基于O/E模型和化学-生物综合指数的淮河流域关键断面生态健康评价

由于人类对河流的过度开发利用,河流生态系统逐步退化,部分河流甚至已丧失生态服务功能.因此,客观评价河流生态系统健康状况,加强河流生态保护与修复是水环境管理的重要工作.本研究于2014—2015年度在淮河流域典型河段的9个关键断面展开了4次水生态状况调查,根据四季水质现状和底栖动物群落结构特征,分别应用O/E模型和化学-生物综合指数法对淮河流域河流生态健康进行评价.结果表明:淮河流域总氮污染严重,处于劣Ⅴ类标准;底栖动物群落结构简单,生物多样性较低,主要以腹足纲和昆虫纲为主且物种分布呈现显著的季节性差异;O/E指数在pc≥0和pc≥0.5阈值条件下的评价结果显示所有断面的健康等级均处于差或极差;除夏季外,化学-生物综合指数评价结果与O/E指数评价结果呈现较好的一致性.水质恶化是物种锐减的重要诱因,是水生态健康状况较差的主要限制因素.     

黑河大型底栖动物功能摄食类群时空分布及水环境评价

为研究大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）分布及其与水环境变化的响应关系,分别于2020年夏季和秋季对黑河大型底栖动物和水环境因子进行采样调查,采用生物多样性指数、冗余分析（RDA）和功能摄食类群参数分析不同区域FFGs的分布及水环境的健康状况.结果表明:（1）黑河大型底栖动物以捕食者和刮食者占绝对优势,其次为收集者、滤食者、撕食者.大型底栖动物FFGs群落的物种数、密度、生物量和Shannon-Wiener多样性指数(H_FD′)由高到低均表现为中游>上游支流>上游干流,且均为夏季大于秋季,但Pielou均匀度指数(J_FD′)时空差异不显著.（2）冗余分析（RDA）结果表明,夏季影响大型底栖动物FFGs群落的主要环境因子为水温（WT）、电导率（EC）、溶解性总固体（TDS）浓度、盐度（Salinity）、溶解氧（DO）浓度、五日生化需氧量（BOD₅）浓度和高锰酸盐指数(COD_Mn)浓度;秋季影响大型底栖动物FFGs群落的主要环境因子为WT、TDS浓度、Salinity、COD_M...     

辽河流域典型支流土地利用方式对大型底栖动物群落时空分布特征的影响

通过辽河流域典型支流(清河和凡河)不同土地利用类型区3个水期大型底栖动物及环境因子调查,研究土地利用方式对大型底栖动物分布特征的影响.结果表明,河流大型底栖动物群落四节蜉科(Baetidae)、扁蜉科(Heptageniidae)、纹石蛾科(Hydropsychidae)及石蝇科(Perlidae)等生物类群主要分布在辽河流域内林地为主的河流中;以耕地和居民点为主的土地利用方式下,河流大型底栖动物主要以摇蚊科(Chironomidae)类群为主;颤蚓科(Tubificidae)等寡毛类大型底栖动物在以城市发展为主的土地利用区域内河流中优势明显.河流中大型底栖动物生物多样性、丰富度及EPT%由高到低依次为林地耕地居民点城市,FBI值由低到高依次为林地耕地居民点城市.不同土地利用方式导致河流生境因子空间差异性显著,大型底栖动物群落相似性较低,且生物密度在空间上呈显著差异,但时间上差异不显著.底质、DO与大型底栖动物多样性等指数呈正相关关系,TN、TP、NH3-N、BOD5、CODCr与大型底栖动物生物指数呈不同程度负相关关系.生物与环境联合分析(BIO-ENV)表明,底质、DO、TN、BOD5是影响区域内大型底栖动物群落特征的最显著的主导环境因子.综合上述研究结果可得,土地利用方式通过对河流生境及水质产生影响,进而使大型底栖动物群落组成及多样性特征发生明显变化.     

南湾水库底栖动物群落结构初步研究

为了解南湾水库底栖动物现状,于2015～2016年对该水库按季节进行了周年调查。调查中共检出20种(水生昆虫12种,寡毛类7种,其他类群1种),全年优势种为霍甫水丝蚓、德永摇蚊和前突摇蚊。经MRPP检验,底栖动物群落结构存在季节差异,春季显著不同于夏秋冬季,且夏秋冬季群落结构差异不显著。底栖动物平均密度和生物量分别为171.43 ind./m2和0.503 4 g/m2,寡毛类对密度的贡献比为75.20%,水生昆虫对生物量的贡献比为80.65%。底栖动物密度和生物量季节差异显著,Shannon-wiener指数春季冬季夏季秋季。群落状态指数(Integral Index of Communities State,IICS)季节差异显著,南湾水库水生态状况春冬季要好于夏秋季。底栖动物现存量处于较低水平可能与该水库季节性水温分层现象突出以及水体处于富营养状态有关。结合水质理化指标,该水库采用IICS指数对水生态状态进行定量评估较为适宜。根据IICS指数与环境因子相关性分析结果,发现随着水温的升高,藻类的过度旺盛生长对底栖动物种群具有一定的抑制作用,特别是水体交换率较低且存在较长时间温跃层的水库。     

洞庭湖典型断面底栖动物组成及其与环境因子的相关分析

2010年1、5、9月对洞庭湖6个典型断面进行了底栖动物调查,共鉴定出3门40属(种),底栖动物的密度范围在16~320 ind/m2;各典型断面间底栖动物组成以软体动物占优势,底栖动物群落结构存在着明显差异.底栖动物Shannon-Wienner指数及Margalef指数范围分别为0.95~2.22和0.75~1.99.对获得的底栖动物数据和环境因子数据进行典范相关分析(CCA).结果显示,典型断面底栖动物群落分布受水环境因子影响较为明显,整体上,pH值和DO是影响洞庭湖典型断面底栖动物种类分布格局的主要因素.     

漳州大气PM2.5污染特征与区域传输影响分析

利用多点位三维受体模型与后向轨迹模型,研究了漳州市近海与城区两个代表性点位不同季节不同来向气团所载带的PM_(2.5)浓度、化学组分及污染源贡献特征。结果表明:近海与城区两点位PM_(2.5)质量浓度在季节变化上均为夏季低,冬季高(近海点位夏季37.3μg/m~3,冬季52.1μg/m~3;城区点位夏季38.5μg/m~3,冬季86.2μg/m~3);总体而言,近海点位主要受本地气团以及江苏-浙江来向气团影响,城区点位主要受广东省及其近海来向气团影响。在PM_(2.5)化学组成上,近海点位二次无机组分SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+均高于城区点位,而城区点位秋季二次有机污染明显高于近海点位。因受河口地形影响,近海点位冬季PM_(2.5)各化学组分均高于城区点位。两点位源解析结果存在季节性差异。在近海点位,春冬季二次无机源贡献最大,夏秋季二次有机源贡献最大;在城区点位,春季建筑尘、夏季二次有机源、秋季地壳尘、冬季二次无机源占比最大。不同来向气团对两点位四季PM_(2.5)分担率分别为:近海点位春季NNE来向的二次无机源(20.5%)、夏季SW来向的二次有机源(14.3%)、秋季NNE来向的二次有机源(10.0%)、冬季NE来向的二次无机源(24.2%);城区点位春季NNE来向的建筑尘(18.0%)、夏季WSW来向的二次有机源(15.9%)、秋季NNE来向的地壳尘(15.4%)、冬季NNE来向的二次无机源(24.3%)。     

中国海岛潮下带大型底栖动物时空分布特征

利用中国近海海洋综合调查与评价(908)专项生物调查数据,从海岛类型、地理分布等方面考虑,选取26个具代表性的中国海岛,对海岛潮下带大型底栖动物群落结构的时空分布特征进行分析研究.结果表明:26个海岛潮下带大型底栖动物共鉴定767种,各海岛底栖动物种类组成均以多毛类、软体动物和甲壳动物为主,棘皮动物所占比例较小;物种数在各海岛间差别较大,在空间分布上有较明显的北低南高特点;在季节分布上,海岛潮下带大型底栖动物物种数、栖息密度和Shannon-Wiener指数(H’)都表现出春季>夏季>冬季>秋季的特点,而生物量则表现出秋季>春季>夏季>冬季的特点;受人类活动影响较强烈的长三角地区海岛、近岸岛及河口岛潮下带大型底栖动物物种数及多样性指数明显低于其他海岛,说明目前中国海岛潮下带大型底栖动物群落结构已受人类活动的明显干扰.     

汕头东部近岸海域大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系

为了解汕头东部近岸海域大型底栖动物群落及其与环境因子的关系,笔者于2020年7月、11月和2021年4月、12月对汕头东部近岸海域开展4个航次的调查,分析其大型底栖动物群落结构、季节变化及其与环境因子的关联。结果显示,4个航次的调查共采集到大型底栖动物44种,其中,环节动物14种、节肢动物10种、软体动物9种、其他类11种。优势种类以内卷齿蚕(Aglaophamus sp.)、光滑倍棘蛇尾(Amphioplus laevis)为主。大型底栖动物年平均栖息密度和平均生物量分别为410.4 ind./m²和133.47 g/m²,总栖息密度为夏季>秋季>春季>冬季,总生物量变化为秋季>夏季>春季>冬季。Shannon多样性指数为0.68～0.99, Margalef丰富度指数为0.35～0.64, Pielou均匀度指数为0.89～0.98。聚类分析表明,调查到的大型底栖动物可分为5个群落。丰度/生物量曲线分析显示,夏季时群落因受扰动表现为不稳定状态,而春、秋、冬季则较为稳定。典范对应分析显示,不同季节影响大型...     

淮河流域典型河流夏秋季底栖动物群落特征及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,对水生态环境的变化极为敏感,其群落结构特征可有效指示河流水质及生态健康状况.为掌握淮河流域主要河流强人为干扰下水生态健康状况,分别于2014年夏季和秋季对淮河干流及其主要支流上27个站点进行水质、沉积物及底栖动物采样分析,运用统计方法分析了该区域底栖动物组成、优势种、生物多样性、群落结构时空特征以及与环境因子的关系.结果表明两季共获62个分类单元,4297个底栖动物,主要以软体动物门(Mollusca)和昆虫纲(Insecta)为主,其中昆虫纲主要为双翅目(Diptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata),分别占昆虫纲分类单元数的33.33%、21.21%和18.18%.其次,夏季平均密度为74.21 ind·m~(-2),平均生物量为7.89 g·m~(-2),优势种为米虾属(Caridina)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);秋季平均密度为27.53 ind·m~(-2),平均生物量为1.13 g·m~(-2),优势种则为米虾属、直突摇蚊属(Orthocladius)、四节蜉属(Baetis)和环足摇蚊属(Cricotopus),但t检验差异分析发现,夏秋两季生物密度无显著空间差异(p=0.135),而生物量空间分布则表现出极显著差异(p=0.002).对比发现两季生物丰度的差异主要由软体动物门与甲壳纲(Crustacea)贡献;同时,昆虫纲类丰度分布也表现出季节性,夏季毛翅目(Trichoptera)明显多于秋季,而双翅目和蜉蝣目则显著少于秋季.冗余分析(RDA)发现水温、p H、总氮和沉积物重金属(Cd、Pb、Hg)的梯度变化是该区域底栖动物群落结构变化的主要驱动因子;其次,闸坝运行、边坡固化、岸边植被带及采砂活动等对底栖动物的栖息地与空间分布同样是重大干扰.     

雅鲁河呼伦贝尔段大型底栖动物群落结构特征及水质生物学评价

在呼伦贝尔市境内雅鲁河流域设置12个点位采集大型底栖动物进行调查研究并对水质状况进行生物学评价。共采集到底栖动物24种,隶属于8目22科,其中水生昆虫19种,占总数79.2%,各点位种类不丰富。各点位优势种不同,但基本都以对水质敏感类群和中等耐污类群为主。各点位密度和生物量差异较大,底栖动物平均密度为89~493ind/m2,平均生物量为0.42~11.69g/m2。调查区域大型底栖动物以集食者和捕食者种类较多,分别为6种;各功能摄食类群分布受空间资源位的限制。Shannon-Wiener多样性指数评价结果为上游点位水质为轻-中污染型,下游点位水质为中-重污染型,BI指数评价结果显示除南大河水质为中度污染外,其余点位水质均为清洁。     

Uptake of radioiodide by Paenibacillus sp., Pseudomonas sp., Burkholderia sp. and Rhodococcus sp. isolated from a boreal nutrient-poor bog

Radionuclides, like radioiodine(~(129)I), may escape deep geological nuclear waste repositories and migrate to the surface ecosystems. In surface ecosystems, microorganisms can affect their movement. Iodide uptake of six bacterial strains belonging to the genera Paenibacillus,Pseudomonas, Burkholderia and Rhodococcus isolated from an acidic boreal nutrient-poor bog was tested. The tests were run in four different growth media at three temperatures. All bacterial strains removed iodide from the solution with the highest efficiency shown by one of the Paenibacillus strains with 99% of iodide removed from the solution in one of the used growth media. Pseudomonas, Rhodococcus and one of the two Paenibacillus strains showed highest iodide uptake in 1% yeast extract with maximum values for the distribution coefficient(K_d) ranging from 90 to 270 L/kg DW. The Burkholderia strain showed highest uptake in 1% Tryptone(maximum K_d170 L/kg DW). The Paenibacillus strain V0-1-LW showed exceptionally high uptake in 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth(maximum K_d 1,000,000 L/kg DW). Addition of 0.1% glucose to the 0.5% peptone + 0.25% yeast extract broth reduced iodide uptake at 4℃ and 20℃ and enhanced iodide uptake at 37℃ compared to the uptake without glucose. This indicates that the uptake of glucose and iodide may be competing processes in these bacteria. We estimated that in in situ conditions of the bog,the bacterial uptake of iodide accounts for approximately 0.1%–0.3% of the total sorption of iodide in the surface, subsurface peat, gyttja and clay layers.     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

凤眼莲化感物质对铜绿微囊藻、斜生栅藻生长及细胞数相对比例的影响

为探索化感物质在蓝藻水华治理方面的应用潜力,选取在凤眼莲根系分泌物中发现的5种化感物质（亚油酸、亚油酸甘油酯、丙酰胺、N-苯基—2-萘胺和壬酸）,研究了3种剂量下（0.1、1.0、10.0mg.L-1）其对单一、混合培养铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响.结果发现,化感物质成分、剂量和藻类培养方式对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长...     

模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

底泥对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长影响的研究

采用批量培养的方法研究洋河水库底泥浸出液对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长的影响.结果表明,厌氧条件底泥浸出液对鱼腥藻生长速率有促进作用,添加2%、20%、50%的厌氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中分别高出36.6%、47.2%、36.0%;而添加厌氧底泥浸出液对微囊藻生长有抑制作用,微囊藻最大生物量随底泥浸出液的添加量增加而减小.与添加厌氧底泥浸出液相比,添加好氧条件的底泥浸出液对鱼腥藻生长速率也有一定的促进作用,添加20%的好氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中高出37.2%;而添加好氧底泥浸出液对微囊藻生长影响不明显.在添加厌氧底泥浸出液的培养基中增加铁,则微囊藻的最大生物量显著增加,表明底泥浸出液对微囊藻生长的影响可能是较高浓度的有机质与铁的结合影响了微囊藻对铁的利用.     

铜绿假单胞菌对白腐菌产木质纤维素降解酶的影响

采用固态发酵的方法,考察了两株不同型号的铜绿假单胞菌（AB93066和ATCC9027）对白腐菌（黄孢原毛平革菌）产木质纤维素降解酶（木素过氧化物酶LiP、锰过氧化物酶MnP和羧甲基纤维素酶CMCase）的影响,并对酶提取液的pH值、表面张力及稻草降解残渣中挥发性有机质含量的变化进行了分析.结果表明,添加5.72%的A...     

白洋淀荷茎叶提取液对铜绿微囊藻及四尾栅藻化感效应

本研究探讨了活体荷不同部位(茎和叶)提取出液对铜绿微囊藻、四尾栅藻生长化感效应,为推广荷遏制水华暴发及制作抑藻制剂提供理论基础.实验设计了5个浓度梯度,结果表明,荷叶浸出液对藻类的抑制效果优于荷茎浸出液,当荷叶浸出质量浓度为25 g.L-1时,对铜绿微囊藻及四尾栅藻的抑制率分别为71.33%、78.14%.浸出液成分的GC-MS分析表明,荷叶和茎浸出液都含有丙酰胺,质量浓度分别为1.1 mg.L-1、0.2 mg.L-1.并根据概率计算法,分别计算了两种藻类的半浓度效应.     

荔枝落叶对铜绿微囊藻生长和光合作用的影响

利用浮游植物荧光分类仪对暴露于不同浓度荔枝落叶浸出液下铜绿微囊藻的生长、最大光合作用效率(Fv/Fm)、实际光合作用效率(YⅡ)、光能利用效率(α)、最大相对电子传递速率(r ETRmax)和光饱和系数(Ik)进行了为期15 d的检测,研究浸出液对铜绿微囊藻生长和光合作用的影响.结果发现,浸泡5 d的荔枝落叶浸出液可以抑制藻的生长,呈明显的浓度抑制型变化,随着时间的延长,抑制作用下滑.荧光参数Fv/Fm、YⅡ和α与浸出液浓度由负相关转为正相关或保持正相关关系,浸出液可能早期对藻光合作用发生胁迫,或通过提高光能利用效率来度过胁迫环境,r ETRmax、Ik和叶绿素a浓度与浸出液浓度由负相关转为显著负相关关系.三维荧光图谱结果表明,第15 d时,在投量为2.0 g·L-1时,色氨酸及酪氨酸荧光峰强度约为1.2g·L-1投量情况下的1/3,同时腐殖酸的荧光峰强度减弱.进一步研究藻细胞生长的半抑制浓度EC50值表明,与传统的农作物秸秆控藻比较,其EC50值较低,可能荔枝落叶化感控藻效果较强,只需较低的浸出液浓度而能达到较好的控藻效果.     

黄连根茎浸提物对隆线溞的急性毒性作用

黄连根茎和制剂具有抗菌等作用,广泛用于水产养殖.试验以隆线溞单克隆生物株为供试生物,研究了不同浓度的黄连根茎浸提物(Coptis chinensis root extracts,CRE)对隆线溞泳动能力、存活率及趋光性的影响.结果表明,黄连根茎浸提物对水溞具有急性毒性,半致死浓度半抑制浓度趋光指数显著改变的浓度,后者仅4.27 mg·L-1(以CRE浓度计),远远低于防治鱼病黄连进入水体的浓度.因此,水产养殖使用黄连药物对水溞存在生物毒性.此外,导致隆线溞趋光指数显著改变的CRE浓度比半致死浓度低30.62~36.51倍,测试时间从48 h或24 h缩短到3 h,且容易观察,利用隆线溞趋光性的改变可快速监测CRE对其的毒害作用.在水产养殖中,如果滥用黄连制剂,会影响水生食物链,导致水生态系统失衡.     

大气NOx测量准确性问题分析

采用美国热电公司的NO-N02-NOx分析仪(Model 42i TL)和NOy分析仪(Model 42i NOy),在2011年1月-10月期间,对北京城市大气中的NO、NOx和NOy进行了连续在线测量.两台仪器对NO的测量结果具有较高的一致性(r＞0.998,p＜0.01),说明两台仪器测量精度基本一致.将NOy分析仪(Model 42i NOy)采样口处安装和不安装颗粒物过滤膜两种条件下测量的NOy结果与NO-NO2-NOx分析仪所测的NOx结果分别进行了相关性分析([NOy] =0.989x[NOx],R2 =0.993;[NOy] =1.134 ×[NOx],R2=0.959),得出以下两个结论:①以颗粒态硝酸盐为代表的颗粒物是造成NOx与NOy偏差的主要原因,其所占比例在10％左右;②目前Model 42i-TL所测NOx的浓度水平较真实值偏高,其测量值更接近气态NOy的浓度水平.为估算NO2测值被高估的程度(以2011年8月6日-15日观测数据为例),用扣除部分气态NOz物种(HONO、HNO3、PAN、PPN)的修正方法,推论出在夏季N02被高估约7％(R2=0.968).