我国水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准旨在保护水生生物不受水体中化学物质的有害影响,是水质基准体系的重要组成部分.不同区域水生态系统的生物区系不同,导致基准值也会存在差异.在综合研究美国、欧盟、加拿大、荷兰、澳大利亚和新西兰等国家和地区在推导水生生物水质基准的物种选择及其考虑因素的基础上,初步研究我国水生生物水质基准推导的物种选择原则.结果表明:推导我国水生生物水质基准需要选择来自8科的水生生物,分别为鲤科鱼类、硬骨鱼纲中的另一科、两栖动物纲的一科、浮游动物中节肢动物门和轮虫动物门各一科、底栖动物中节肢动物门和环节动物门各一科及一种最敏感的大型水生植物(或浮游植物),可全面代表我国水生态系统不同的营养级和生命形式.      

镍的环境生物地球化学与毒性效应研究进展

目前镍的毒性评价大多基于单一指标和室内控制实验研究,如何综合考虑镍在水环境中的形态及天然复合水化学条件的影响,进而准确预测水体中镍的生物毒性是水质基准及生态风险评估领域的难题.本研究结合国内外最新研究进展,对镍的来源、形态、生物有效性、毒性机理、水质基准和标准及污水处理工艺等进行归纳总结.重点围绕镍的环境行为和毒性效应展开,剖析了水化学因子对镍生物有效性的影响,概述了镍对不同营养级水生生物的毒性表现,总结出镍对淡水水生生物的六大毒性作用机理,展望镍的生物有效性对毒性效应的影响趋势,对我国镍的淡水水生生物水质基准的制定具有重要意义.     

典型电子废物焚烧区水生生物多溴联苯醚累积特征

对广东清远某电子废物焚烧区封闭水体中水生生物体PBDEs(多溴联苯醚)的累积特征进行了研究. 结果表明,草虾、田螺、河蚌、鲫鱼、鲤鱼、黄鳝和乌鳢等水生生物体内w(∑₂₁PBDEs)(以脂肪质量计)为0.2487~24.50μg/g. 该电子废物焚烧区水生生物PBDEs污染较严重,较我国其他地区开放性水体的水生生物体w(PBDEs)高出1~3个数量级. 其中,底栖动物河蚌和田螺体内PBDEs累积最高,w(∑₂₁PBDEs)分别为11.38和4.968μg/g. 不同同系物在水生生物体内累积差异较大,BDE209是水生生物体PBDEs累积的主要组分,占49.83%~91.48%,八溴代和九溴代BDE也发生了高累积. 营养级是电子废物焚烧区水生生物PBDEs累积的最主要控制因素,但捕食和生活习性对生物体尤其是软体动物PBDEs累积也产生了较大影响.      

非参数核密度估计在铜、银物种敏感度分布中的应用

采用非参数核密度估计模型构建铜和银保护中国淡水水生生物的物种敏感度分布曲线,并推导了它们的水质基准阈值.结果表明,非参数核密度估计方法在推导IB族两种过渡金属水质基准中的稳健性和精确度都大大优于传统参数模型,能够更好地构建物种敏感度分布曲线.针对不同类别的物种来看.脊椎动物、无脊椎动物、鱼类、甲売类、其他无脊椎动物和全部水生生物的HC5值都随着周期増加而减小,无脊椎动物的敏感性明显高于高营养级的脊椎动物.非参数核密度估计方法的提出丰富了水质基准的理论方法学,为同族或同周期元素之间水质基准阈值的进一步研究和更好地保护水生生物提供了有力的支撑.     

淡水水生生物对阿特拉津除草剂的敏感度

针对水环境中普遍存在的农药污染问题,以阿特拉津除草剂作为研究对象,梳理、整合阿特拉津对水生生态系统中不同营养级水生生物的急、慢性毒性数据,构建了基于对数-逻辑斯蒂分布的水生生物物种敏感度分布模型,分析并对比了阿特拉津对不同类群和不同区系水生生物急慢性毒性敏感度差异. 结果表明,水生动物和植物、无脊椎动物(包括甲壳类、昆虫类、软体动物和蠕虫类)和脊椎动物(包括鱼类和两栖类动物)对阿特拉津敏感度均存在显著差异. 分析了阿特拉津对不同类群水生生物的HC₅(5%危险浓度)值,其中对水生动物和植物的急性毒性HC₅值分别为4257.94和12.55μg/L,慢性毒性的HC₅值分别为2.47和1.95μg/L;对水生脊椎动物和无脊椎动物的HC₅值分别为7490.31和1611.76μg/L;对甲壳类和鱼类的HC₅值分别为1201.16和6639.90μg/L. 在保护95%的物种水平下,不同类群试验生物对阿特拉津的敏感度排序为水生植物>水生动物、水生无脊椎动物>水生脊椎动物、甲壳类动物>鱼类. 从统计学角度分析,中国水生动物与北美水生动物对阿特拉津的敏感度差异不显著. 但是,中美两国间相对特有水生动物物种对阿特拉津的敏感度存在一定的差异.      

牡丹江支流河源湿地水生生态环境现状调查研究

在牡丹江支流河源哈尔巴岭湿地采集地表水和水生生物样品,对水体理化特征、水生生物种类、数量等进行调查,并用水质单因子评价法、多样性指数法,综合评价了调查水域水生生态环境质量.结果表明:牡丹江支流河源湿地生态系统基本处于自然状态,水生生物种类丰富,水体处于贫到中营养的初级阶段.由于湿地植物、水生生物等的腐烂分解,有机质不断沉积,致使局部地区有机物含量较高;哈尔巴岭地区个别地段玄武岩孔洞裂隙水Mn含量高,无机锰本底值较高.      

太湖流域水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准是水质基准体系的重要组成部分。由于不同地区的生态体系存在差异,所需要推导的水质基准也存在不同。目前太湖流域的水质基准研究刚刚起步,国内外制订的水质标准并不能代表太湖流域的水生生物和环境特征。因此,开展基于太湖流域的水生生物和环境特征的水质基准研究,对于太湖流域的水环境保护和水质管理具有重要的作用和意义。在水生生物水质基准的物种选择方面,选择了两种鱼类、两种浮游动物、3种底栖动物以及一种水生植物或浮游藻类,可以全面的代表太湖流域的水生态结构和营养等级。     

基于稳定同位素的水生生物食物链结构特征分析

稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)技术是研究水生态系统中物质循环、能量流动的重要手段.应用水生生物摄食过程中碳、氮稳定同位素比率会伴随食物链传递过程中分馏作用而变化的特征,以北京地区永定河流域山区河道、永定河流域平原河道、潮白河流域山区河道、北运河流域平原河道为研究对象,共布设30个样点,探究不同流域河道水生生物食物网结构变化特征,定量反映其水生生物摄食关系、营养级、食物网的冗余程度,揭示水生生物食物网结构、物质循环特征.结果表明：(1)北京地区不同流域河道δ¹³C、δ¹⁵N具有显著的空间异质性,不同流域呈现不同上升趋势,永定河流域、潮白河流域山区河道均总体呈现“L”型阶梯上升趋势,永定河流域平原河道呈现■型上升趋势,北运河流域呈现“│”型上升趋势.(2)永定河流域、潮白河流域河道鱼类δ¹⁵N总体稳定在8‰～18‰之间,显著大于北运河流域δ¹⁵N(5‰～15‰).(3)不同流域鱼类δ¹⁵N、δ¹³C形成的矩阵...     

人工纳米颗粒在水体中的行为及其对浮游植物的影响

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)因其特殊的尺寸效应及良好的光学、磁学等性质,已被广泛应用于医药、生物成像以及工业产品等领域.在生产、使用和排放的过程中,ENPs通过不同途径不可避免地进入水体,因此ENPs在水体中的行为和生物安全性也引起了人们的极大关注.在水生生态系统中,浮游植物作为初级生产者,为自身以及其他营养级生物提供营养物质、能量和氧气,因此受到ENPs的影响是难以估算的.近年来已有大量的研究证实ENPs对生物有毒性效应,但ENPs进入浮游植物体内的机制以及ENPs在浮游植物体内的生物运输和转化的报道较少,并且这方面的机制仍不甚明确.本文重点介绍了纳米材料进入水体的途径,在水体中的行为以及对浮游植物的生物效应的最新研究进展,但这方面的机制研究需要进一步深入.     

应用物种敏感度分布法研究中国无机汞的水生生物水质基准

基于中国的水生生物区系特征,筛选了包括植物、无脊椎动物和脊椎动物等90个水生生物的急性毒性数据,使用物种敏感度分布法探讨了各类物种的敏感度分布特征,推导了中国无机汞的水生生物水质基准.结果表明,甲壳类生物对无机汞最为敏感,Log-Slogistic3对各组数据拟合效果最佳.基于对全部数据的拟合结果,得出无机汞的急性水质基准和慢性水质基准分别是1.743和0.467μg.L-1.该基准值与其他国家使用类似统计外推法得到的基准值在同一数量级,但也存在着差异,反映了各国水生态系统物种组成的差异.中国无机汞水生生物水质基准的建立,旨在保护中国地表水生态系统中的水生生物免受无机汞的高浓度急性暴露以及低浓度慢性暴露产生的毒害效应.比较不同水体无机汞的浓度水平发现,除嘉陵江水体溶解态汞可能会对水生生物具有潜在风险外,西南地区地表水活性汞均不会对水生生物产生危害.     

水体酸化对藻类影响的初步研究

通过综合生态模拟(微宇宙)试验和藻类生物测试,研究了水体酸化对藻类的影响,结果表明,水体酸化对藻类有明显的抑制作用。48h-EC50和96h-EC50(对斜生栅藻)分别为pH4.45和4.65,当pH≥5.5时,藻类的光合作用对酸度具有很强的缓冲能力。当pH<5.0时,缓冲能力较弱。低pH对淡水生态系统的阈值处在5.0—5.5间,pH5.5可推荐为水体酸化标准。研究了两个小型酸化水体(pH4.7)中的藻类群落特征。     

Effects of low pH on zooplankton in some suburban waterbodies of Chongqing City

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｌｏｗｐＨｏｎｚｏｏｐｌａｎｋｔｏｎｉｎｓｏｍｅｓｕｂｕｒｂａｎｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｉｔｙＺｈｕａｎｇＤｅｈｕｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃ...     

高浓度甲醇废水厌氧处理中颗粒污泥和产甲烷细菌的耐酸性

采用两段UASB处理工艺和间歇培养试验,对高浓度甲醇废水厌氧处理的运行特性进行了研究,并较深入地研究了颗粒污泥和产甲烷菌的耐酸特性及代谢活性.试验结果表明,两段UASB反应器的pH值较低,分别为4.9～5.8和5.5～6 2,显然,这不是一般产甲烷细菌适宜的pH范围.系统中的产甲烷菌即巴氏产甲烷八叠球菌,具有一定耐酸性,在pH为5.0时仍然能够降解甲醇,如果进一步培养,其耐酸性将有所提高.系统中的颗粒污泥能够保护其内部的产甲烷菌,较少地受酸性环境的影响,并在pH为4.5时仍能降解甲醇.颗粒污泥的这种性能与其结构、细菌种类和颗粒体内细菌分布情况有很大关系.     

基于MiSeq测序分析酸性农作物土壤细菌群落结构与多样性

为分析酸性农田土壤中微生物群落结构,探寻酸化土壤的综合治理途径,以湖北恩施土家族苗族自治州利川市酸性农作物土壤为研究对象,应用Illumina MiSeq高通量测序技术,测定酸性土壤中总细菌和经驯化的可培养细菌的16S rRNA基因V3~V4变异区序列,确定不同农作物土壤中总细菌和可培养细菌的群落结构,并探讨土壤理化因子对土壤总细菌群落结构的影响.结果表明:白菜地、烟草地、山药地、草莓地、玉米地及莴苣地这6种农作物土壤中总细菌和可培养细菌在97%的相似水平下得到的OTUs（operational taxonomic units,操作分类单元）数量分别为4 008和97个.在门水平上,土壤总细菌中有12个门类的细菌相对丰度大于1%,Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi为优势菌门细菌;可培养细菌中仅有3个门类细菌相对丰度高于1%,即Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes.在OTU水平上,土壤总细菌沿pH梯度将6种土壤样品分为2类,即pH < 5.5的玉米地、山药地和莴苣地和pH>5.5的烟草地、白菜地和草莓地.此外,冗余分析（RDA）结果显示,Acidobacteria的相对丰度与pH呈正相关,Firmicutes和Roteobacter的相对丰度均与w（TN）、w（TP）、w（TC）呈正相关.系统进化树分析表明,相对丰度位于前30位的细菌与亚洲地区发现细菌的16S rRNA基因序列同源性较高.研究显示,Illumina MiSeq测序能够较为全面地解析酸性土壤中总细菌和可培养细菌的多样性,驯化过程极大地减少了细菌的种类;同时,发现细菌群落结构的相似性可能因样本来源的地理距离的增加而衰减.      

SBR法处理工业废水中pH值对污泥膨胀的影响

主要研究了在SBR法处理啤酒废水和化工废水中pH值对污泥膨胀的影响。试验研究的结果表明,进水的pH值在 5 0～ 6 0,啤酒废水长期保持进水pH值为 5 0时,活性污泥的污泥指数SVI<10 0mL g,当pH值 5 0～ 2 5时,会引起活性污泥活性抑制和污泥上浮 (尤其是化工废水 )。进水pH值在 9 0～ 12 0时,2种废水的污泥指数略有上升,但SVI<110mL g,活性污泥皆表现出活性的抑制和污泥的解体。若进水的pH值在 3 5～ 7 0,且控制反应周期内pH值不变,则 2种废水的活性污泥上浮加剧,化工废水污泥较啤酒废水的污泥上浮程度更严重。在整个试验过程中,镜检未见过量真菌和其它丝状菌,可见用SBR法处理工业废水时,过低或过高的pH值不一定引起污泥膨胀     

pH对穗花狐尾藻吸附重金属镉的影响

运用沉水植物修复水体中低浓度重金属污染,研究不同pH条件下,沉水植物——穗花狐尾藻鲜样对重金属镉的吸附特征. 结果表明,pH对吸附结果影响较大,且在适宜的范围内,等温吸附均可用线性Langmuir模型和拓展Langmuir模型来描述. 当初始pH为3.0～7.0时,Langmuir模型的相关系数(R2)均可达0.954 7(n21)以上,但当初始pH为2.0时,穗花狐尾藻对重金属镉的吸附不符合Langmuir模型.当初始pH为3.0～6.0,初始ρ(镉)(即C₀)为16～72 mg/L时,分别有38%的Langmuir模型计算值,75%的拓展Langmuir模型计算值与实测值偏差小于10%,这表明穗花狐尾藻吸附重金属镉时,拓展Langmuir模型比Langmuir模型有更好的拟合效果. 总体来说,穗花狐尾藻对镉的吸附,最适宜的初始pH为5.0.      

Effect of acid solutions on plants studied by the optical beam deflection method

The optical beam deflection method was applied to study the effects of acid solution on both a terrestial and aquatic plants Egeria and Cerastium, which are common aquatic plant and terrestial weed respectively. A probe beam from a He-Ne laser was passed through a vicinity of a leaf of the plants, which were put in culture dishes filled with acid solutions. Deflection signals of the probe beam were monitored and compared for acid solutions with different pH values. The results of Egria showed that the deflection signals changed dramatically when pH values of acid solutions were 2.0 and 3.0, while little at pH of 4.0 and 5.0. For Cerastium when pH were below 3.0, deflection signals changed greatly with time at the begining. After a certain period of time, deflection signals changed little with time. When pH value was above 4.0, deflection signals of Cerastium were still changing with time even after 20 hours. The results suggested that the damage threshold of pH was between 3.0 and 4.0 for both the land and aquatic plants.     

Effect of acid solutions on plants studied by the optical beam deflection method

The optical beam deflection method was applied to study the effects of acid solution on both a terrestial and aquatic plants Egeria and Cerastium, which are common aquatic plant and terrestial weed respectively. A probe beam from a He-Ne laser was passed through a vicinity of a leaf of the plants, which were put in culture dishes filled with acid solutions. Deflection signals of the probe beam were monitored and compared for acid solutions with different pH values. The results of Egria showed that the deflection signals changed dramatically when pH values of acid solutions were 2.0 and 3.0, while little at pH of 4.0 and 5.0. For Cerastium when pH were below 3.0, deflection signals changed greatly with time at the begining. After a certain period of time, deflection signals changed little with time. When pH value was above 4.0, deflection signals of Cerastium were still changing with time even after 20 hours. The results suggested that the damage threshold of pH was between 3.0 and 4.0 for both the land and aquatic plants.     

海南省近岸海域水生生态污染研究

随着海南省近海岸带养殖业的发展,大量养殖废水直接排入海洋,近岸海域中水生生物的种类与数量出现变化,近海岸带出现一定程度的污染.选择海南省3个有代表性的地点,通过海水采样和底泥采样,研究距海岸不同距离的海水和底泥中水生生物的种类和数量的变化,以研究海南省近岸海域水生生物受养殖业影响的程度.结果表明,近年来海南省近岸海域开展的大规模水产养殖,已对近岸海域生态系统产生了一定影响,导致近岸海洋生物数量增加,种类减少,生物多样性降低,特别是由于养殖业废水中含有大量有机物营养成分(如氮、磷等),导致近海岸藻类大量繁殖,从而极易暴发近岸海水赤潮.      

不同pH下糖蜜废水的厌氧产酸发酵类型及微生物群落结构解析

为寻求厌氧产酸发酵反应器的适宜控制参数和微生物学机制,以ACR(厌氧接触式发酵制氢反应器)为试验平台,通过分阶段调控反应器的pH,考察不同pH下ACR系统的产酸发酵类型和产氢性能,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对微生物群落结构进行了解析.以糖蜜废水为基质,以城市污水厂剩余污泥为种泥,在污泥接种量(以MLVSS计)为3.58 g/L、进水ρ(COD_Cr)为5 000 mg/L、HRT为12 h条件下,分别考察了系统在pH为6.0～6.5、5.5～6.0、5.0～5.5、4.5～5.0条件下的运行特性.结果表明,在pH为4.5～5.0时,系统中以Ethanoligenens harbinense YUAN-3为代表的产氢菌群占优,呈现典型的乙醇型发酵特征,活性污泥表现出的产氢性能最佳,其氢气转化率和污泥的比产氢速率分别为1.9 mol/mol和7.8 mmol/(g·d).在pH为5.5～6.5、5.0～5.5的条件下,Clostridium tyrobutyricum strain A1-3、Propionibacterium sp.B2M2分别成为优势菌群,系统分别呈现出丁酸型发酵、混合酸发酵类型.研究显示,随着pH的改变,系统内的产酸发酵菌群随之发生更迭,在不同pH控制水平下形成不同的顶级微生物群落结构,进而使得系统呈现出不同发酵类型和产氢性能.