海洋低氧区的微生物效应研究进展

低氧区（oxygen minimum zones,OMZs）是海洋中的溶解氧含量极低的一种特殊生境,广泛分布在世界各地的远洋或近海,低氧会对其生态系统功能以及沿岸的经济发展产生影响,严重时会引发物种灭绝。由于低氧使得该区域内几乎没有多细胞生物,其内部的元素循环几乎都是靠微生物驱动,微生物在其中的地位至关重要。本文首先简述了低氧区的形成机制以及影响低氧区形成与发展的因素,而后综述了其中的微生物为了适应环境变化而进化出独特的呼吸方式,低氧区对微生物最直接的影响,造成了微生物群落结构和功能活性不同于富氧环境,并将本部分归纳为微生物学效应。对低氧区微生物的研究复杂且具有挑战,但为我们更好地认识微生物在环境中的适应性、多样性和进化提供了特殊的通道,对于完善我们对生物地球化学循环的理解具有重要意义。     

低氧胁迫下苹果砧木根系的膜脂过氧化作用及其抗氧化机理

采用营养液水培的方法,以苹果砧木平邑甜茶(Malus hupenensis Rehd.)和变叶海棠(Malus toringoides Rehd.)为试材,研究了低氧胁迫下两种苹果砧木根系的膜脂过氧化作用及其抗氧化系统的响应.结果表明,低氧胁迫下苹果砧木根系超氧阴离子(O2-)产生速率和过氧化氢(H,0,)含量增加,丙二醛(MDA)含量上升,且随时间延长旱快一慢一快的变化趋势.同时根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性增加,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性前期有所提高而后期降低并低于对照,抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及抗坏血酸/脱氢抗坏血酸(AsA/DHA)和还原性谷胱甘肽/氧化性谷胱甘肽(GSH/GSsG)比值在胁迫早期增加而后逐渐减少,中期和后期低于同期对照.变叶海棠根系细胞膜受到的氧化伤害大于平邑甜茶,其抗氧化系统的防御能力也弱于后者.说明低氧胁迫下苹果砧木根系活性氧(ROS)积累,细胞膜脂质过氧化加重,植株根系的抗氧化防御系统能在一定程度上减轻低氧胁迫所造成的膜伤害,但当胁迫持续加重时,植株将受到更大的氧化伤害.     

2020年夏季渤海中部底层水体低氧现象成因分析

在气候变化和人类活动的双重作用下,海湾富营养化及其导致的季节性低氧成为近海生态安全风险评估的核心指标之一。本文根据2020年夏季渤海中部现场调查的结果,分析了渤海中部夏季DO的分布状况及其影响因素。监测结果表明,2020年夏季在黄河口东北部底层海域(38°N)出现约1300 km²的低氧区,DO最低浓度为2.18 mg/L。分析结果表明,2020年夏季渤海中部底层低氧区的形成受水体层化和富营养化的共同影响,富营养化导致了底层有机物的累积,有机物分解消耗了大量DO,而夏季层化作用阻碍水体的垂直混合,导致底部消耗的DO得不到及时补充,从而产生低氧区。本文对2020年夏季渤海中部底层水体低氧现象的研究,可为将来渤海生态环境监测和生态安全风险评估提供资料,具有一定的科学意义。     

长江口低氧区沉积物中磷的形态及其环境意义

磷是长江口外邻近海域潜在的限制性营养元素,沉积物中磷的转化与保存对于指示区域环境变化和物质循环具有重要的作用.通过对长江口外低氧区和非低氧区柱状沉积物中磷和氧化还原敏感参数的分析,探讨了沉积物中磷的形态、分布及其环境意义.研究表明,Detr-P是沉积物中磷主要的赋存形态;其次是Org-P、Fe-P和Auth-P,Exch-P对总磷的贡献5%;磷的含量与分布受陆源输入和早期成岩作用的影响;活性磷组分在沉积-保存过程中发生了明显的形态转化,Auth-P主要来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区沉积物中磷的保存与陆源输入和水体环境变化密切相关,磷的形态能够较好地反映区域环境变化.低氧区与非低氧区沉积物中活性磷的分布具有一定的差异性,突出表现在低氧区沉积物具有更高的C/P值.研究区域内DRP的释放通量为0.90~1.13μmol·(cm~2·a)~(-1);磷的埋藏效率高于70%,其中Detr-P的埋藏效率约为100%,Fe-P和Org-P分别为38%和26%.Auth-P是活性磷最主要的埋藏形态,大约51%的Auth-P来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区磷的埋藏效率低于东海内陆架海域,低氧现象降低了磷的埋藏效率,并可能对富营养化等生态环境问题产生深远影响.陆源输入的变异显著影响长江口沉积物中磷的组成,流域磷的输入与河口初级生产和低氧等一起深刻影响着长江口磷的循环模式.     

低氧与好氧生物法处理吡哌酸和布洛芬生产污水

低氧与好氧生物法处理吡哌酸和布洛芬生产污水山东新华制药厂一分厂矫忠直山东新华制药厂是国家制药行业特大型企业，“七·五”期间，吡哌酸、布洛芬产品扩建分厂，曾新上一套污水处理工程。由于原污水处理工艺为活性污泥曝气法，其处理效果不稳，出水不达标。为了有效地...     

长江口及邻近海域底栖生物分布及与低氧区的关系研究

2005年夏季对长江口及毗邻海域(长江口、杭州湾和舟山海域)的40个站位进行了底栖生物的分类、组成、丰度、生物量以及多样性的研究.底栖生物共监测到86种,其中以长江口底栖生物种类最多(62种);全海域底栖生物生物量平均9.55 g/m2,其中以舟山海区最高(12.45 g/m2),最低为杭州湾(0.53 g/m2);栖息密度平均为86个/m2,其中以长江口最高(138个/m2),舟山海区次之(33个/m2),杭州湾最少(4个/m2);各海区底栖生物多样性指数以舟山海区最高(1.28),长江口和杭州湾多样性指数均小于1,尤其是杭州湾仅为0.33;底栖生物的沙漠化程度较重,长江口、杭州湾及舟山海区生物量为零的站位分别占了31.2%、33.3%、13.3%.将以上结果与近十年来的积累调查资料比较显示,底栖生物生存环境仍较恶劣,长江口和杭州湾海域仍有三分之一的区域无底栖生物,但这种趋势近年来已有所缓解.在长江口季节性低氧区内的站位,底栖生物生物量和栖息密度都远远高于调查海域的平均值,特别是多毛类和棘皮动物,这说明长江口季节性低氧区的存在并不会完全破坏低氧区底栖生态系统.     

好氧-低氧生物滤池对低碳氮比污水脱氮研究

针对我国大多数城市污水低碳氮比的水质特点,提出以好氧-低氧淹没式生物滤池对其进行深度脱氮处理.试验过程中,保持好氧段DO为3.5～4.3 mg/L、低氧段DO为0.9～1.1 mg/L,通过调节2段进水分流比、水力停留时间（HRT）、进水碳氮比（C/N）实现深度脱氮效果.进行了3个阶段的试验研究：首先,以低C/N城市污...     

2010年夏季珠江口海域溶解氧的分布特征和海气交换通量

根据2010年8月的调查资料,分析了珠江口海域溶解氧的分布特征,探讨了其与水体稳定性、营养盐、叶绿素a及CO2分压的关系。结果表明,溶解氧浓度由珠江口内向口外近海逐渐递增,在垂向上则随着水深由浅至深呈下降趋势。相关性分析显示,溶解氧在表底层的浓度差与温度差、盐度差和叶绿素a含量差都达到显著相关的水平,低氧区的形成与水体层化和有机质的降解耗氧密切相关,其中珠江冲淡水为浮游植物的生长和繁殖提供了丰富的N、P营养盐,而浮游生物的消亡和有机质的分解加剧了氧的亏损。溶解氧海气通量呈现明显的空间差异,其中河口上游表现为氧汇,而下游海域为氧源。     

低氧条件下好氧型微生物降解煤吸附甲烷实验

为了研究好氧型微生物对低氧气浓度环境条件下煤吸附甲烷的降解效能,培养、分离、初步鉴定了高效降解甲烷的好氧型甲烷氧化菌。并在高压容量法瓦斯吸附-解吸装置的基础上,自主开发了低氧环境下甲烷降解实验分析系统,研究了氧气浓度为0%、5%和15%三种条件下甲烷氧化菌的降解效能,通过对实验前后甲烷减少量,二氧化碳增加量,氧气减少量进行分析。结果表明:在氧气浓度（0%~15%）范围内,随着氧气浓度升高及降解时间的持续,甲烷的减少量可达130.5 cm3,二氧化碳的增加量最高可达25.7 cm3,同时最多消耗69.0 cm3氧气;在无氧条件下,好氧型甲烷氧化菌的生理活性受到了一定的限制,但最高仍然可以降解11.9 cm3的甲烷,生成二氧化碳3.5 cm3。     

氧化沟工艺低氧同步脱氮启动研究

在常温条件下,采用小试Pasveer氧化沟处理低C/N实际污水,通过控制好氧区平均ρ(DO)为0.2～0.4 mg/L,保持好氧区与缺氧区体积比为1∶1,成功实现低氧脱氮过程。其中,模式1先接种好氧污泥并逐渐降低好氧区DO,然后接种缺氧污泥;模式2初始阶段保持低氧环境,并直接接种好氧和缺氧混合污泥。结果显示:两种方式均能成功启动低氧脱氮并保持较高的脱氮率;同时,当C/N值为1.94时,氨氮去除率较高;当C/N值为3.00时,总氮去除率较高,低氧低碳条件下脱氮效果较好。