三岔湖沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因的多样性及其与环境因子的关系

为了研究沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因多样性及其与环境因子的关系,揭示对水体富营养化有重要影响的微生物类群,分别于2017年的春季和秋季对三岔湖沉积物及其表层上覆水采样,对沉积物基因组DNA的gcd基因进行高通量测序,分析gcd基因多样性和群落结构特征,探讨其与环境因子之间的关系.结果表明:①12个样品共得到219 778条有效序列,分属于6门、9纲、15目、29科、46属、610个OTUs,主要来源于变形菌门（25.10%~98.85%）、酸杆菌门（0~3.99%）.②gcd基因序列系统发育树分为两支,四亚支,基因序列主要归属于根瘤菌目、伯克氏菌目、海洋螺菌目、假单胞菌目、酸杆菌目.③gcd基因的生物多样性大小为春季>秋季,湖中心>湖坝>湖尾;在gcd基因细菌群落组成上,季节性变化对L1、L2、L3、L5采样点影响较小,而对L4和L6采样点影响较大.④gcd基因的生物多样性与ρ（DO）、w（TP）、w（HCl-P）、ρ（DTP）显著相关,gcd基因的OTU组成和分布与ρ（DO）、ρ（DTP）显著相关.研究显示,三岔湖水体沉积物中的gcd基因具有较高的生物多样性,组成和分布呈现异质性,对ρ（DTP）具有重要影响作用.      

Distribution and relationship between antimicrobial resistance genes and heavy metals in surface sediments of Taihu Lake, China

Heavy metals, pharmaceuticals, and other wastes released into the environment can significantly influence environmental antibiotic resistance. We investigated the occurrence of 22 antimicrobial resistance genes(ARGs) and 10 heavy metal concentrations, and the relationship between ARGs and heavy metals in surface sediment from seven sites of Lake Taihu. The results showed significant correlations(p 0.05) between sediment ARG levels,especially for tetracycline and sulfonamides(e.g., tet(A), tet(D), tet(E), tet(O), sul1, sul2 and int-1) and specific heavy metals(Fe, Mn, Cr, Cu, Zn, among others) in the Lake. In the surface sediments, heavy metals showed an interaction with resistance genes, but the strength of interaction was diminished with increasing depth. For most of the heavy metals, the concentration of elements in the top sediments was higher than that in other depths.Tetracycline resistance genes(tet(A), tet(B), tet(D), tet(E) and tet(O), β-lactam resistance genes(SHV, TEM, CTX, OXA and OXY) and sulfonamide resistance genes(sulA, sul1, sul2, sul3 and int-1) were detected. They showed a trend which inferred a statistically significant increase followed by decreases in the relative abundance of these ARGs(normalized to 16 S rRNA genes) with increasing depth. This study revealed that tet(A), tet(O), TEM, OXY, int-1, sul1 and sul3 were widespread in surface sediments with high abundance, indicating that these genes deserve more attention in future work.     

抚仙湖夏季热分层时期水温及水质分布特征

为探究高原深水湖泊抚仙湖夏季热分层时期水温水质空间特征及昼间变化规律,于2014年7月在抚仙湖南部、中部及北部各选取一个代表点位,开展了各点分层采样及北部点位昼间连续分层采样调查观测.结果表明:(1)抚仙湖夏季水温分布具有明显的深水湖泊成层期温度分布特征,表面至水深15 m为变温层,水温变幅25.51~22.81℃,15~40 m为温跃层,水温变幅22.81~14.72℃,40 m以下为等温层,水温变幅14.72~13.70℃.湖体表层与湖底层的最大温差为11.8℃,与温带湖泊同期相比温差较小,而湖底等温层水温为14℃左右,较温带湖泊为高,体现了抚仙湖高原深水湖泊自身的水温成层特征.(2)水温成层决定了湖体的化学成层与生态成层特征:pH、溶解氧(DO)及电导率均呈现出与水温分布相同的分层结构,值得关注的是湖底层DO浓度低至2~3 mg·L~(-1),作为贫营养湖泊,抚仙湖底层开始出现溶解氧偏低的现象昭示着其可能面临潜在的生态风险;总磷(TP)及总氮(TN)由于温跃层的阻隔,等温层呈现一定程度的营养盐累积效应;叶绿素a与高锰酸盐指数也均与水温分层存在对应的响应关系,在湖体上层出现最大值.(3)抚仙湖热分层时期,水温分层存在昼间变化,中午光照辐射增强导致温跃层下潜,强度变大,厚度变窄,显著影响变温层和温跃层的pH、DO、电导率及叶绿素a等动态分布,TP、TN及高锰酸盐指数的昼间变化规律不显著.     

锁磷剂对杭州西湖底泥磷释放的控制效果

为探索杭州西湖高有机质底泥内源磷释放的控制技术,分别于春、夏、冬这3个季节采集西湖8个湖区的原状泥柱,进行室内磷释放过程连续培养,研究锁磷剂Phoslock对底泥磷释放通量的控制效果.结果发现,西湖底泥冬、春季磷释放通量较小,全湖平均分别为0.13 mg·(m~2·d)~(-1)和0.29 mg·(m~2·d)~(-1),而夏季则大幅度增高,全湖平均释放通量为3.29mg·(m~2·d)~(-1),每日全湖释放磷可达23.7 kg(以P计);空间上,磷释放通量受底泥有机质含量控制,底泥有机质污染重的湖区总体上磷释放通量大,而与底泥磷含量及有效态磷含量关系不大;投加630 g·m~(-2)的锁磷剂能够有效控制西湖底泥磷释放,在3个季节所有点位,均能将上覆水磷含量控制在0.010 mg·L~(-1)以下,夏季磷释放通量大的时期,锁磷剂的控磷效果达98%.本研究结果表明,即便对于高有机质含量、"香灰土"特征的西湖沉积物,锁磷剂的控磷效果也比较好.在西湖富营养化治理工程中,可以考虑在局部湖湾投放应用.     

蓝藻腐解对水中营养盐影响的模拟研究

为研究不同密度藻类腐解过程对水体营养盐再分配的影响,在太湖藻类聚集区采集沉积物柱状样进行室内加藻模拟实验,共设置B、C、D 3组加藻密度分别为2500、7500和15000 g·m-2的处理组,监测蓝藻腐解过程中上覆水体的溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)及总磷(TP)等理化指标的变化情况.结果表明,蓝藻腐解会使水体DO和Eh迅速下降,最终分别维持在0.1 mg·L~(-1)左右和-300~-400 mV之间,水体处于厌氧强还原状态;同时,厌氧强还原条件又加速了蓝藻死亡腐解过程,促进了藻体营养盐向上覆水的扩散,B、C、D组营养盐含量分别于实验第6、第10和第14 d达到峰值,TN平均增长速率分别为26.67、43.41和67.82 mg·L~(-1)·d~(-1),TP平均增长速率分别为3.30、5.53和8.35 mg·L~(-1)·d~(-1),NH_4~+-N浓度最大值分别为对照组的7、51、125倍,水体形成明显的氮磷污染负荷,且蓝藻衰亡导致的上覆水TN浓度升高持续时间较TP浓度升高持续时间要长.研究表明,蓝藻水华腐解过程中向上覆水体释放了大量的有机物和可溶性营养盐,降低了水体透明度,加剧了水体富营养化状况,诱发湖泛发生,也为蓝藻水华再次爆发提供了物质基础.     

太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献研究

厌氧氨氧化作为一种异于反硝化的氮转化途径,可同时将氨氮与亚硝氮转化为氮气,是沉积环境中重要的脱氮过程.本文基于15N同位素配对技术,利用15NH+4、15NH+4+14NO-3和15NO-3三组同位素开展泥浆培养试验,研究了四季太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献率;结合厌氧氨氧化功能基因丰度及沉积物理化特征,探讨了沉积物厌氧氨氧化潜在速率季节性差异的成因.研究结果表明:沉积物厌氧氨氧化潜在速率存在显著的季节差异性,夏、秋季显著高于春、冬季,秋季最高,为10.11μmol·kg-1·h-1(以N2计,下同),冬季最低,为3.24μmol·kg-1·h-1;沉积物总脱氮速率为10.67~31.02μmol·kg-1·h-1,其中厌氧氨氧化脱氮效应显著,四季脱氮贡献率高达30%~40%.有机质、氨氮及其功能基因丰度是影响厌氧氨氧化潜在速率的重要因子,研究区域沉积物孔隙水夏、秋季氨氮浓度和厌氧氨氧化功能基因丰度均高于春、冬季,沉积物有机质含量低于春、冬季,厌氧氨氧化潜在速率随沉积物孔隙水氨氮及其功能基因丰度升高而升高,随沉积物有机质升高而降低.     

基于SWMM的滇池环湖截污干渠系统运行效能分析

滇池环湖截污干渠工程是滇池环湖截污体系的重要组成部分,利用SWMM模型对滇池环湖截污干渠系统运行情况进行模拟,并对其运行效能进行分析。分析结果表明:典型降雨年景(降雨保证率分别为29.7%、93.8%和82.8%)下滇池环湖截污干渠对现状汇水范围内全年产生的污水收集率为29.52%~51.68%,对设计服务范围内产生的污水收集处理率为46.3%~67.9%。环湖截污干渠系统旱季收集处理效率明显高于雨季,各截污片区收集处理率存在明显差异。当重现期≤0.2年时环湖截污系统现状汇水范围内产生的污水及地表径流均能够被收集与处理;当重现期≤0.25年时环湖截污系统设计服务范围内产生的污水及地表径流能够完全被收集与处理。     

滇西北高原湖泊剑湖演变过程及其生态环境效应分析

以滇西北高原湖泊剑湖为研究区,1974—2015年间8期遥感影像为数据源,运用遥感和地理信息系统技术,研究剑湖湖泊近40年间的时空演变过程,探析剑湖湖泊的入湖污染物及其生态环境效应变化。结果表明:近40年来剑湖湖泊面积呈现先明显减少再增加后缓慢减少的变化规律,由1974年的504.47 hm~2减至2015年的451.72 hm~2;目前剑湖水体中COD含量较低,符合地表水环境质量Ⅱ类标准;TP含量满足Ⅲ类标准;TN含量仅可满足IV类标准;剑湖入湖的主要污染源是农村生活污染和农业面源污染;随着时间的演变剑湖湖泊TN、TP污染物浓度呈上升趋势,剑湖湖泊生态系统受到极大干扰。     

荣成天鹅湖沉积物有机磷的生物有效性及其时空动态

有机磷是沉积物磷的重要组成部分,有机磷经酶水解后可以提供活性磷.研究沉积物有机磷的生物有效性及其变化规律对于深入了解湖泊富营养化形成机制具有重要意义.本研究选取富营养化的海岸泻湖—荣成天鹅湖湿地为研究对象,通过采集表层沉积物,结合酶水解技术分析了有机磷的生物有效性及其时空变化规律.结果表明,天鹅湖沉积物有机磷含量为107.9~161.9 mg·kg~(-1),平均含量为125.3 mg·kg~(-1).其中潜在生物有效性磷即酶水解有机磷含量为21.8~100.3 mg·kg~(-1),平均含量为53.2 mg·kg~(-1),占有机磷含量的26%~56%.有机磷的潜在的生物有效性大小遵循:植酸磷(21.5 mg·kg~(-1))≈二酯磷(20.7 mg·kg~(-1))磷酸单酯磷(14.1 mg·kg~(-1)).酶水解有机磷(包括Monoester-P、Phytic-P)的含量呈夏秋低,冬春高的特点.有机磷空间分布不均衡,有机磷主要分布集北部入河口和南部藻类区域,这和不同方位污染物质的来源、水生动植物的分布和沉积物粒度等差异有关.相关性分析表明,金属氧化物(Al、Fe、Mg、Ca)是有机磷的主要结合介质,金属氧化物含量和形态变化将决定有机磷分解矿化和生物有效性.总之,有机磷的水解是水体活性磷的重要补偿途径,也是维持天鹅湖富营养化的重要机制.在水体磷污染治理过程中应把有机磷纳入评价范畴,应该防止沉积物有机磷的矿化分解.     

Dissolved nitrous oxide and emission relating to denitrification across the Poyang Lake aquatic continuum

Most aquatic ecosystems contribute elevated N_2 O to atmosphere due to increasing anthropogenic nitrogen loading. To further understand the spatial heterogeneity along an aquatic continuum from the upriver to wetland to lake to downriver, the study was conducted on spatial variations in N_2 O emission along Poyang Lake aquatic continuum during the flood season from 15 July 2013 to 10 August 2013. The results showed the N_2 O concentrations, the ratio of N_2O/dinitrogen(N_2) gases production, N_2 O emission and denitrification rates ranged from 0.10 to 1.11 μg N/L,- 0.007% to 0.051%,- 9.73 to 127 μg N/m2/hr and 1.33 × 104to31.9 × 104μg N_2/m2/hr, respectively, across the continuum. The average N_2 O concentrations,the ratio of N_2O/N_2 and N_2O emission was significantly lower in wetlands as compared to the rivers and lake(p 0.01). The significantly high denitrification rate and low N_2 O emission together highlighted that most N_2 O can be converted into N_2 via near complete denitrification in the Poyang Lake wetlands. Our study suggests that the wetlands might impact N_2 O budget in an integrated aquatic ecosystems. Moreover, N_2 O emission from different aquatic ecosystem should be considered separately when quantifying the regional budget in aquatic ecosystem.