氨氧化微生物在河口与海洋中的生态位研究进展

氨氧化微生物（ammonia-oxidizing microorganisms AOMs）在氮素的地球化学循环中调控着硝化作用的第一步,其能够将生境中的NH₃有氧氧化为亚硝酸盐NO₂-。随着对微生物参与地球化学循环的功能与作用的深入研究,氨氧化微生物在世界各主要河口与海洋中的研究也备受关注。AOMs在不同环境中存在不同的生态位分化,在河口与海洋两种环境下,氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）与氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea,AOA）的丰度差异明显,AOB和AOA的群落结构亦显著不同。在河口与海洋中,盐度、温度、氮含量、碳含量与溶解氧等环境因子有着明显的差异,通过分析不同环境因子对AOMs的作用,了解AOMs的时空动力学特征、群落结构变化规律及生态位分化特点,是研究微生物氮素地球化学循环的理论基础。     

滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区越冬期水鸟现状评价

2016年9月~2017年4月对滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区越冬前期、中期、后期3个时期的滨海湿地水鸟种类和数量进行了调查。保护区共记录到水鸟7目12科54种,其中鸻鹬类、鸥类及雁鸭类（共占记录物种总数的83.33%）是构成保护区越冬期水鸟的主要类群。越冬中期水鸟种类、数量水平（19种9042只）明显低于越冬前期（29种28002只）和越冬后期（36种21043只）,这可能与该地区环境温度变化规律有关。保护区越冬期水鸟群落多样性总体水平相对较高（多样性指数、均匀度指数、丰富度指数平均值分别为2.82、0.59、1.90）,表明该地区生态环境状况适宜迁徙水鸟越冬。为更好地保护滨州近岸海域水鸟及其栖息地,建议尽早将保护区有关滨海湿地申报列入《国际重要湿地名录》。     

不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性效应及腐殖酸的调控作用

为评估纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险,选用大型溞作为模式生物,研究了不同粒径纳米TiO₂（20、40、60和100 nm）对大型溞毒性效应的影响,并探究了腐殖酸对不同粒径纳米TiO₂毒性效应的调控作用.结果表明,粒径是影响纳米TiO₂颗粒毒性效应的重要因素,以大型溞半数致死时间（LT₅₀）为指标,不同粒径纳米TiO₂对大型溞的毒性作用强弱顺序依次为：20 nm颗粒 > 40 nm颗粒 > 60 nm颗粒 > 100 nm颗粒（p<0.05）.腐殖酸的存在可以显著降低纳米TiO₂颗粒对大型溞的毒性作用,腐殖酸对小尺寸纳米TiO₂颗粒的毒性抑制作用更为明显（p<0.05）.大型溞体内ROS水平与抗氧化系统相关酶活分析表明,纳米TiO₂导致大型溞体内活性氧自由基（ROS）浓度升高是其产生毒性作用的重要原因,腐殖酸的存在可以显著降低大型溞体内由于纳米TiO₂暴露而引起的ROS浓度上升（p<0.05）,进而减轻纳米TiO₂对大型溞的毒性作用.此外,腐殖酸可以减小不同粒径纳米TiO₂之间的毒性差异.本研究结果可为纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险评估提供参考依据.     

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析. 结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C. delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M. granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N. linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种. 聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似. 典范对应分析显示,ρ(COD_Mn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子. 不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104 L-1)最低. 研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.      

海洋甲藻的单细胞PCR技术初步研究

甲藻是引发赤潮的重要种类。但是由于某些种类个体微小、形态近似,很难通过光学形态特征准确鉴定。单细胞PCR是一种快速、有效的分子鉴定方法。分别用戊二醛、鲁哥氏液和福尔马林固定塔玛亚历山大藻(Alexandrium tarmarense)。塔玛亚历山大藻单细胞全基因组扩增后进行单细胞PCR扩增,结果显示:1个月内,2%戊二醛和鲁格氏液固定甲藻均能用于单细胞PCR分析,而福尔马林固定甲藻则不适宜单细胞PCR分析。同时,2%戊二醛固定大连凌水湾海域甲藻样品,结合光学形态特征分析和单细胞PCR,成功鉴定了环境样品中的锥形多甲藻。     

载铁活性炭固定床对海水养殖尾水中磷的去除

为实现水产养殖尾水中低浓度磷酸盐的快速高效去除,该文构建了基于活性炭负载纳米羟基氧化铁(FeOOH@AC)的固定床吸附除磷装置,探究了盐度、进水磷酸盐浓度和流速对固定床动态吸附除磷效果的影响,并考察了FeOOH@AC固定床对工厂化海水养殖尾水中磷酸盐的吸附去除效果。结果表明,当水中磷酸盐初始浓度为0.75 mg/L时,FeOOH@AC固定床处理90 min后,水中活性磷酸盐浓度可以降到0.05 mg/L以下,去除率可以达到90%以上。FeOOH@AC固定床对水中磷酸盐的去除率随盐度降低而增加,当待处理水的盐度从30降低至5时,水中磷酸盐的去除率可以从69%提高至94%。同时,进水磷酸盐浓度和进水流速减低,使FeOOH@AC固定床到达吸附穿透点和吸附耗竭点的时间会延长。此外,经NaOH再生处理后,FeOOH@AC固定床有良好的重复使用效果。在应用于海水养殖尾水实际处理时,FeOOH@AC固定床可高效去除尾水中的磷,实现磷的达标排放。     

北京市北运河水系水生植物群落结构与生物完整性

为促进城市河流的管理和保护,于2015年6月对北京市北运河水系的49个样点开展水生植物群落调查,在此基础上通过分布范围、判别能力和相关分析从备选指标中筛选适宜评价的核心指标,利用比值法计算各核心指标并累加求平均值得到各样点的植被生物完整性(VIBI).从北运河水系共采集到36种水生植物,其中湿生植物14种,挺水植物13种,沉水植物6种,浮叶植物2种,漂浮植物1种.北运河水系的水生植物群落物种多样性较低,28个调查样点无水生植物生长,其中包括9个断流河段.21个有水生植物生长的河段中5个为健康(VIBI0.60),5个为良好(0.60VIBI0.38),7个为一般(0.38VIBI0.23),4个为较差(VIBI0.23).根据VIBI的空间分布,上游沙河和温榆河以及远郊的凤河VIBI较高,而下游清河、坝河和凉水河等支流的VIBI较低.相关分析表明栖息地环境质量、栖境多样性、河岸植被多样性是影响北京市北运河水系VIBI的主要因素.综上所述,受人类活动的干扰,北运河水系的水生植物物种多样性低,其中人类干扰小的支流植被生物完整性较高,而人类干扰严重的支流植被生物完整性较低.     

两种微藻胞外分泌物与NO2-、NO3-对2，4-D光解的影响

在模拟太阳光照射下,利用旋转式光化学反应装置,研究了海水小球藻(Chlorella vulgaris)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)的胞外分泌物(EOM),以及分别在NO-2或(和)NO-3共存条件下对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)光解的影响.实验结果表明,2,4-D在海水小球藻和新月菱形藻EOM及分别在NO-2、NO-3共存下的光解过程均符合准一级动力学反应.研究发现,2,4-D的光解速率随海水小球藻和新月菱形藻EOM浓度的增加而减小,表明这两种微藻EOM可抑制海水中2,4-D的光解.当在微藻EOM溶液中分别加入不同浓度的NO-2或NO-3后,微藻EOM对2,4-D光解的抑制作用减弱,且随着NO-2和NO-3浓度的增加,2,4-D光解速率明显增加.特别是当微藻EOM与NO-2或NO-3三者共存时,可进一步促进2,4-D的光解.     

硝酸根对水中2,4-D光解的影响

以300 W汞灯为模拟太阳光光源,在滤去波长小于290 nm光的Pyrex试管中,考察了淡水和海水中不同浓度的硝酸根离子(NO-3)对除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)光解动力学的影响,并利用电子顺磁共振技术研究了2,4-D光解过程中羟基自由基(OH)的作用。结果表明,淡水和海水中2,4-D的光解反应均符合一级动力学方程,2,4-D的光解速率随水中NO-3浓度的增高而加快。相同实验条件下,当NO-3初始浓度小于31 mg/L时,海水环境中2,4-D的光解速率常数略高于淡水环境。电子顺磁共振技术证实光照条件下水溶液中NO-3的存在有利于OH的生成,表明2,4-D的降解可能和OH产生的氧化反应有关。     

长江口纹缟虾虎鱼的繁殖生物学特征

研究了长江口水域纹缟虾虎鱼的繁殖生物学。结果如下：(1)纹缟虾虎鱼雌雄亲鱼间形态学特征具有差异，肥满度分别为347±036与217±052，体长/体高、体长/头长、头长/眼径、头长/眼间距等比值存在极显著差异；(2)纹缟虾虎鱼产卵期为3~7月份，盛产期为4~6月份。绝对生殖力平均为12 6892粒，体长相对生殖力平均为2069粒/mm；(3)纹缟虾虎鱼成熟的卵为球形，卵径0482~0606 mm，卵中油球数量10~200个，精子较小，由圆形头部和细长尾部（鞭毛）两个部分组成；(4)纹缟虾虎鱼产卵受精一般在洞穴内进行，而且雄鱼具有护卵习性；(5)纹缟虾虎鱼受精卵呈梨形或者梭形，卵膜端具有由粘丝组成的附着盘，动物极靠近附着盘。纹缟虾虎鱼人工催产与自然繁殖时的受精率分别为7858%与8384%。在17~25℃范围内，纹缟虾虎鱼胚胎均能孵出仔鱼，随着水温上升发育速度加快，温度与孵化时间呈正相关关系，有效积温为3 1283 h·℃。长江口水域生态环境变动可能对纹缟虾虎鱼繁殖及其资源量产生一定影响。