N2O，NOx，03，水汽，CFCs
17、土壤呼吸量及主要的影响因素（吴晓晨）
土壤呼吸是土壤释放CO2的途径。土壤呼吸作用：碳以CO2的形式从土壤向大气圈的流动。它主要是指未受扰动的土壤中产生CO2的代谢作用，包括3个生物学过程和1个非生物学过程：
生物学过程；植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸
非生物学过程：含碳物质的化学氧化作用主要的影响因素：
1．生物因素：土壤呼吸与NPP有显著线形相关
基质（有机物质）质量
2．土壤因素：土壤性质
3．气候因素：
4．人为因素：耕作、施肥
15、全球气候变化的特征及主要驱动因子（马静）
1、全球气温过去100年上升0.6℃，预计21世纪将以每10年0.2-0.5℃上升，到21世纪末全球气温将上升1-3.5℃；2、降水格局发生变化，中纬度降雨量增加，北半球亚热带降雨量下降，而南半球降雨量啬；3、云量增加；4、海平面上升，过去100年，海平面上升10-20㎝，21世纪预计海平面上升15-95㎝，平均50㎝；5、天气和气候极端事件的次数和强度增加；6、厄而尼诺事件一般间隔2-7年，平均3-4年，近20年，每2年发生一次，每次持续12-18个月。
特点：人为活动影响加剧；气候变化的速率增加；气候变化的区域差异增加；气候变化的不确定性（GHG的源和汇；云量及其变化；海洋；极地冰雪）。
驱动因子：1、天文因素：日—地关系；太阳黑子活动周期；2、地质因素：火山爆发；板块飘移，地形变化；3、大气环流：大气环流的某种持续异常导致气候异常；4、人类活动：砍伐森林；改变地面植被分布格局；化石燃料燃烧。
16、何谓温室效应和温室气体？（马静）
温室效应：大气中的微量（或痕量）浓度气体，能无挡地让太阳短波辐射来到地球，并部分地吸收地球向外发射的长波辐射，使地表和地层大气变暖，宛如玻璃温室一般，微量气体的这种功能称为温室效应。
温室气体：能起温室效应作用的气体。CO2、CH4、N2O、NOX、O3、水汽、CFCS。
17、土壤呼吸量及主要的影响因素（马静）
土壤呼吸指碳以CO2的形式从土壤向大气圈流动。一般指未受扰动的土壤中产生的CO2的代谢作用。包括3个生物学过程（植物根呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸）和1个非生物学过程（含碳物质的化学氧化作用）。
影响因素：生物因素（土壤呼吸与NPP有显著线性相关、与基质（有机物质）质量相关）、土壤因素（土壤性质）、气候因素（温度）、人为因素（耕作、施肥）。
18、CO2的施肥效应及大气CO2浓度升高对土壤温室气体排放的影响（吴晓晨）
大气CO2浓度直接影响植物的光合作用、呼吸作用、气孔导度以及植物对水分的利用效率等。
大气CO2浓度增加可提高叶表面的CO2浓度梯度，使得CO2容易进入叶片内部而提高光合速率，这就是CO2的施肥效应。
大气CO2浓度升高，促进CH4排放。原因是CO2增加导致水稻根系生长和根系分泌功能增强，根系生物量和分泌物在土壤中积累，使水稻根际产CH4菌的有效底物也相应增加，从而促进了产甲烷菌的代谢活性，增加了CH4产量。
稻田N2O排放主要受田间水分状况的影响，稻田排干的情况下，升高CO2浓度才会导致N2O排放的增加。
高粱地水分充足时，没有影响。田间水分出现亏却时，高浓度的CO2才会引起土壤N2O排放的增加。
总体来说，影响不大。
但，CO2浓度升高会促进作物生长，植株特别是根系生物量积累增加，有助于土壤微生物从根系获得更多的碳源作为反硝化所需能量，有可能促进N2O的排放。
19、土壤退化的类型及对生产力和生态环境的影响
20、土壤动物主要有哪些类群？
21、土壤动物的生态功能主要表现在哪些方面？
答：主要表现在如下几个方面,
1、土壤动物能够促进有机物分解和能量流动
2、土壤动物可以促进养分循环和转化
3、土壤动物有利于土壤肥力的保持和提高
4、土壤动物对土壤微生物的能起到调节作用
5、土壤动物对作物生产影响，寄生线虫对植物的危害很大，但一些食微线虫能促进植物生长
6、土壤动物对污染物的迁移转化和土壤修复有影响
7、土壤动物可以作为土壤质量的生物指示
22、土壤动物与土壤肥力的保持有何关系？
答：1、土壤动物如蚯蚓对土壤结构有明显的改善作用
2、接种蚯蚓能降低土壤的容重
3、蚯蚓活动影响着土壤的pH和交换性能
4、蚯蚓能维持土壤的C、N平衡
23、试举例说明土壤动物在污染退化土壤生物修复中的作用答：1、蚯蚓能促进植物对土壤中的重金属的吸附作用
2、能提高土壤中的微生物数量
3、影响土壤中脲酶的火性
24、简述基塘系统的结构与功能(孙瑞娟)
结构：
塘基与水面比例,6水4基,5水5基3头猪 1亩水面鱼池：养殖结构（不同鱼类），空间结构（上、中、下），时间结构—轮捕轮放、有机体控制功能：
生产力最高的农业生态系统之一,多种农产品的生产基地,提供持续稳定的经济收入和增加就业机会；
是低洼河网地区重要的景观结构单元；
其主要生态功能包括：
污染物的消解器，对污染物起积蓄和分解作用；
水质和微气候的调节器，改善环境；
生物多样性 (物种和基因 )的重要贮存库；
景观的过渡带和连接体，边缘效应作用突出；
（5）旅游资源。
25,试述生态系统进化的明显趋势是什么？(孙瑞娟)
纵观生态系统进化的历史，可以看出以下明显趋势：
生态系统复杂性逐步提高。
随着生态系统内生物的进化，物质、能量利用效率和初级生产力都在不断提高。
生态系统所占地空间由深海底逐步扩展到浅海、陆地及陆上水体和空间。
生态系统内空间逐步被占用，物种之间的竞争也逐步加剧。
物种的扩散、迁移在更大的空间进行。
26、养分综合管理的含义、理论基础与实现的技术途径？(孙瑞娟)
养分综合管理的含义
养分综合管理（INM）就是综合利用农业生态系统中的所有养分资源，通过合理使用有机肥和化肥等有关技术的综合运用，挖掘土壤和环境的养分潜力；协调系统的养分投入与产出平衡、调节养分循环与利用强度，实现养分的高效利用，使经济效益、生态效益和社会效益相互协调的理论与技术体系。
其基本含义包括：
以可持续发展为指导，在充分挖掘自然养分资源潜力的基础上，高效利用人为补充的养分重视养分作用的双重性。
协调养分投入与产出的平衡。
以地块、农场区域和国家等不同层次的生产系统为对象，以养分循环、测试和估算结果为依据，制定计划。
养分资源综合管理的理论基础,
传统的作物施肥以李必希（Liebig）的矿质营养学说为理论依据。施肥是补充养分的唯一措施，把作物生长状况作为评价肥效的指标。养分综合管理不仅仅停留在以施肥来补充作物养分，还应包括养分宏观管理、养分再循环利用、土壤养分的高效利用等，其理论基础主要是农业生态系统中养分平衡与循环理论。
养分综合管理的技术途径
1 养分的宏观管理
针对区域养分特征，以总体效益（经济、生态、社会）最佳为原则，制定并实施区域养分高效利用宏观管理策略。
2 农场养分综合管理
主要依据养分流动与循环原理进行，目标是充分利用农场内部的养分资源，提高资源利用率，减少环境影响。包括：（1）农场图与面积；（2）期望作物产量、历史产量、土壤养分信息；（3）生产地块的有效养分评估。
养分管理计划的重点是：（1）理想产量的养分投入量与施用时间；（2）用非商品肥时，要确定其有效养分量；（3）豆科植物固氮；（4）尽量应用土壤植物测试技术。
3,农田养分综合管理强调多种技术的综合运用，目标是利用天然和人工生产的养分，实现高效、环境友好与资源可持续利用。
对于氮肥应根据土壤供氮状况和作物需氮量，进行实时动态监测和精确调控；磷钾肥在土壤中相对损失较少，应通过土壤测试和养分平衡监控施肥，以其不成为产量限制因子为宜；中微量元素应采用因缺补施的策略施肥。
生产的养分运筹与提高氮肥利用率的途径？(孙瑞娟)
肥料运筹
N肥：基肥：蘖肥：穗肥=4：2：4 或 5：2：3
P肥：基肥、旱作
K肥：基肥、拔节肥提高氮肥利用率的途径调控氮肥施用量。根据氮肥的最佳报酬规律，进行测土、定产、定量施肥。
利用农业耕作措施提高氮肥利用率。如间作、轮作、深耕与作物换茬。
氮肥深施。氮肥深施能增加土壤对NH4+的吸附作用，可以减少氨的直接挥发、随水流失以及反硝化脱氮损失，从而提高氮肥利用率。
水肥综合管理技术。对水稻提出基肥“无水层混施”和追肥“以水带氮（尿素）”的施肥方法；对于旱作，则采用“表施后随即灌水”的施肥方法。
选择适宜的施肥时期。
推广平衡配方施肥。
使用脲酶抑制剂和硝化抑制剂。脲酶抑制剂主要减少尿素的氨挥发；硝化抑制剂的作用是抑制或延缓土壤中铵的硝化作用，有可能减少氮的淋洗和反硝化损失。
新剂型肥料的研制，包括可控释放肥料、有机-无机复合肥料等。
肥料由一季作物向轮作制中的肥料统筹安排发展。
2,举例说明农业生态系统的结构特征，以及构建不同结构系统要考虑的主要因素。
顾培：1）农业生态系统的平面结构
构建因素（自然因素：气候条件、地形、土壤等
社会经济因素：市场需求、生活条件、经济发展水平等）
2）农业生态系统的立体结构
特点：地上利用层 群体生长、光合作用、干物质积累的场所
地下利用层 根系分布层，养分、水分利用层
种间互补
功能上的共生、光热互补、水分互补、养分互补、食物链互补、抗性互补、分泌物互补
因素：光能利用率、时间利用率、空间利用率
3）时间结构
4）食物链结构
特点：生产环：产生生物产品、经济产品的加环
增益环：增加系统经济或生态效益的环
减号环：减少对本系统不利的食物链环节
复合环：两种以上的加环
5）复合农业生态系统
特征：1.结构的多层次性、复杂性
2.多样性
3.开放性
4.可调控性 （注：所缺的可能没讲）
3,简要论述陆地生态系统养分循环的特征，及其对区域环境的影响
4,何为异生素？简述其跨膜转运的几种主要方式。
王永：异生素指存在于外蜀环境,可能与生物接触,并且可能经某种途径进入生物体的一些化学物质.包括必需营养物质以外的其它物质.
其跨膜转动包括一 被动吸收:1简单扩散2滤过:水深性物质通过水深性膜孔顺压透过的过程二 特殊转运1:易化扩散 2:主动转运用3:内吞作用刘新程：异生素是指存在于外界环境，可能与生物机体接触并且可能以某种途径进人机体的一些化学物质。
异生素是非生物机体的组成成分，非维持生物体正常生理功能和生命活动必需的营养元素或化合物．
异生素进人机体以后，可能引起某种生物学变化,如生理的、生化的、结构的以及遗传的等方面的改变。
异生素可通过各种途径透过生物机体的生物膜进人体液的过程称为吸收主要的跨膜转运的方式有:
被动转运（包括简单扩散，滤过），
特殊转运（异化扩散，主动转运，内吞作用）
5,简述影响污染物在生物体内分布的主要因素刘新程：异生素通过吸收进人体液后，经循环系统、输导组织或其他途径分散到机体各组织细胞的过程称为分布。
单细胞生物（如藻类）吸收外来物质后的分布相对较为简单，主要在细胞内不同细胞器之间的分配。高等生物比较复杂，异生素首先需要与生物体内某种内源性物质结合，再被体液（如血液、淋巴液、植物导管内的蒸腾流等）远距离运输分布到各种组织细胞。
1·通透性
外来物质进人肝脏是通过血窦而不是毛细血管。血窦是一种高度多孔性的膜，几乎任何小于蛋白质分子的离子或分子都能从血液循环进人肝细胞。而且，肝实质细胞的质膜是一类脂质孔膜，虽然其孔比血窦稍小，但其通透性大于其他组织的质膜。这些特征使得肝脏具有能够接纳血液中大量外来物质的能力。
另一方面，细胞通透性低则会阻止或减缓外来物质的分布。许多外来物质由于血脑屏障不易进人脑组织或脑脊髓液，胎盘屏障有阻止一些外来物质由母体透过胎盘进人胎儿的作用在植物根部外皮层与内皮层之间有一特殊结构，称为凯氏带（casparian strip）,可以控制被根系吸收的外来物质的运输。
2脂溶性（醇／水分配系数）
许多有机物及其脂溶性代谢产物容易分布到脂肪组织中。如DDT进人动物（包括人）后会大量分布到中性脂肪中。
肥胖者常对脂溶性外来有毒物质有较强的耐受性。但是，若这种有毒外来物的毒作用部位恰好是含脂肪较多的组织，则多脂肪者容易中毒；或者因饥饿或其他原因，机体动用大量体脂，贮存在脂肪组织中的外来物质可能大量释放出来进人血液也会导致中毒 。
血脑屏障由于具有高度亲脂性膜结构，对于脂／水分配系数较高的外来物质常常失去屏障作用。例如，无机汞与有机汞透过血脑屏障的能力相差很大，有机汞脂溶性高，易透过血脑屏障 。
3.亲和性
外来物质进人生物体后，可能与体内某些内源性物质有较高的亲和性。这种亲和性会导致外来物质较多地分布在这种内源性物质含量较高的组织中。
肝脏细胞内有两种分别称为r和z的蛋白质，与多种有机酸和金属有较高亲和性，可将这些外来物质由血浆转送人肝脏。在肾脏中有一种金属硫蛋白，分子中半胱氨酸残基（一 SH）较丰富，能与镉、汞、铅等重金属结合。所以进人体内的这些重金属较多地分布于肾脏中。
6,简述污染物生物转化的基本阶段和反应类型刘新程：污染物生物转化的基本阶段主要分为两个阶段：
第一阶段：氧化还原水解阶段第二阶段：结合反应阶段（与葡糖醛酸/硫酸盐/甘氨酸/谷胱甘肽结合/乙酰化/甲基化）
10,简述污染物群落与生态系统效应的表征方法顾培：1.测度参数及方法
1.1 生物指数（贝克生物指数、Chutter生物指数、渡边生物指数）
1.2 多样性指数（Shannon-Welner指数、Simpson指数、Margalef指数）
2.实验方法
2.1 模拟微系统试验
2.2 半模拟微系统试验
2.3 野外试验
21、土壤动物的生态功能主要表现在哪些方面？
答：主要表现在如下几个方面,
1、土壤动物能够促进有机物分解和能量流动
2、土壤动物可以促进养分循环和转化
3、土壤动物有利于土壤肥力的保持和提高
4、土壤动物对土壤微生物的能起到调节作用
5、土壤动物对作物生产影响，寄生线虫对植物的危害很大，但一些食微线虫能促进植物生长
6、土壤动物对污染物的迁移转化和土壤修复有影响
7、土壤动物可以作为土壤质量的生物指示
22、土壤动物与土壤肥力的保持有何关系？
答：1、土壤动物如蚯蚓对土壤结构有明显的改善作用
2、接种蚯蚓能降低土壤的容重
3、蚯蚓活动影响着土壤的pH和交换性能
4、蚯蚓能维持土壤的C、N平衡
23、试举例说明土壤动物在污染退化土壤生物修复中的作用答：1、蚯蚓能促进植物对土壤中的重金属的吸附作用
2、能提高土壤中的微生物数量
3、影响土壤中脲酶的火性
23,有机污染物污染土壤的微生物修复技术？
微生物修复技术是在人为优化的条件下,利用自然环境中生息的微生物或人为投加特效微生物的生命代谢活动,来分解土壤中的污染物,以修复受污染的环境。微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动,即分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism) 。在新陈代谢过程中,微生物使各种物质经历了种种复杂的转化。对于土壤中农药残留的代谢,土著土壤微生物群系起着很重要的作用。农药可以在土壤微生物的作用下直接分解或通过共代谢作用分解为低毒或无毒代谢产物,也可以是微生物分泌的酶系(胞内酶和胞外酶)对农药的代谢作用等。为了强化对某种特定农药的降解作用,运用分子生物学、遗传学和基因工程等新理论、新技术分离和选育高效降解菌种及酶系,并增强它们对污染物的降解能力,是提高土壤微生物修复效果的研究热点。微生物的修复技术还包括微生物- 植物系统的联合修复技术。如前所述,高等植物可提供微生物生长的碳源和能源,根系周围微生物数量多,活性强,对污染农药的降解活性更强。
24,新的降解菌种及其作用酶和代谢途径？
几十年的研究表明,大部分的有机污染物都能被微生物不同程度地降解或转化,许多污染物在微生物中的代谢途径也不断得到了阐明。这些污染物可以被分为几类,各类中的物质间根据它们类似的降解机理,通过共同的中间物连接起来,形成一条代谢的“主干”途径。图2列出的就是以此为依据,部分污染物的被微生物降解的代谢主干图。其中细实线代表初始污染物向中间物的有氧转化,粗实线代表中间物之间的有氧转化;细虚代表初始污染物向中间物的无氧转化,粗虚线代表中间物之间的无氧转化;圆圈内物质表示几个降解途径(图中箭头所示)的同一产物,这些产物还会被微生物以通常代谢途径进一步利用。分离可降解某污染物的纯种菌株并对其进行研究的一个重要意义就在于可利用它揭示污染物的降解途径与机理,这是有效地将生物技术应用于环境的基础。这方面的基础研究工作一直十分活跃。
26,微生物修复技术的一般方法？
1.原位( In-situ) 生物修复技术原位生物修复技术是污染土壤不经搅动或移动,在原位和易残留部位进行的处理方法,包括以下七种方法。
投菌法(Bioangmentation),直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养,包括常量营养元素和微量营养元素。常量营养元素包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等,其中氮和磷是土壤生物治理系统中最主要的营养元素,微生物生长所需的碳、氮、磷质量比大约为120∶10∶1[24,25 ] 。Sciliano 等投加假单胞菌菌株R75 和CB35,可大大提高土壤中22氯苯酸的降解速度。
生物培养法(Bioculture), 定期向受污染土壤中加入营养和氧或H2O2 作为微生物氧化的电子受体,以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要,提高土著微生物的代谢活性,将污染物彻底地矿化为CO2 和H2O。研究认为,通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外源微生物的方法更可取,因为土著微生物已经适应了污染物的存在,外源微生物不能有效地与土著微生物竞争,只有在现存微生物不能降解污染物时,才考虑引入外源微生物[27 ] 。无论选择何种微生物,应首先确定有利于污染物降解菌生长的营养元素的添加率。
生物通气法(Bioventing),是一种强迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上打至少两口井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强排入土壤中,然后抽出,土壤中挥发性的有毒有机物也随之去除。在通入空气时,加入适量的氨气,可以为土壤中的降解菌提供氮素营养,促进微生物降解活力的提高。生物通气法生物修复系统的主要制约因素是土壤结构,不合适的土壤结构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗,具有多孔结构的土壤污染可以采用生物通气法来处理[28 ] 。
生物注射法(Biosparging),亦称空气注射法(Airsparging),即将空气加压后注射到污染地下水的下部,气流可加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。它是在传统气提技术的基础上加以改进后形成的新技术,抽提和通气并用,为微生物的降解作用补充溶解氧,并通过增加及延长停留时间促进生物降解,提高修复效率。当然,这项技术的使用也受到场地的限制,受到岩相学和土层学的影响,一般在处理砂土层土壤污染的效果较好,在处理粘土层的污染物时效果不理想。
农耕法(Land farming),对污染土壤进行耕犁处理,在处理过程中结合施肥、灌溉等农业措施,尽可能地为微生物提供一个良好的生存环境,使其有充分的营养、适宜的水分和pH 值,从而使微生物的代谢活性增强,保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。该方法结合农业措施,经济易行,对于土壤通透性较差、土壤污染较轻、污染物较易降解时可以选用。
有机粘土法:这是近年发展起来的一种新的原位处理污染地下水的方法,是一种化学和生物相结合的方法。利用人工合成的有机粘土可有效地去除污染物。带正电荷的有机修饰物、阳离子表面活性剂通过化学键键合到带负电荷的粘土表面上,合成有机粘土,有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量,粘土上的表面活性剂可以将有毒有机物吸附到粘土上富集,有利于微生物对污染物的原位降解。
原位微生物- 植物联合修复( Phytoremedying),在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物,利用植物的生长吸收以及根区的微生物特殊修复作用,从土壤中去除污染物。
2.异位生物修复技术预制床法( Prepared bed), 在不泄漏的平台上,铺上石子和砂子,将受到污染的土壤以15 —30cm 的厚度平铺其上,并加入营养物和水,必要时也可加一些表面活性剂,定期翻动土壤补充氧气,以满足土壤中微生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液,回灌于该土层上,以便彻底清除污染物。预制床处理是农耕法的延续,但它可以使污染物的迁移量减至最低。
堆肥式处理(Composting piles),在土壤中直接渗入能提高通气保水能力的支撑材料,如树枝、稻草、粪肥、泥炭等易堆腐物质,以提供微生物丰富的营养物质,并使用机械翻动或压力系统充氧,同时加石灰来调节最适pH,使微生物的降解活性大大提高。经过一段时间的发酵处理,可以使大部分污染物降解。经堆肥处理消除污染后的土壤又可返回原地或用于农业生产。Lin J ianer等研究了在堆肥式处理装置中投加菌种和其他营养物质的方法,将降解菌和菌体所需营养包埋于PVA 胶囊中或用聚氨基甲酸乙酯固定,稠化剂和吸附剂也可同时被包埋或固定。这些菌体和添加剂掺入所处理的土壤中,明显提高了微生物的降解速率。
生物反应器(Bioreactor), 生物反应器是一种特殊的反应器,通常为卧式鼓状、气提式,可分批或连续培养,可建在污染现场或异地处理。处理时将污染土壤转移至生物反应器中,加入3 —9 倍的水混合使其呈泥浆状,同时加入营养物质,并在充氧的条件下剧烈搅拌,使微生物与底物充分接触,完成处理过程。处理后的土壤又可通过渗灌系统回灌到土壤中,在回灌过程中加入营养和已经驯化的微生物,并通入氧气,使土壤中的生物降解过程更快。生物反应器的降解条件比较容易控制,可以满足微生物降解所需的最适条件,获得最佳处理效果。近年来,生物反应器的种类得到了较大的发展,连泵式生物反应器、连续循环升流床反应器、泥浆生物反应器等,在修复污染地下水方面已初见成效。
