府河水体及沉积物细菌群落结构分布特征及其影响因素

城市河流承接不同类型的废水导致水质恶化,影响河流生态系统.通过分析河流细菌群落结构变化,不仅可以判断河流污染特征,还将有助于河流污染治理与生态修复.笔者研究了府河夏季上下游水体和沉积物理化性质,并采用高通量测序法分析了细菌群落结构特征.结果 表明,府河上游水质化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度显著高于下游(P＜0.05),沉积物中重金属镉、锌和铅含量较高,均值分别为(0.44±0.03)、(182.17 ±0.34)和(35.76±0.20) mg· kg-1.府河沉积物细菌多样性及丰富度明显高于相应上覆水体,变形菌门(Proteobacteria)是水体和沉积物中的第一优势菌,水体中参与氮循环的蓝藻菌门(Cyanobacteria)的高丰度说明府河存在一定的富营养化,此外,可以分解有机物的放线菌门(Actinobacteria)在下游丰度高于上游;沉积物中具有致病作用的拟杆菌门(Bacteroidetes)在上游城市河段丰度较高.细菌群落空间异质性结果表明下游硝化细菌(nitrifying bacteria)和反硝化细菌(denitrifying bacteria)的丰度(分别为62.25％和31.29％)明显比上游高.水体细菌多样性和温度、pH、总有机碳有显著相关性(P＜0.05),冗余分析显示NH3-N、总氮(TN)、TP和pH对细菌群落结构影响较大;而pH、TN和重金属镉是影响下游沉积物细菌群落结构的主要环境因子.     

基于水面无人船快速监测的温榆河-北运河水质分析与评价

本研究选取了温榆河-北运河（通州段）的3个典型区域,利用无人船搭载的快速监测设备,原位检测了水体的温度、pH、溶解氧（DO）、氨氮（NH₄⁺-N）、浊度（Turbidity）、电导率（spCond）、蓝绿藻（BGA）、叶绿素a （chlorophyll-a）.采用离线方式,在实验室测定了水样中的化学需氧量(COD_Cr)和总磷（TP）.基于所获取的数据,结合单因子评价法和平均综合污染指数法,评价了温榆河-北运河的3个河段水质现状;结合SPSS软件和主成分分析法,分析了影响河段水质的主要影响因素.结果表明,基于氨氮、溶解氧、化学需氧量、pH、总磷等指标进行评价,上述河段水质属于我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类标准;主成分分析的结果表明,总磷、化学需氧量、叶绿素a是主要污染物,且河岸周边环境对河流水质影响较大.     

城市小集水区降雨径流污染来源解析

利用深圳市王家庄集水区的降雨径流水质监测数据,运用正定矩阵因子分解法（PMF）定量解析了单个城市小集水区降雨径流污染的主要来源。结果表明：研究区降雨径流的主要污染源为城市污水、管内沉积物和地表径流。其中城市污水以输出氨氮（NH3-N）和总氮（TN）为主,管内沉积物是化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）和生化需氧量（BOD5）的主要来源,地表径流为固体悬浮物（SS）的主要来源。PMF模型可作为土地利用方式均一的单个城市小集水区降雨径流污染源解析的有效方法之一,主要污染源的廓线能否保持相对稳定是该模型在降雨径流污染源解析时的主要约束条件。     

生物活性炭滤池的启动运行

对生物活性炭滤池启动运行中微生物生物量、生物活性、代谢功能及水质指标的变化情况进行连续分析.结果表明,生物活性炭滤池中异养微生物的平板计数生物量变化呈"S"形曲线,与微生物生长规律相符合,这反映滤池中微生物群落有明显的适应期、对数期和稳定期等生长阶段.脱氢酶活性随挂膜时间延长不断增加,第30天后达到稳定水平.滤池中微生物群落碳源代谢能力随挂膜时间的推进而增强,第40天时微生物群落的丰富度指数和Shannon多样性指数达到相对稳定值.氨氮(NH4+-N)与高锰酸盐指数(CODMn)去除率经过降低—缓慢上升—稳定的变化过程后,在第40天时去除率分别达到80%和28%左右.滤池启动运行29 d后溶解氧(DO)消耗率基本稳定,其值为18%.因此,在生物活性炭滤池挂膜过程中,分析微生物生长代谢与水质的变化特征可判断挂膜启动过程是否完成.图6表1参22     

西安市皂河氨氮污染特征分析

通过对比西安市皂河多次水质监测结果,分析了城市小流域水环境中氨氮（NH4-N）的污染特征。结果表明：1）皂河NH4-N平均浓度在空间上的变化为上游和中游高于下游;2）枯水期24h的河流流量与NH4-N浓度负相关;3）洪水统计分析,NH4-N浓度峰均超前于流量峰;4）洪水过程中NH4-N污染物负荷主要以点源污染为主,非点...     

富营养化太湖沉积物中微生物群落及对环境因子的响应

沉积物是水生态系统重要的组成部分,研究沉积物中的微生物多样性及群落结构有助于从侧面了解水体的水质状况.采集太湖中具有不同富营养化水平的梅梁湾(ML)与湖心区(HX)表层沉积物(0--2 cm),测定沉积物样品中的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、无机氮(NH4+-N与NO3--N)、pH、氧化还原电位(Eh)与溶解氧(DO),利用基于16S rRNA基因的Illumina Miseq宏基因组测序技术研究沉积物样品中的微生物群落结构,并分析沉积物中微生物群落结构与环境因子的潜在关系.从太湖两处采样点6个沉积物样品中共获得234 408条有效序列,Sobs指数在1 811-2 442之间,Shannon指数在6.16-6.49之间,Coverage值在96.2%-97.7%之间,说明序列信息量足够大且微生物多样性较高.沉积物中细菌相对丰度为99%以上,共检测到48个门118个纲.其中变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在ML和HX沉积物中的相对丰度分别为40.5%和35.4%,主要包括δ-proteobacteria和β-proteobacteria纲.其他较为丰富的门类包括绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺菌门(Nitrospirae)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等.将沉积物中纲水平微生物群落组成与理化因子进行Spearman相关分析可知,Eh、DO、pH、NH4+-N和TOC含量能显著影响纲水平优势微生物类群(OTU1%),且以Eh影响的微生物类群种类最多.上述研究表明,太湖沉积物中微生物资源丰富,不同富营养湖区理化因子是影响其中微生物群落结构的重要因素.(图4表3参42)     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。     

喀斯特小流域复杂景观中水质状况

以红枫湖流域周边一个受人为活动严重影响的农田源头溪流-王家寨小流域为研究对象,设置11个监测点研究硝酸盐（NO3-N）、氨态氮（NH4＋-N）、溶解性无机磷（PO4--P）、总磷（TP）和总悬浮物（TSS）在复杂景观中的变化状况。降雨后采样水中氮、磷含量明显低于雨后的地表积水,地表积水受各种影响,水质降低。水塘型湿地,其丰水期的PO43--P、TP、SS高于枯水期,与水循环条件较好的流水溪流还是存在明显的区别。从平均值来看,枯水期地表水和地下水TP都超过5级水质标准。水质与＂源＂景观的关系不明显,说明喀斯特小流域中复杂的景观结构对氮磷的截留作用。     

洞庭湖水污染特征及水质评价

于2016年4月—2017年3月对洞庭湖区11个监测断面396个表层水样进行采集,选取8个水质指标进行因子特征分析,并采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对洞庭湖水质进行综合评价.洞庭湖水体呈弱碱性,总氮(TN)和总磷(TP)为超标污染物.单因子评价法结果表明,TN和TP为洞庭湖水质的主要限制因子,TN参与评价时,洞庭湖水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类.综合污染指数法结果表明,洞庭湖水质状况为中污染,平水期水质优于枯水期和丰水期,主要污染因子为TN、TP、五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn).主成分分析结果表明,洞庭湖水质主要受p H、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)和TN等指标影响,西洞庭湖水质较好,南洞庭湖次之,东洞庭湖较差.3种方法是定性和定量评价的有机结合,评价结果不完全一致,故采用多种评价方法来开展水质评价十分重要.     

南四湖沉积物营养盐释放特性

通过营养盐静态释放模拟试验,研究了南四湖沉积物NH4＋-N、TP和有机质（OM）的释放能力;针对微山湖区（WS）沉积物氮含量较高、释放较强的特点,为明晰WS湖区的氮释放潜力,考察了该湖区16个点位沉积物对NH4＋-N的等温吸附特性.静态释放试验表明,沉积物TP和OM释放能力较弱,对南四湖上覆水水质影响不明显;而WS湖区的NH4＋-N释放能力较强.WS湖区沉积物的NH4＋-N等温吸附试验表明,湖心区沉积物NH4＋-N释放能力最强,吸附/解吸平衡浓度（CEAC）高于1 mg.L-1的区域面积约占微山湖的1/5,该区域沉积物NH4＋-N释放将会对南水北调东线调水水质产生不利影响.     

海绵铁填料对城市内河污染物质去除

通过水质监测和微生物高通量测序,开展了海绵铁填料对城市内河污染物质去除效果的现场试验研究.结果表明,试验进水COD、NH_3-N、TN和TP分别为16—75 mg·L~(-1)、1.24—9.73 mg·L~(-1)、0.21—22.12 mg·L~(-1)和0.23—1.17 mg·L~(-1),各项水质指标均属于地表水环境质量劣Ⅴ类标准;在经历不同HRT(3—24 h)后,试验出水的COD、NH_3-N、TN和TP的浓度分别降至1—47 mg·L~(-1)、0.01—4.86 mg·L~(-1)、1.1—20.34 mg·L~(-1)和0.03—0.55 mg·L~(-1).当HRT为24 h和12 h时,出水为Ⅱ—Ⅳ类水质,而当HRT为6 h和3 h时,出水水质介于为Ⅱ—劣Ⅴ类之间.其中,HRT为24 h时,COD、TN和TP的去除率最高,分别达到75.86%、90.76%和87.47%,而NH_3-N的去除率在HRT为6 h时最高,为99.29%.微生物群落结构分析显示,海绵铁填料生物膜上的微生物物种丰富度和群落多样性均高于原水,且群落结构较原水更为稳定.随着反应器内部溶解氧的升高,物种丰富度和群落多样性也逐渐增加.     

植物净化床对双龙湖水体有机污染物的去除效果分析

通过对双龙湖A、B两座植物净化床2004年6月至2005年5月间的进出水监测数据进行分析,确定植物净化床对水体有机污染物去除效果的年际变化。结果表明,A、B两座植物净化床对CODMn、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)均有很好的去除效果,对CODMn的平均去除率为71.41%和72.58%,出水水质平均为2.47和2.36mg·L-1;TP的平均去除率为83.01%和84.70%,出水水质平均为0.033和0.037mg·L-1;NH3-N的平均去除率为89.28%和90.30%,出水水质平均为0.125和0.141mg·L-1;TN的平均去除率为60.90%和65.48%,出水水质平均为1.204和1.268mg·L-1。对硝态氮(NO3-N)的去除效果较差,平均去除率为6.91%和32.47%,出水水质平均为0.407和0.637mg·L-1。分析CODMn、TP、NH3-N、TN和NO3-N去除效果的季节变化发现,各指标的去除效果和季节变化有一定关系。最后,作者对植物净化床的运行控制提出了相关建议。     

河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性

河道滞留塘系统是一项适用于中小型污染河流净化的生态技术,目前我国部分中小型河流污染严重,研究河道滞留塘系统对河流污染物的去除特性具有现实意义,但目前尚缺乏系统深入的研究。该研究对实际污染河水进行了一年现场试验研究,通过改变水力停留时间,考察了不同季节、不同河水水质条件下河道滞留塘系统对河水中氨氮(NH3-N)和总磷(TP)的净化效果。结果表明,河道滞留塘系统主要通过颗粒物的重力沉降作用净化河水中的总磷(TP)。在该研究条件下,TP去除率接近30%,去除速率为0.01～0.02 g.h-1.m-2。TP去除速率约为0.003倍的SS去除速率,两者间有较好的相关关系,因此可通过测定滞留塘SS去除速率来预测TP去除速率。但滞留塘系统对NH3-N无显著去除能力。     

基于宏基因组学的三峡库区重庆主城段水体浮游微生物群落的组成和功能分析

三峡水库建成以来,水生环境发生了显著的变化,水库浮游微生物在关键生源要素循环中发挥关键驱动作用。为了分析三峡库区重庆段水体浮游微生物的功能及多样性,于2015年5月对三峡库区重庆主城段(北碚、朱沱、木洞)表层水环境总DNA样本进行了提取。调查水域总磷(total phosphorus,TP)、总氮(total nitrogen,TN)已分别达到IV、V类水标准,水体污染主要是由TN,TP造成的,各调查水域均处于中营养至重富营养状态。基于宏基因组学技术在Illumina HiSeq 4000平台上对总的浮游微生物进行了序列测定,分析了重庆主城段水环境浮游微生物的物种以及功能结构特征。结果显示,朱沱和木洞点位水体优势门为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。北碚点位水体优势门为放线菌门、变形菌门、拟杆菌门和蓝细菌门(Cyanobacteria)。在属水平上,颤藻属(Oscillatoria)和微鞘藻属(Microcoleus)只出现在北碚点位的嘉陵江表层水体,其余两处几乎没有。在对3组样本一共99 472条基因进行通路分析时,有54 340条有功能注释结果。由直系同源聚类(cluster of orthologous group,COG)注释结果得知,浮游微生物物种基因的主要功能为翻译、核糖体结构和生物合成、氨基酸转运和代谢。Pearson相关分析结果显示:水温(T)、总碳(total carbon,TC)、溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)是影响三峡库区重庆段浮游微生物群落结构的重要环境因子。     

黄海西部海域沉积物细菌群落及其对环境因子的响应

黄海是西太平重要的边缘海。微生物群落在有机污染物生物地球化学循环中起着十分关键的作用,它们的群落结构、多样性及变化一定程度上反映了沉积物质量的变化。宏基因组学能够在整体水平解析微生物群落结构,真实地揭示原位环境中微生物群落的复杂性和多样性。2016年10月对黄海西部海域19个监测站位的微生物群落及环境因子开展了深入调查。应用Illumina MiSeq宏基因组高通量测序技术,共鉴定海域沉积物中微生物41门266属,变形菌门为明显的优势门类,其相对丰度占总数的47%。其他较为丰富的门类包括酸杆菌门(Acidobacteria),放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),浮霉菌门(Planctomycetes)和沈微菌门(Verrucomicrobia)。各站位细菌多样性非常高,但站位间差异较大。其中Chaol指数均值为7 365.3;Shannon指数平均为9.65;Simpson指数平均为0.995。应用Past软件,采用CCA分析法研究细菌群落与环境因子的相关性,结果显示总磷和沉积物粒径对微生物门水平的群落分布具有显著性影响。计算细菌与环境因子间Pearson相关系数并绘制热图分析,发现酸杆菌、衣原体(Chlamydiae)和硝化螺旋菌(Nitrospirae)与总磷呈较明显的负相关。     

秦皇岛近海养殖对潮间带微生物群落多样性的影响

潮间带微生物群落在驱动海岸带生态系统物质循环和能量流动中具有重要作用,近海养殖造成的环境问题日益凸显,但其对潮间带微生物群落结构的影响还缺乏研究。采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和限制性片段长度多态性（RFLP）的分子生物学技术,研究秦皇岛养殖区与旅游区潮间带沉积物中微生物多样性的差异,分析养殖区微生物的16S rRNA基因文库的组成特征。结果表明：养殖区的微生物群落结构与旅游区形成较大的差异,DGGE图谱中养殖区的特有条带主要集中于γ-变形菌纲（γ-proteobacteria）,还分布于α-变形菌纲（α-proteobacteria）,拟杆菌门（Bacteroidetes）,放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）。影响潮间带微生物的群落结构的主要环境因子包括温度、盐度、pH和NO3-浓度,影响率达55.2%。对差异最大的洋河大桥南养殖区（Q1站）的微生物样品建立克隆文库分析群落结构,变形菌门（Proteobacteria）为优势菌群,占总群落的60%,其中γ-变形菌纲是主要存在的微生物纲,其余菌群包括放线菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的微生物。养殖区海岸带微生物群落中出现了与环境污染和赤潮密切相关的菌群,如拟杆菌门、肠杆菌属（Enterobacteriaceae）和α-变形细菌红细菌目（Roseovarius）的微生物。     

腾格里沙漠沙坡头地区土壤微生物多样性分析

为了揭示沙坡头沙漠固沙区与流沙区不同植物根际微生物群落结构的组成、丰度和多样性对沙漠极端环境的响应,采用DNA提取试剂盒提取土壤总DNA,对细菌群落编码16S rRNA的基因(16S r DNA)的V4~V5区进行Mi Seq测序,分析各样品中细菌群落结构的组成、丰度以及多样性指标,通过非度量多维尺度(NMDS)法和文氏(Venn)图解释微生物群落结构对环境的响应。固沙区与流沙区不同土壤样品微生物群落在门水平上主要以变形细菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)为优势类群。在属水平上,不同样品优势类群差异明显。11个样品在NMDS纵轴方向上按照固沙区与流沙区分为2大组,说明微生物类群对人工固沙做出了环境响应。文氏图分析结果表明,尽管不同样品之间存在一定差异,但存在共有微生物类群,可能在沙坡头沙漠生态系统中发挥着核心作用。蓝细菌以及根瘤菌在沙生植物固沙过程中对于提供营养物质等生物地球化学循环起着重要作用。     

印加孔雀草对土壤细菌群落多样性的影响

印加孔雀草(Tagetes minuta L.)入侵对生态系统和生物多样性造成危害,从土壤微生态学的角度探究印加孔雀草入侵对土壤细菌群落结构和多样性的影响,有助于深入揭示其入侵导致生态系统退化的机制。采用第二代高通量测序技术,以万寿菊(Tagetes erecta L.)为对照植物,设置不同植物的处理(裸土CK、万寿菊Te、印加孔雀草与万寿菊混种TmTe、印加孔雀草Tm),比较了各处理中土壤细菌群落结构的差异。结果表明:(1)TmTe的Ace指数显著低于CK、Tm且Chao指数显著低于CK,Tm的Shannon指数显著高于CK且Simpson指数显著低于CK,混种处理细菌群落丰富度最低,印加孔雀草单优群落处理群落多样性最高;(2)4个处理共有的OTUs为3 169个,3个植物处理中,TmTe的细菌群落数最低,为3 814个OTU,Tm细菌群落数最高,为4 110个OTU;(3)相对丰度最高的前5个门分别是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),在各处理中所占比例之和皆为80%以上;(4)放线菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、变形菌门、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门以及芽单胞菌门与土壤全钾含量呈显著正相关(P0.05)。蓝细菌门(Cyanobacteria)与环境因子之间的关系不同于其他菌门,相关性各有不同,但差异不显著。多囊粘细菌科(Polyangiaceae)、侏囊菌科(Nannocystaceae)、念珠藻科(Nostocaceae)等8个科的10个OTU类群共同存在于Tm vs CK和TmTe vs CK但不属于TmTe vs CK,表明其在印加孔雀草入侵过程中起着重要作用。该研究为揭示印加孔雀草入侵对土壤微生态影响机制提供了科学依据。     

粉煤灰渗滤系统处理城市非点源污染物效果评估

对粉煤灰介质渗滤系统处理城市非点源污染物的效果进行了研究.吸附实验表明粉煤灰对氨氮和磷酸盐具有良好的吸附能力.渗滤系统对雨水径流污染处理采用室内小试的方式进行,在70 d内共模拟33次雨水负荷,期间渗滤装置对溶解有机碳(DOC)的平均去除率为88.1%,总氮(TN)的平均去除率为41.0%,氨氮(NH0-N)平均去除率为95.5%,总磷(TP)去除率为81.0%,符合城市非点源污染控制的实践要求.污染物去除主要以吸附过程为主,有机物、氨氮、磷的去除主要发生在渗滤柱表层的0—10 cm,硝化-反硝化主要发生在0—40 cm之间.滤层高度可以从130 cm适当减小为100 cm.吸附动力学表明粉煤灰对氨氮的吸附在3 h达到平衡,对磷酸盐的吸附平衡时间为6 h.微生物对渗滤系统的影响需要进一步研究,随着运行时间的延长,微生物效应将得以体现,污染物的去除效果可能会进一步提高.     

沣河水系脱氮微生物群落结构研究

河流水体氮素的超负荷不仅破坏了水体生态环境,也严重威胁着人类的生存和发展.水体中有机氮、无机氮（氨氮、亚硝氮、硝氮）和分子氮之间的转化（氮循环）有赖于水体中大量的氮循环微生物（固氮细菌、硝化细菌和反硝化细菌）,然而这些氮循环微生物的生长繁殖也受到包括氮素的形态和浓度在内的多种环境因子的影响,这些因素也通过影响氮循环微生物的生长繁殖进而使得水体中氮素的转化速率发生变化,对水体氮污染的防治有不可忽视的作用.本研究通过在沣河设置不同的研究断面,采集水体样品,进行水质分析,并通过现代分子生物学技术（PCR-DGGE）方法对研究断面水体中氮循环微生物（固氮细菌、硝化细菌和反硝化细菌）的群落结构进行分析.再通过统计学软件对所得分子生物学信息与水质环境因子的相关性进行统计学分析,发现沣河水体中氮循环微生物群落结构受到多种环境因子共同影响,且在枯水期和丰水期表现出不同的特征.在丰水期沣河水体中,硝化细菌群落在中游表现出较高的多样性和丰富性,这与沣河中上游农业COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）氨氮及有机氮污染物排放量较大,沣河水体DO（溶解氧）高有关.水体中的氨氮、亚硝氮、温度的增加是促进水体中硝化细菌的均匀性和丰富度的增高的主要因子,而pH 值的升高,使得水体中硝化细菌的均匀性和丰富度降低.反硝化微生物在中游和下游的多样性和丰富度较高,与有机物及硝酸盐含量相关.水体中的BOD、COD、TP（总磷）、硝氮的增加是促进水体中反硝化细菌的均匀性和丰富度的增高主要相关因子,而DO 的增多则会对部分反硝化细菌产生不利影响,使得水体中反硝化细菌的均匀性和丰富度降低.本研究结果为沣河以及其他河流的污染控制以及基于微生物的生态修复提供了科?