基于环境DNA宏条形码的太湖流域底栖动物监测与生态健康评价

大型底栖动物是生态环境监测和评估的主要目标生物类群之一。环境DNA宏条形码技术的发展为提高底栖动物多样性监测的通量、精准性、标准化程度提供了新的机遇,但该方法在我国尚未有流域尺度的应用先例,其结果的可靠性和对生态环境健康状况的指示性有待检验。率先将环境DNA宏条形码技术用于太湖流域65个点位的底栖动物监测和流域生态健康评价,并与同步进行的形态学监测结果进行了比较。结果表明:①环境DNA方法能检出更多的底栖动物类群,在科、属、种水平上检出的分类单元数分别是形态学监测结果的106%、132%、155%;②基于环境DNA技术的检测方法能够很好地识别形态学监测结果中的优势物种,检出的科级、属级分类阶元能够覆盖形态学监测结果中90%以上的生物量和个体数,同时包含60%以上的物种数;③两种方法对同一物种的检出频次显著相关(R²>0.7,P<0.0001),总体检出一致率达72.3%;④在底栖动物完整性指数(B-IBI)方面,环境DNA方法与形态学方法的计算结果显著相关(R²=0.235,P<0.0001),94%的点位的B-IBI等级划分误差在1级以内,且两种方法的计算结果在底栖动物完整性的流域空间格局描绘上高度重合。综上所述,环境DNA宏条形码技术在太湖流域底栖动物群落监测和评价中的整体应用结果表明,环境DNA监测方法结果可靠,将其进一步规模化应用有望显著提高我国水生态系统生物监测结果的准确性和生态健康评价的技术水平。     

瓯江源头区龙泉溪底栖大型无脊椎动物多样性和群落特征

源头区溪流是河流生态系统最脆弱的部分,也是淡水底栖大型无脊椎动物(简称底栖动物)集中分布的热点区域,在流域物种库的形成和生态系统的多样性维持过程中具有不可忽视的作用。然而,目前国内对源头区溪流底栖动物多样性的系统调查研究较少。笔者对位于浙江省丽水市瓯江源头区的龙泉溪进行了底栖动物多样性调查研究,分别于2021年丰水期和平水期在覆盖龙泉溪主要山溪河流的18个样点采样,共采集获得底栖动物标本3 700余号。通过联合使用传统形态分类和DNA条形码技术,共鉴定出底栖动物165种,隶属5门、9纲、19目、68科、124属。联合使用DNA条形码可使底栖动物科、种水平的分辨力提升28.3%和34.1%。调查研究表明:龙泉溪底栖动物多样性丰富,物种组成以节肢动物为主(占比高达87.9%,145种),其中水生昆虫占绝大多数(共计8目、48科、140种,占84.8%),主要优势种为鞘翅目的狭溪泥甲属1种Stenelmis sp.1、毛翅目的纹石蛾属Hydorpsyche和短脉纹石蛾属Cheumatopsyche各1种;底栖动物群落多样性丰富,且在丰水期和平水期均维持在较高的水平;海拔和底质类型等微生境条件对底栖动物多样性分布的影响分析显示,底质类型对底栖动物分布密度的影响显著。对水生态状况的生物评估结果显示:Biotic Index污染生物指数更适合龙泉溪流域的水质健康状况评估,龙泉溪流域整体的水生态状况健康,水质属清洁或极清洁。该研究使用传统形态学和DNA条形码技术相结合的鉴定方式,提高了底栖动物物种鉴定的精度,所获得的多样性调查和水质评价结果为瓯江源头区溪流乃至整个流域的生态保护和长期监测提供了本底基础资料。     

中国淡水大型底栖无脊椎动物条形码数据库构建

大型底栖无脊椎动物是得到广泛应用的水质生物监测和评价指示生物,但在实际应用过程中,受类群多样性高、形态鉴定专业性强、鉴定资料不全等影响,难以将其精确鉴定到种.新兴的DNA条形码技术能够快速、精确地鉴定物种,在生物多样性调查和监测等领域被寄予厚望.该方法的有效性与准确性依赖于完整、全面的参考数据库,然而现有公共数据库无法...     

江苏省太湖流域大型底栖无脊椎动物完整性业务化评价指数构建

为支撑流域水生态目标的业务化管理,提高水生态监测和评价的可操作性,突破物种分类鉴定的技术瓶颈,以大型底栖无脊椎动物为研究对象,在江苏省太湖流域布设120个采样点,于2013年1—3月、7—8月和10—11月开展3次监测。以最小干扰为参照状态,对涉及物种丰度、物种多度组成、耐污能力和摄食类群的72个候选指数进行分布范围、判别能力及相关性分析,结合指数获取的便利性及物种分类的难易程度,最终筛选出3个核心指数构成大型底栖无脊椎动物完整性业务化评价指数,其中湖荡、河流和水库的指数为软体动物分类单元数、优势分类单元相对多度和BMWP指数,溪流的指数为ETO分类单元数、前三位优势分类单元相对多度和BMWP指数。经验证,业务化指数与环境梯度有较好的响应关系,且可操作性强,具备开展业务化应用的前景。但目前的流域水生态目标管理尚处于摸索阶段,技术体系还须在业务化过程中不断修正和完善。     

华北稳定塘底栖大型无脊椎动物与污水处理效能关系的研究

本文以华北稳定塘的七个子塘为对象,采用底泥法和人工基质法对底栖大型无脊椎动物与污水处理效能关系进行研究。发现厌氧塘和兼性塘内不存在底栖大型无脊椎动物,从好氧塘1到强化塘出现了以摇蚊幼虫为主的底栖大型无脊椎动物,其数量随着污水不断净化而不断增加。底栖大型无脊椎动物种群、数量变化较好地反映了水质变化     

江苏地表水体大型底栖无脊椎动物生物多样性状况研究

大型底栖无脊椎动物群落结构与水体水质和水生态系统健康状况关系密切,其受外界干扰后群落结构的变化趋势可以反映水体受污染的性质和程度。2008年,对江苏省主要饮用水源地,长江、京杭大运河等主要河流及太湖等重点湖泊开展底栖动物调查与评价研究,共设置调查点位154个。江苏主要饮用水源地底栖动物的物种数量为78种,主要河流发现底栖动物96种,主要湖泊底栖动物发现65种。从物种多样性指数评价结果看,主要湖泊的底栖生物多样性状况优于地表水源地和主要河流,丰富和较丰富所占比例合计达58%;主要河流的评价结果最差,丰富和较丰富所占比例合计仅达30.7%,存在11.3%物种多样性极贫乏的点位,且大部分水体底栖动物组成以耐污种为主,优势种为极耐污的霍甫水丝蚓,水质状况劣于饮用水源地和主要湖泊。     

颤蚓作为毒性试验材料的初步研究

颤蚓(Tubificids)属于环节动物门寡毛纲(Oligochaeta),大多数为世界性分布,是淡水底栖无脊椎动物的主要组成部分.六十年代以来,国内外学者普遍重视应用底栖无脊椎动物作为评价水质的指示生物,大多数的研究偏重于污染生态学,而在毒性试验研究方面,用颤蚓作为试验材料的报道甚少.Whitley(1967)研究了五氯酚钠     

生物指数在评价水磨河水体污染中的应用

以底栖大型无脊椎动物评价水质,监测水体污染是生物学评价水质的方法之一。近年来,国内外不少学者在应用底栖大型无脊椎动物监测水体污染,评价水质中取得了不少有价值的研究成果。我们于1985年9月对乌鲁木齐市水磨河底栖动物的群落结构进行了一次定量调查。对生物指数在评价水磨河水质污染中的作用作了一定的探讨。现将结果整理如下: 一、河道概况及采样站设置     

2012—2019年松花江干流底栖动物群落变化及其对水环境因子的响应

底栖动物是水生态系统的重要组成部分,其群落特征通常用来评价水生态环境质量。研究了2012—2019年松花江干流水生态环境质量状况、变化趋势,并应用冗余分析(RDA)探究底栖动物群落结构特征与水环境因子之间的响应关系。结果表明:8年间共鉴定出底栖动物246个分类单元,隶属于4门、9纲、25目、58科、69属,其中水生昆虫的EPT物种为99个分类单元,占总物种数的40.24%;水生昆虫的其他物种为68个分类单元,占总物种数的27.64%;软体动物为36个分类单元,占总物种数的14.63%;环节动物为25个分类单元,占总物种数的10.16%;甲壳动物为18个分类单元,占总物种数的7.32%。底栖动物密度总体呈上升趋势,种类组成总体有所增多,其中环节动物、软体动物和甲壳动物有向水生昆虫转变的趋势,群落结构相对稳定且主要以水生昆虫占比最多,底栖动物密度平均值为5.97×10³个/m²,变化范围为2.86×10³~8.98×10³个/m²,优势科(属)主要为小蜉属Ephemerella、小寡脉蜉属Oligoneuriella、扁蜉属Heptagenia、等蜉属Isonychia、纹石蛾科Hydropsychidae、缺叉多距石蛾属Polycentropus、摇蚊科Chironomidae和圆田螺属Cipangopaludina等。生物指数评价结果多数为"中等"及以上,评价结果趋于稳定,且下游评价结果好于上游。松花江干流的水环境质量变化阶段性明显,溶解氧含量升高,氨氮呈下降趋势,其余指标呈波动变化。冗余分析(RDA)结果表明:影响松花江干流底栖动物群落结构变化的主要环境因子是随时间推移而变化的,其中溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮和总氮等指标是影响该监测区域底栖动物群落分布的重要环境因子。     

一种淡水大型底栖无脊椎动物采样器研究

研制出一种长方体的十字筐采样器,在采样器内分别填装石、砂、底泥和水草4种基质,利用大型底栖无脊椎动物对生境的选择性进行样本被动采集。基质越多,采样器采集的生物种类越多,生物量也更丰富。用新研制的十字筐采样器和传统的篮式采样器对松花江流域7个采样点进行大型底栖无脊椎动物对比采样,结果显示:十字筐采样器是一种优良的采样器,适合在松花江流域乃至全国推广应用。     

基于环境DNA技术的江苏省鱼类群落监测应用初探

鱼类是水生生态系统生物多样性的重要组成部分,为了解江苏省地表水监测断面鱼类群落结构特征,利用环境DNA宏条形码技术对2020年4-5月江苏省148个地表水监测断面的鱼类群落进行了调查.在环境DNA样品中共检测到鱼类可操作分类单元(OTU)418个,共注释到10目14科32属46种,其中鲤形目的鱼类有27种,序列占比达8...     

2015年以来太湖总磷升高原因的研究

对2015年以来的太湖TP变化趋势进行了研究,并对TP升高原因进行了分析.结果表明,2015—2019年,太湖TP浓度由0.059 mg/L上升至0.079 mg/L,涨幅34.1％.太湖TP上升的原因可能为:随入湖大量泥沙的带入而累积;东太湖水生植被覆盖面积急剧下降,使得湖体TP上升幅度明显;太湖磷营养盐浓度影响着蓝...     

太湖氮磷大气干湿沉降时空特征

为了探索太湖氮磷营养盐干湿沉降特征及对太湖营养盐输入的贡献，于2011年不同季节采集太湖不同位点的大气干湿沉降样品，分析干湿沉降中氮（N）和磷（P）的形态和沉降量。研究结果表明，输入太湖的磷以干沉降为主，而氮以湿沉降为主。在太湖干沉降中总无机氮（TIN）占总氮（TN）的77.1%，溶解性磷（DIP）占总磷（TP）的77.9%。干沉降中TIN主要以NH+4-N为主。西太湖是TN与TP通过大气干湿沉降输入太湖的最高湖区。太湖全年大气TN沉降总量为20 978 t，TP沉降总量为1 268 t，因此，氮磷大气干湿沉降是太湖营养盐输入的重要来源之一。     

太湖湖风指数阈值的计算

根据2012年8月17—23日的太湖湖风加密观测实验结果,将湖岸3个常规气象站和湖面2个浮标站观测的风速和气温资料代入经典的湖风指数公式,通过Fisher二级判别法和历史拟合率最大法确定了太湖湖风指数的阈值为3.0。该结论为研究太湖湖风的发生频率及其对蓝藻水华全湖输移的影响提供了理论依据。     

湖州合溪新港污染物入湖通量估算与分析

根据2021年5月—2022年4月合溪新港河流水量、水质(TN和TP)的同步监测数据,利用通量模型核算了合溪新港污染物(TN和TP)通量。通过测算合溪新港TN、TP通量与断面降雨强度、水质的响应关系,分析了该区域的污染类型及特点,为后期水质污染调查及通量研究提供了新思路。结果表明：合溪新港流量与降雨量存在明显相关关系,在强降雨期(7—8月)水体流量最高,占监测周期总流量的57.77%;少雨期则流量最低,且会出现湖水倒灌现象(11—12月)。通过分析合溪新港TN、TP通量与流量、水质的相关关系,确定了该流域污染类型为点源污染及农业面源污染共存的混合型污染,且在高强度降雨时污染物负荷量较大。综上,可针对农业面源污染对该流域治理提出相关对策,建立农业面源污染防治体系,以有效降低TN和TP污染物的入湖通量,减少太湖TN和TP污染物负荷量。     

基于3S技术对太湖底质及水质总磷的研究

应用3S技术研究了太湖底质与水质总磷(TP)的分布情况,并结合水华频次分析了其相关性。结果表明:2016—2018年,太湖底质TP年均值在433~537 mg/kg波动,水质TP年均值从0.064 mg/L上升至0.087 mg/L。从空间分布来看,底质TP、水质TP和水华频次均呈现“西高东低”的规律,太湖西部区尤其是竺山湖区是需要开展治理的重点区域。3年间,太湖西部区水质TP上升,而底质TP与入湖河流TP下降,说明内源磷污染是太湖西部区水质TP升高的主要原因,须加强科学清淤。     

夏季太湖蓝藻水华暴发与臭氧污染的关联性

夏季受东南季风、湖流等因素影响,太湖蓝藻向西北部水域集聚,该区域平均藻密度可高达1×109个/L以上,其中蓝藻集中堆积的近湖岸区域藻类密度更高,蓝藻在不同生命阶段释放的藻源性VOCs的成分谱和产生量有较大差异,其中烯烃和有机胺反应活性较强。蓝藻水华高发期太湖西岸非甲烷总烃的浓度约为常州市区的3.3倍,日变化趋势符合蓝藻代谢规律。太湖西部蓝藻水华、湖西区的非甲烷总烃浓度和臭氧污染程度时空变化规律表明:太湖西部(宜兴)是整个流域臭氧污染最严重的区域,其臭氧污染的形成与太湖蓝藻水华暴发有关联性。     

太湖沉积物重金属污染及生态风险性评价

对1993年～1999年所采集的太湖表层沉积物中重金属含量进行了统计分析和生态风险性评价.结果表明,太湖沉积物的pH值呈中性至弱碱性,较适合于沉积物中粘土矿物及腐殖质对重金属的吸附;太湖大部分地区沉积物未受到重金属污染,且沉积物中重金属处于安全状态.沉积物生态风险性指数评价结果也表明,太湖大部分地区目前无重金属生态危害.