两种海洋硅藻透明胞外聚合颗粒物的产生及其生态学意义

透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles,TEP）是一类由胞外多糖组成的透明胶状颗粒物质,对海洋生态系统碳循环具有重要意义。本研究以两种海洋硅藻布氏双尾藻（Ditylume brightwelii）和窄隙角毛藻（Chaetoceros affinis）为研究对象,研究了其在不同生长时期的TEP含量、TEP与叶绿素a（Chlorophyll a,Chl a）的关系及TEP的C:N。结果表明:两种硅藻在整个生长时期均产生TEP,且在不同生长时期的TEP含量不同。布氏双尾藻和窄隙角毛藻最大TEP产量分别在指数期、衰亡期。窄隙角毛藻单位细胞体积和单位Chl a所产最大TEP含量分别是184.91±14.03 fg Xeq./μm3、38.06±4.96 μg Xeq./μg Chl a,高出布氏双尾藻相应单位TEP含量的16倍和5倍。对两种硅藻的Chl a与TEP关系分析表明,在指数期会呈现TEP=α（Chl a）β的函数关系（布氏双尾藻:R2=0.98;窄隙角毛藻:R2=0.80）。两种硅藻TEP的C:N均高于Redfield比值（C:N=106:16）。说明TEP的产生具有种间差异性,且生长时期显著影响TEP产生效率。TEP的高含碳量对海洋碳循环有直接贡献。     

腐殖SBR降解大分子有机物时污泥性能的研究

为考察腐殖活性污泥在降解颗粒态和溶解态有机物过程中对污泥的沉降,脱水性能以及胞外聚合物组分和含量的影响,采用两组平行运行的腐殖土SBR反应器。试验结果表明:腐殖污泥在降解溶解态有机物过程中污泥的脱水性和沉降性能均优于颗粒态的,CST和SVI明显较小。颗粒态有机物在水解的过程中导致腐殖活性污泥分泌大量胞外酶,致使EPS中蛋白质和多糖含量的增加。     

胞外聚合物和信号分子对厌氧氨氧化污泥活性的影响

为了探究胞外聚合物（EPS）对厌氧氨氧化颗粒污泥活性的影响,分别向厌氧氨氧化颗粒污泥中投加30mg/L的总胞外聚合物（IN-EPS）,松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）和紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）.结果表明,3种EPS均可提高厌氧氨氧化颗粒污泥的活性.对于添加了IN-EPS,LB-EPS和TB-EPS的实验组,厌氧氨氧化颗粒污泥的氨氮去除速率分别增加了6.68%,10.5%和19.29%,厌氧氨氧化菌的生长速率分别增加了18.25%,21%,16.3%.三维荧光光谱法分析发现3种EPS的组成基本相同,以芳香族蛋白质和可溶性微生物产物为主.对EPS中的高丝氨酸内酯类（AHLs）信号分子进行检测,发现EPS中含有3种信号分子,分别是C4-HSL,C6-HSL和C10-HSL,外源投加这3种AHLs到厌氧氨氧化颗粒污泥中,结果发现C4-HSL和C6-HSL可以提高厌氧氨氧化颗粒污泥的活性和生长速率,这是EPS可以提高厌氧氨氧化菌活性的原因.     

微生物胞外聚合物修复重金属污染研究进展

微生物胞外聚合物（EPS）是由多糖、蛋白质、核酸、糖羧酸、腐殖质和脂类等生物聚合体组成的复杂混合物。EPS具有聚合细胞、固定基质、形成絮凝、保持水分及阻止有害外源物质等功能。此外,EPS还可作为生物吸附剂来吸附周围环境中营养物质,并且在重金属生物吸附中发挥关键作用。EPS为天然的聚阴离子物质。可固定金属离子形成复合物。EPS中的酶可通过转换和沉淀作用来加速重金属的去毒。文章综述了EPS的结构和功能,重点是其生成、分离、组成,介绍各种来源EPS的阳离子键合性能。及其重金属修复机理。     

除磷颗粒污泥中磷的形态及其含量分析

以实验室培养的4种除磷颗粒污泥为研究对象,利用X衍射法和SMT法对除磷颗粒污泥中磷（P）的形态和含量进行了分析测定,同时利用加热法和超声法将除磷颗粒污泥中胞内物质和胞外物质分离,提取胞外聚合物（EPS）,分析其中总磷（TP）的含量,并进一步研究除磷颗粒污泥的除磷机理。结果表明：除磷颗粒污泥中的磷与Ca、Fe、Al、Na、K、Mg等结合形成磷酸盐化合物,其中无机磷（IP）含量达97%以上,且IP中钙结合磷（Ca-P）含量在53.50%-82.73%之间;EPS的TP含量在34.87%-56.91%之间,说明除磷颗粒污泥中EPS对磷的去除具有积极作用。     

厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物金属元素特性

为探究厌氧氨氧化颗粒污泥胞外金属元素特性,将厌氧氨氧化颗粒污泥根据粒径筛分为0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm 3组,提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物（EPS）,研究EPS金属元素特性.结果表明,蛋白质（PN）是厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要成分,占EPS含量的84.2%以上.随着粒径的增大,EPS中Na、K、Ca、Mg元素含量均增多,且与EPS中蛋白质含量变化一致.EPS中K、Ca、Mg元素的离子形式占比分别为68.6%、56.2%、94.7%.EPS经过阳离子交换树脂（CER）处理后,0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm组EPS Zeta电位分别减小了4.7,7.2,9.1mV,EPS中的金属离子可通过压缩双电层作用促进颗粒污泥的聚集,金属离子对大粒径颗粒污泥EPS Zeta电位的影响幅度更大.     

厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物金属元素特性

为探究厌氧氨氧化颗粒污泥胞外金属元素特性,将厌氧氨氧化颗粒污泥根据粒径筛分为0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm 3组,提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物（EPS）,研究EPS金属元素特性.结果表明,蛋白质（PN）是厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要成分,占EPS含量的84.2%以上.随着粒径的增大,EPS中Na、K、Ca、Mg元素含量均增多,且与EPS中蛋白质含量变化一致.EPS中K、Ca、Mg元素的离子形式占比分别为68.6%、56.2%、94.7%.EPS经过阳离子交换树脂（CER）处理后,0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm组EPS Zeta电位分别减小了4.7,7.2,9.1mV,EPS中的金属离子可通过压缩双电层作用促进颗粒污泥的聚集,金属离子对大粒径颗粒污泥EPS Zeta电位的影响幅度更大.     

有机物特性对AAO系统污泥沉降性能的影响

研究了不同进水混合型有机物组成下AAO系统中活性污泥菌群结构演替规律以及微生物胞内、胞外聚合物的变化对污泥沉降性能的影响.结果表明,当进水中有机物全部为溶解态时,污泥沉降性能最佳,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)为70 m L·g-1,且优于进水有机物以溶解态为主(SVI=120 m L·g-1)和以颗粒态为主(SVI=280 m L·g-1)的系统.根据菌群结构分析可知Thiothrix、Chryseolinea和Trichococcus这3种菌属对污泥沉降性能的影响至关重要.其中颗粒态有机物可促进Trichococcus的生长,而溶解态有机物可促进Thiothrix和Chryseolinea的生长.此外,菌群结构的改变也对胞内及胞外聚合物的变化有重要影响,从而加剧污泥沉降性能改善或恶化的进程.较高的溶解态有机物含量可提高胞内聚合物贮存能力,并改善污泥沉降性能.同时,污泥沉降性能也与松散附着胞外聚合物(loosely bound extracellular polymeric substances,LB-EPS)中多糖、蛋白质和Zeta电位呈显著负相关关系.     

河流湖泊碳循环研究进展

围绕河流湖泊的碳循环,明晰了不同水生生态系统中的颗粒有机碳（POC）、颗粒无机碳（PIC）、溶解有机碳（DOC）等各类碳组分的迁移转化过程,进而梳理了影响河流湖泊碳通量的关键因素,归纳了目前可用于水体碳组分测定的仪器和实验室技术.重点探讨了遥感技术在河湖碳循环组分反演和估算方面的应用,系统归纳了近年来利用遥感数据估算POC、DOC、有色溶解有机物（CDOM）以及叶绿素a（Chla）等河湖碳组分的相关研究进展,并进一步对目前国内外已经建立的内陆水域碳循环模型进行了全面的对比分析.研究发现,不同纬度与类型的河流湖泊碳通量和碳循环的影响因素不同,主要由当地水循环过程以及水-气交换过程决定.传统实验室测定是精确测量水体碳组分的技术手段,卫星遥感则可全方位监测河湖水体中CDOM、DOC、POC以及浮游植物等碳组分,实现大区域的水质和碳循环过程监测.河流湖泊碳循环模型可进一步分析碳组分的来源与特征,准确揭示生物地球化学循环过程,但现有模型的适用性和稳健性仍有待进一步提高.     

塔宾曲霉胞外聚合物协同膨润土钝化处理铅污染土壤

钝化修复技术因投入低、见效快、操作简单等特点,对中低浓度土壤污染的修复具有优越性。微生物胞外聚合物（EPS）具有优异的重金属吸附能力,用EPS溶液协同膨润土钝化处理铅污染土壤,考察了EPS用量、酸雨处理、钝化处理时间对钝化效果的影响。结果表明:EPS对铅（Ⅱ）吸附容量为241 mg/g。在钝化实验中随着EPS用量增加,钝化效果先增强后减弱,加入膨润土后能与EPS产生协同钝化效果,最多能增加59%的残渣态铅,酸雨处理和延长处理时间均能增加钝化效果。针对不同污染途径进行的多种评估结果表明,EPS与膨润土能有效降低土壤中可提取态铅的比例。     

增温施肥对稻麦农田土壤有机碳及其活性组分的影响

农田是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库.为明确气候变暖对稻麦轮作农田土壤碳库的影响,利用田间开放式增温平台,分析了增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳和其活性组分的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,增温、施肥对土壤有机碳含量和其活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤有机碳含量,且总有机碳(TOC)和惰性有机碳(ROC)含量差异显著.与不增温对照相比,增温处理的TOC、 ROC和活性有机碳(LOC)含量分别增加了7.72%、7.42%和10.11%.土壤微生物量碳(MBC)含量的增加(20.4%)和颗粒有机碳(POC)含量的降低(36.51%)可能是增温下土壤有机碳含量变化的主要原因.增温对土壤可溶性有机碳(DOC)含量无显著影响,但显著降低了其可溶性微生物副产物组分含量(41.89%).结果同时表明,施肥对土壤有机碳含量均无显著影响,但显著降低了活性碳组分的DOC和POC含量,增加了MBC含量.与不施肥对照相比,施肥处理的土壤DOC和POC含量分别降低了35.44%和28.33%,MBC含量增加了33.38%.此外,施肥有增加可溶性有机物中人为...     

长江口有机碳的时空分异及耦合行为

依据2014年5月、11月于长江口及其邻近海域两个航次的综合环境调查,对颗粒态有机碳（POC）和溶解态有机碳（DOC）在长江口水域的迁移分布及相互转化进行分析。结果表明,长江口DOC和POC浓度整体都遵循南部高、北部低,近岸高、远岸低的分布规律。春季DOC贡献率为18.44%～71.50%,均值为（46.78±13.87）%;秋季为25.46%～84.97%,均值为（63.35±14.63）%。在近岸水域尤其是最大浑浊带（TMZ）附近以POC为主;近海区则以DOC为主,且表层DOC贡献高于底层。长江口水域有机碳物源复杂且主要为陆源输入贡献,底层海洋和三角洲来源的贡献更高。在长江口水域DOC和POC之间存在着形态比例转化,主要受盐度和悬浮颗粒物（TSM）动态变化的控制;当水体中TSM浓度大于98.41 mg/L时,长江口有机碳以颗粒态为主,反之则以溶解态为主。TMZ是有机碳浓度和形态转变的重要场所,POC在此发生沉降并矿化,强水动力导致的解吸和微生物的降解作用可能会促使其向DOC转化。     

氨基酸指示海洋中有机物降解行为的研究进展

氨基酸是海洋中重要的生源有机质,它在有机碳和有机氮的生物地球化学循环中起着非常重要的作用。氨基酸作为海洋有机物中的活性组分,在有机物降解过程中会被异养细菌选择性的去除,是指示海洋中有机物降解程度的灵敏指示因子。本论文首先介绍了海水中氨基酸的分类,总结了溶解游离氨基酸（DFAA）、溶解结合氨基酸（DCAA）、颗粒氨基酸（PAA）和细菌标志物D-型氨基酸的来源及生物学活性。同时归纳了有机物降解过程中氨基酸变化可归结为选择性保存、产生或者富集细菌源的物质和细菌的转化三种机理。最后本文综述了基于氨基酸的6种降解因子:溶解态氨基酸（THAA）对有机碳或有机氮贡献率（THAA-C%或THAA-N%）、降解因子（degradation index）、活性因子（reactivity index）、个体氨基酸的D/L比值、天门冬氨酸/β-丙氨酸或谷氨酸/γ-氨基丁酸比值（Asp/β-Ala或Glu/γ-Aba）以及细菌源有机物的贡献率,它们各自的特点、适用的降解阶段以及具体的应用。     

有机无机肥长期配施对果园土壤碳库及温室气体排放的影响

有机肥的施用可以提高土壤总有机碳和活性有机碳含量,在改善土壤质量,提升土壤肥力方面有重要意义.设4个处理：不施肥（CK）、单施有机肥（M）、单施化肥（NPK）和有机无机肥配施（MNPK）,研究长期有机无机配施下土壤有机碳和其活性组分含量变化,分析不同施肥措施对温室气体排放的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,与CK处理相比,MNPK处理的土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（EOC）和颗粒有机碳（POC）含量分别增加了82.84%、66.30%、21.12%、93.28%和145.80%.NPK处理对土壤总有机碳和有机碳组分含量无显著差异.有机无机配施有利于提高土壤碳库活度指数（LI）、土壤碳库指数（CPI）和土壤碳库管理指数（CPMI）,LI和CPI的增加是CPMI增加的主要原因.相关分析表明土壤有机碳组分和CPMI与温室气体排放呈显著正相关关系;有机无机配施增加了CO₂累积排放量和增温潜势（GWP）,但却能够降低温室气体排放强度（GHGI）;MNPK处理产量最高,为56365 kg ·hm^-2,较CK处理（29073 kg ·hm^-2）提高了93.87%.因此,旱地苹果园有机无机肥配施,可促进有机碳的累积,稳定土壤碳库,更有利于果园的可持续发展.     

天津地区土壤有机碳和粘粒对PAHs纵向分布的影响

研究了天津地区土壤中有机碳(TOC)和粘粒含量对多环芳烃(PAHs)纵向分布的影响,利用相对富集系数分析了PAHs在不同土壤深度的富集趋势.结果表明,土壤剖面中PAHs含量峰值一般在土壤的表层和次表层,并随着土壤剖面的加深而减少.土壤中有机碳含量、土壤粒度、PAHs性质和扰动、淋溶等均是影响PAHs纵向迁移的重要因素.PAHs相对富集在有机碳和粘粒含量较高的土壤中.高环PAHs主要是以与土壤有机质胶体结合的形式发生迁移,不易迁移到土壤剖面的深部,而低环PAHs则主要是以溶解态形式发生迁移,相对较易发生迁移.      

藻类水华对太湖梅梁湾不同粒径有机组分结构的影响

运用过滤和切向流超滤系统,分离得到2009年8月至2010年8月每月的太湖梅梁湾不同粒径水体有机物,测定了水体中颗粒态有机碳,高分子量和低分子量可溶解性有机碳的含量,并同步分析了叶绿素浓度,水体中各种有机物的碳氮比值和中性单糖含量.对不同形态有机碳浓度的比较发现颗粒态有机碳是太湖碳存在的主要形式.统计分析结果表明叶绿素浓度与颗粒态有机碳之间具有显著的相关性,说明浮游植物是颗粒态有机物的主要来源.此外高分子量可溶性有机物的碳氮比值和中性单糖含量均相对较高,这表明该有机碳的生物可利用性比其它形态的水体有机碳高.     

利用稳定同位素技术研究外源物质输入对太湖微食物链的贡献

应用碳氮稳定同位素方法研究了太湖不同营养状态湖区内外源物质对微生物食物链主要成分的贡献.结果表明,在有大量外来物质输入的河口区,细菌、浮游枝角类、溶解性有机物(DOM)和颗粒性有机物 (POM)的δ¹³Ｃ 和δ¹⁵Ｎ同位素值,溶解性无机碳(DIC)的δ¹³Ｃ同位素值明显低于其它采样点,这表明河口区受陆源营养物质的影响强烈.其中,DOM的δ¹³Ｃ平均值和陆源C₃植物的δ¹³Ｃ值-26‰相近,表现出流域外源的排入对湖泊碳库的影响.与从DIC到浮游藻类的分馏值22‰计算得到的浮游藻类δ¹³Ｃ值相比,POM主要为内源藻类贡献.浮游枝角类的δ¹³Ｃ的平均值低于POM (0.2‰)和细菌 (2.5‰),这可能是由于枝角类脂类的积聚或选择性的摄食δ¹³Ｃ较为贫化的微型藻类(<50 μm)造成的.根据双组分混合模型(two-member mixing model),在河口区陆源C对细菌生物量的贡献占到61.2%,随着向湖心的推进,内源藻类的贡献逐渐增加(58.5%～92.9%).     

海水中溶解氨基酸分析技术的研究进展

随着对海洋中有机氮生物地球化学循环过程认识的逐步深入,氨基酸作为海洋有机氮库中最易被生物利用的组分之一愈加受到重视。关于海洋中氨基酸含量组成和生物可利用性的相关研究对认识海洋中有机氮的迁移和转化具有重要意义。本文详细阐述了海洋领域分光法和荧光法等溶解氨基酸测定方法及离子色谱和液相色谱等色谱分离方法的发展历程,并对应用最普遍的柱前衍生-反相液相色谱-荧光检测法等技术进行了更为详细的评述,列举了质谱技术、单体同位素分析技术和毛细管电泳等最新发展的技术方法,最后对其在海洋学中的应用进行展望。