南京内秦淮河浮游细菌群落结构分析

为探讨城市河流浮游细菌群落结构的组成和多样性,并找出影响浮游细菌群落组成分布的主要环境因子。选取南京市内秦淮河3个采样点采集水样,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析各采样点的浮游细菌群落的随空间、时间的变化规律。结果表明,3个采样点共得到104个不同的片段(T-RFs)。各个采样点的浮游细菌群落组成不同,且不同时期不同采样点的优势细菌类群也不同。多维尺度分析(n MDS)的结果表明:浮游细菌群落按照水温的高低明显分为3个类群。典范对应分析(CCA)的结果表明:水温、溶解氧以及p H等理化指标对浮游细菌群落组成有显著影响(P0.05)。     

长江流域河流和湖库的浮游细菌群落差异

在长江流域自江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和多个重点湖库设置了177个样点开展浮游细菌调查,采用基于细菌16S rRNA基因的单分子实时测序技术研究浮游细菌群落的空间分布差异,期望在更广的调查范围和更高的物种注释精度上阐明长江流域浮游细菌群落结构的分布特征.首先分析了各采样点浮游细菌的α多样性状况,发现长江流域河流区域具有更高的物种丰富度,在多样性上与湖库区域差异显著.在此基础上开展了长江流域各采样点的β多样性分析,发现长江流域河流区域和湖库区域的浮游细菌群落组成差异显著,其中温度是河流浮游细菌群落分布的最大影响因素,湖库的pH是浮游细菌群落分布的最大影响因素.为探究河流区域和湖库区域浮游细菌群落结构差异在生态环境上的影响,在物种差异、功能差异和群落结构差异上开展了进一步研究.结果表明,对于河流区域而言,长江干流自西向东营养盐水平逐渐升高导致了部分物种相对丰度的逐渐增加;而湖库较河流有更高的蓝藻水华暴发风险,其中条件致病菌不动杆菌属在丹江口水库(南水北调水源区)具有较高相对丰度,存在着一定的生态风险,需要加强关注.物种组成上,河流区域和湖库区域绝大多数的物种(84%的OTU...     

应用T-RFLP技术分析滇池污染水体的细菌群落

为确定重富营养化湖泊--滇池水体的主要细菌类型与种群结构,本研究运用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析了滇池水体9个样点的细菌群落特征及多样性.对各样本的T-RFLP谱图进行聚类分析,结果表明不同地理位置的污染物浓度差异可能是造成细菌群落差异的主要原因.研究同时结合克隆文库技术对各样本T-RFLP谱图中的...     

苦草叶表附生和水体浮游细菌群落多样性格局及其影响因素

浮游与附生细菌群落在湿地氮污染物去除及其水质净化方面具有重要作用,然而与湿地土壤细菌群落相比,它们的群落动态还远未被了解.以榆古桥人工湿地水体浮游细菌群落和常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)叶表附生细菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法对浮游和附生细菌群落的组成、结构与功能多样性进行了比较分析.结果表明,浮游与附生细菌群落的组成具有显著差异,相比浮游细菌群落,附生细菌群落中存在更多的异养细菌和反硝化细菌.浮游细菌群落的α多样性在3个采样点间存在显著差异,而附生细菌群落的α多样性没有显著差异;整体来看,附生细菌群落的OTU指数与Shannon指数显著高于浮游细菌群落且二者存在明显的空间异质性.RDA分析表明DO、 IC、 TP、 NH⁺₄和TOC对浮游和附生细菌群落的结构变化均具有重要影响,但对浮游细菌群落的影响更大.共现性网络分析表明附生细菌群落有更多的生态位分化,网络更加稳定,对外界干扰的抵抗力也更强.FAPROTAX功能预测结果分析表明,附生细菌群落的氮循环特别是反硝化作用显著大于浮游细菌群落.研究结果揭示了浮游和...     

袁河流域不同土地利用方式下河流浮游细菌群落结构特征

于2018年8月采集袁河上游至下游的16个采样点表层水样,基于高通量测序技术分析土地利用方式下河流浮游细菌群落特征并对比土地利用与水化学指标对浮游细菌群落的影响差异.结果表明：①袁河优势浮游细菌群落为变形菌门（Proteobacteria,35.17%）,放线菌门（Actinobacteria,33.99%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,17.59%）,其中Bacteroidetes丰度随流向显著降低;②受农田和建设用地增加的影响,袁河上、下游河段细菌群落多样性均随流向呈升高趋势;中游河段浮游细菌群落多样性由于湖库滞留作用明显下降;③水域和林地是土地利用方式中最佳组合因子,土地利用方式显著影响浮游细菌群落,两者相关系数为0.4797,土地利用方式对浮游细菌群落的方差解释量为31.3%;④土地利用方式对浮游细菌群落的影响大小与水化学指标相近,同时存在土地利用方式与水化学的交叉影响（方差解释量为10.9%）,表明在袁河浮游细菌群落的形成中,质量效应与物种分选机制并存.本研究表明,在河流浮游细菌研究中要重视流域土地利用方式造成的外源细菌输入差异,以及土地利用方式输入的不同水化学成分对浮游细菌的分选作用.     

渭河浮游细菌群落结构特征及其关键驱动因子

基于T-rflp技术和高通量测序技术,分析了渭河在平水期、枯水期和丰水期的浮游细菌群落变化特征,并采用冗余分析和典范对应分析识别了不同水文时期影响细菌群落的关键环境因子.结果表明,渭河水体浮游细菌群落空间和季节差异明显,且季节性差异比空间差异更加显著.平水期、枯水期和丰水期渭河(陕西段)干流浮游细菌群落Shannon多样性指数分别在2.13~2.82、2.05~2.84和2.61~2.91之间.平水期浮游细菌多样性指数空间差异最大(RSD=16.75%),样点间群落结构相似度最低(26.8%),流域优势T-RF片段数最多(23种);丰水期浮游细菌Shannon指数空间差异最小(RSD=9.27%),样点间群落相似度最高(62.6%),且检出的优势片段数最少(12种).咸阳-西安段是浮游细菌群落多样性最低、优势菌群结构最单一的河段.河流水体细菌群落在不同时期的关键环境驱动因子不同,而其中悬浮颗粒物(TSS)浓度是不同水文时期都不可忽视的关键影响因子.高通量分析结果表明,丰水期渭河水体浮游细菌物种涉及21个已知细菌门类和26个候选门类,其中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)共同的相对丰度占比达到75%以上,是最主要的细菌类群.汛期渭河干流各样点浮游细菌群落特征趋于一致,物种结构与泾河相似而与黑河存在明显差异.     

人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响

为分析人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响机制,本研究于2021年1月（枯水期）和7月（丰水期）在锦江21个采样点采集表层水样,基于高通量测序技术研究浮游细菌群落特征,运用网络分析等方法阐明浮游细菌群落的交互作用,并探讨人类活动强度对其结构及构建过程的影响.结果表明：①枯/丰水期第一优势浮游细菌门均为变形菌门（Proteobacteria,53.08%/37.84%）,其次是放线菌门（Actinobacteriota,30.89%/32.05%）和拟杆菌门（Bacteroidota,9.41%/13.94%）;②与枯水期相比,丰水期浮游细菌群落的距离衰减效应更强,且其群落结构的季节变化大于人类活动强度影响下的空间变化,平均最近邻体指数（ENN_MN）和农田是影响河流细菌群落的最主要因子,而该群落构建过程主要由不同水化学指标驱动;③Proteobacteria和Patescibacteria是浮游细菌群落交互作用的关键物种,低干扰强度下浮游细菌群落交互网络的稳定性优于其他干扰强度,林地和温度（T）分别是影响枯/丰水期网络稳定性的主要环境因子.④人类活动强度变化可通过调节确定性和随机性过程平衡来影响浮游细菌群落构建,随着强度增加,确定性过程对浮游细菌群落构建的相对重要性不断增强,且人类活动强度每增加10%,将使浮游细菌群落交互网络的稳定性在枯/丰水期分别减少约 6.38%和6.06%.以上结果为研究人类活动影响下河流生态系统监测和保护提供了理论基础.     

南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究

采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.     

水化学指标和空间距离对乐安江浮游细菌群落的影响

为了解乐安江水体浮游细菌群落特征,探讨水化学指标和空间距离对浮游细菌群落的影响,本研究分别于枯水期(2016年12月)和丰水期(2017年7月)对乐安江15个采样点表层水样进行采集.检测了水体NO~-_3-N、 NH~+_4-N、 TP、 DOC、 SO■、 Cl~-、 Cu、 Zn等水化学指标,运用高通量测序技术确定水体浮游细菌群落特征,Mantel Test分析了水化学指标、空间距离(采样点干流长度、平均河网长度、累计河网长度和流域子面积)与细菌群落之间的关系.结果表明:①乐安江水体浮游细菌群落丰富度和多样性丰水期均高于枯水期,丰富度随流向逐渐升高,多样性下游最高,中游最低.②枯水期丰度最高的细菌门类是Proteobacteria,其次是Bacteroidetes和Actinobacteria,枯水期Proteobacteria中下游显著高于上游,Bacteroidetes中下游显著低于上游,Actinobacteria上游显著高于中下游.丰水期丰度最高的细菌门类是Actinobacteria,其次是Proteobacteria和Cyanobacteria,丰水期Actinobacteria丰度先降低后升高,中游丰度显著低于下游,其他河段无显著差异,Proteobacteria丰度随流向逐渐降低,Cyanobacteria丰度中游最高,并且显著高于下游地区.③非淡水细菌占所有细菌丰度的比例沿流向逐渐增加,丰水期均值(62.94%)显著高于枯水期(49.33%).④NO~-_3-N是与浮游细菌群落相关性最高的水化学指标,干流长度是与浮游细菌群落相关性最高的空间距离指标.⑤水化学指标和空间距离与乐安江浮游细菌群落都有显著相关性,并且水化学指标对浮游细菌群落的影响要高于空间距离.本研究为鄱阳湖和乐安江流域水生态环境保护提供了科学依据.     

赤水河流域浮游细菌群落特征及其与水质的关系

赤水河是茅台酒酿造用水的水源地,其环境承载能力和水质质量与该流域微生物的群落息息相关,而目前赤水河浮游细菌群落组成、功能及其与水质之间的关系研究开展较少.本研究以茅台酒厂采水点为中心,在其上中下游设置了W1~W6共6个采样点,采用16S rDNA Miseq高通量测序技术研究了赤水河浮游细菌群落的组成及其功能.结果表明浮游细菌群落主要由55门、167纲、415目、706科、1431属组成,假单胞菌属（Pseudomonas）和马赛菌属（Massilia）是相对优势种群.此外,W1和W3采样点样品与其他采样点样品相比,群落组成差异较大.冗余分析表明COD_Mn、COD和DO是影响群落组成的显著因素（p<0.05）,其与NH₃-N、pH、TN、Novosphingobium、Stenotrophomona和Pontibacter等参数是该流域浮游细菌群落网络的重要节点.使用PICRUSt2软件对该水源地微生物群落的功能进行预测,结果显示其功能主要涉及代谢（metabolism）、环境信息处理（environmental information processing）、遗传信息处理（genetic information processing）等6类生物代谢通路和碳水化合物代谢（carbohydrate metabolism）、氨基酸代谢（amino acid metabolism）、能量代谢（energy metabolism）、辅助因子和维生素的代谢（metabolism of cofactors and vitamins）等46个子功能.本研究探明了赤水河浮游细菌群落组成和功能及其与环境因子的相互联系,丰富了赤水河地区的第一手研究资料,为改善其水域环境提供了参考.     

滇池沉积物氮内源负荷特征及影响因素

研究了滇池沉积物间隙水氮浓度垂向分布特征,根据Fick扩散定律定量估算了沉积物-水界面氮扩散通量,并探讨了其影响因素.结果表明:滇池沉积物间隙水溶解性总氮(DTN)主要以氨态氮(NH4+-N)形式存在,占其总量的72.30%,其浓度随深度增加而升高;其次为溶解性有机氮(DON),占其总量的24.59%,其浓度随深度的增加先升高后降低,最后趋于稳定;硝态氮(NO3--N)所占比例较低,浓度随深度的增加而降低.滇池沉积物-水界面NH4+-N扩散通量分布范围为12.73~59.74mg/(m2·d)[均值30.18mg/(m2·d)],全湖年均氨氮释放量为3305.04t,其中草海、外海北部、东北部及南部湖区扩散通量较大,达35mg/(m2·d),全湖呈由北向南逐渐降低的空间分布特征;全湖年均DON释放量为1147.55t,其全湖分布特征与氨氮一致;NO3--N扩散通量分布范围为-2.70~0.27mg/(m2·d)[均值-0.50mg/(m2·d)],总体表现为由上覆水向沉积物扩散.与我国其他湖泊相比,滇池具有较大沉积物氮内负荷,其沉积物-水界面NH4+-N扩散通量较高,对湖泊水体氨氮浓度贡献较大,且其与沉积物总氮、有机质、可交换态氮和可交换态氨氮含量呈显著正相关,即滇池沉积物NH4+-N释放主要受其可交换态氮,特别是可交换态中氨氮含量影响;同时,滇池沉积物DON潜在释放风险也较大,且与沉积物C/N有关.     

滇池表层沉积物中氨氮的释放特征

为研究滇池内源污染特征,于2013年在滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物样品,并对沉积物中w(NH₄+-N)的分布及NH₄+-N释放动力学特征进行研究. 结果显示:滇池表层沉积物中w(NH₄+-N)为155.8～667.8 mg/kg,平均值为333.7 mg/kg,湖心区域最高. 0~5 min内NH₄+-N释放速率最大,可达到3.34～42.31 mg/(kg·min); 5 min后NH₄+-N释放速率逐渐降低,并在120 min左右基本达到释放平衡. 沉积物中NH₄+-N的释放潜能为17 147～34 163 mg/kg,NH₄+-N释放量随着水土质量比的增加而增大;滇池大部分区域NH₄+-N的释放潜能相对较高,特别是在草海北部以及外海盘龙江河口处. 滇池沉积物中NH₄+-N释放速率、释放潜能均高于长江中下游湖泊沉积物;与同为高原湖泊的洱海相比,其沉积物中NH₄+-N释放速率基本相当,但是NH₄+-N释放潜能却远高于洱海,表明滇池表层沉积物中NH₄+-N具有非常高的释放风险.      

滇池流域硝酸盐污染的氮氧同位素示踪

滇池流域硝酸盐污染严重,厘清其来源对硝酸盐污染治理至关重要。本研究在滇池流域收集河水、湖水、井水、雨水样品,分析了无机氮浓度和硝酸根氮、氧同位素比值。总体上,硝酸盐浓度变化范围较大,从低于检测限到高达13.44mg-N/L,显示流域硝酸盐污染存在较大的空间差异。最高浓度出现在流域南部农田区的井水中,井水样品的氮、氧同位素数据大部分落在化学肥料和大气干湿沉降区,表明农业面源和大气输入对流域浅层地下水产生了污染,污染的浅层地下水又是湖泊水体的一个潜在污染源。流域内河流硝酸盐浓度变化范围较大,总体污染程度高于滇池湖泊水体,氮、氧同位素组成表明大部分河流中硝酸盐来自生活污水和人畜粪便。滇池水体的硝酸盐氮、氧同位素组成和河流的相似,说明人畜粪便和生活污水是主要来源。湖泊水体硝酸盐浓度从南向北有逐渐增加的趋势,这与滇池北部紧邻城区(生活污水)、流域南部主要为农田区(面源污染)的空间格局是一致的。总体上,滇池水体的硝酸盐主要来自城市生活污水,农业面源和大气输入。通过地下水途经进入湖泊主要发生在流域南部地区,具体的贡献份额还需要进一步的计算。     

滇池水质1999-2008年时空变化特征

以滇池常规的水质监测数据为基础,运用因子分析法对滇池1999-2008年的水质进行综合评价,并以水质综合评价得分作为监测点位的空间属性值,采用空间插值法定量分析10年间滇池水质的时空变化特征。研究期间内,滇池水质总体呈现不断恶化的趋势,氮磷污染一直是滇池的主要污染类型。滇池南部区域水质一直优于北部和中部区域,尤其是草海和外海交界区域的水质在全湖是最差的。南部片区水质在整个滇池最好,但也呈现出不断恶化的趋势。     

湖泊水质时空变化特征识别的贝叶斯方差分析方法

精细识别湖泊水质的时空变化特征是确定流域污染调控措施的基础.贝叶斯方差分析具有灵活的模型结构,可直接表征变量的时空动态特征.本文据此提出了基于该方法的湖泊水质时空变化特征识别的方法框架,研究了异龙湖稳态转换条件下富营养化指标的变化特征和滇池外海特征污染物达标率的时空变化2个案例,验证了该方法在总体服从正态分布和二项分布时的适用性.针对参数可交换性假设被忽视的问题,本文提出了一种基于模型选择准则的判定方法,并将其应用于滇池案例中.结果表明:(1)相对于清水稳态,异龙湖在浊水稳态时3种富营养化指标浓度更高,且年际方差所占总方差比例减小;(2)滇池外海总氮浓度超标率由2007—2013年间的40%左右降到2014—2016年间的10%左右,且波动性降低.随着监测数据的积累和监测时空精度的增加,贝叶斯方差分析在湖泊水质时空变化特征识别中具有广阔的应用前景.     

基于全过程模式的滇池水污染综合治理对策研究——以官渡区为例

在深入分析滇池水质现状、污染来源、水质演变、污染成因、治理现状及存在问题的基础上,探索滇池水污染源头减排、过程控制、末端治理相结合的全过程治理模式,实现统筹兼顾、系统考虑、多管齐下、长期综合治理,并提出适应新形势需求的滇池水污染综合治理对策.以官渡区为具体实践区,探寻通过“点、线、面”结合,全面开展滇池流域水污染防治,最终实现滇池水体保护,湖泊生态系统良性循环,经济、社会、环境持续协调发展的总体目标.     

洱海表层沉积物中总氮含量及氨氮的释放特征

通过现场调查和室内模拟试验,对洱海具有代表性的9个表层沉积物样品中w(TN)的分布特征以及沉积物中NH₄+-N释放动力学特征进行了研究. 结果表明,洱海表层沉积物中w(TN)在2.0844～6.5153g/kg之间,平均值为3.5378g/kg,北部西岸为高值区,南部(靠近大理市)为次高值区. 一级动力学模型可很好地拟合洱海表层沉积物NH₄+-N释放动力学特征,NH₄+-N最大释放量在0.1209～0.2810g/kg之间;释放主要集中在0~5min内,约占最大释放量的68%~83%;随后释放速率逐渐放缓,到120min后基本达到释放平衡.运用无限稀释法对沉积物NH₄+-N释放潜能进行测定表明,洱海沉积物NH₄+-N释放潜能在1.7001~3.5879 g/kg之间,在水土质量比约为2500时,NH₄+-N释放量达到最大,随后释放逐渐趋于平衡. 洱海沉积物NH₄+-N释放潜能及最大释放量均与其w(TN)呈显著正相关. 洱海沉积物中w(TN)与NH₄+-N释放潜能和最大释放量均高于长江中下游湖泊,具有较大的氮释放风险.      

滇池沉积物中氮的地球化学特征及其对水环境的影响

采用连续分级提取法研究了滇池外海8个典型区域表层沉积物中总氮与生物有效性氮的含量分布特征,并探讨了不同形态氮释放的影响因素及其对水环境潜在的风险.结果表明,沉积物中总氮含量变化为1888.8~3155.8mg/kg,各形态氮的相对比例为残渣态氮(Residual-N,46.2%~66.3%)>强氧化剂可提取态氮(SOEF-N,22.9%~42.9%)>离子可交换态氮(IEF-N,4.5%~7.5%)>弱酸可提取态氮(WAEF-N,2.2%~4.0%)>强碱可提取态氮(SAEF-N,2.7%~3.8%).生物有效性氮包括IEF-N、WAEF-N、SAEF-N和SOEF-N,海埂沉积物中生物有效性氮的含量最高,与该区域的富营养化程度相一致.其中, IEF-N的分布与上覆水体中氮的含量关系密切,SOEF-N是水体中氮的重要来源.另外, NH4+-N是IEF-N、WAEF-N及SAEF-N中的主要组成部分.蓝藻水华严重的海埂沉积物IEF-N中的NH4+-N含量相对较低,可能表明了富营养化湖泊中浮游生物的大量繁殖与沉积物氮循环之间的耦合关系.     

干季滇池水质与盘龙江水质的研究

通过对滇池水域和盘龙江下游水质进行采样,分析了水中pH值、浊度、溶解氧(DO)、电导率、叶绿素、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨态氮(NH3-N)等8个指标。研究表明,滇池近岸水域中pH值偏碱性、浊度大、叶绿素含量和化学需氧量高、总磷量高、溶解氧过饱和;在滇池外海水域,除溶解氧、叶绿素较高外,其余指标大多在水质标准(Ⅲ类)范围内;而在盘龙江下游区域内,水质差,各项指标都超过地表水Ⅴ类标准,这一事实可能会加重滇池的水体污染。