水库水深变化对不同浮游微生物群落及网络互作关键种的影响

为揭示水库水深变化对不同浮游微生物类群多样性及生态网络的影响,于2021年在横山水库采集表层及深层水样,利用16S和18S rDNA分子标记进行高通量测序,探究水深变化对不同微生物类群群落结构、种间互作网络和关键种的影响机制.结果发现,横山水库表层(0.5 m)和深层(5 m)中细菌群落多样性(Richness、 Simpson、 Shannon和Pielou’s Evenness指数)均高于真核微生物群落.细菌群落在不同水深处的主要优势物种为变形菌门、放线菌门和拟杆菌门,其相对丰度在门水平上无明显差异;真核微生物群落在不同水深处群落组成基本相同,但其相对丰度差异较大,包括节肢动物门、纤毛门和淡色藻门等.此外,表层水体微生物网络的图密度、平均聚类系数等均高于深层,表明表层微生物物种间具有较强的关联性,能够较好地传递物质、能量和信息,且对外界变化的响应速度更快;细菌群落分子生态网络节点和边的数量、关键物种数目和种类均高于真核微生物群落,表明细菌群落网络规模更大,种间协同合作关系和网络连通性更强.不同水深处的细菌群落和真核微生物群落间相互作用皆以正相关为主导,两个类群在水库深层的负相关性均...     

抗生素在沉积物中的吸附机制及其影响因素

抗生素作为医疗业和农业使用量最大的药物之一,由于其本身的特性,很容易进入沉积物一水环境中。抗生素在沉积物中的吸附过程是影响抗生素的反应活性、可移动性、持久性及生物可利用性的关键过程。本文选择四环素类、喹诺酮类、磺胺类和大环内酯类4类常用抗生素,在总结了这4类抗生素在湖泊沉积物中污染状况的基础上,分析了抗生素在沉积物中的吸附机制,并归纳论述了pH值、盐度、重金属离子、表面活性剂以及水动力条件对其在沉积物上吸附的影响机制。     

中国湖泊水环境基准的研究进展

中国湖泊污染形势严峻、生态健康效应复杂,亟需适合中国区域特点的水环境基准作为加强污染控制、治理和管理的理论依据,但目前我国湖泊水环境基准的系统研究尚未开展,本文从水环境基准的意义、概念、研究历史、现状和发展趋势等几个方面对中国湖泊水环境基准研究进行了剖析回顾和展望:首先阐述了开展区域性水环境基准研究的迫切性和科学意义,揭示了"科学确定基准"的内涵;然后详细回顾了国内外湖泊水环境基准的研究历史、现状及存在的关键问题,提出了湖泊水环境基准的"三性"原则(科学性、基础性和区域性),指出环境暴露、效应识别和风险评估是基准研究的三个关键环节;最后提出中国湖泊水环境基准的研究方向和发展趋势,本文强调:阐明中国水环境的演变规律和特征,需要开展水环境污染过程和生态毒理效应研究;建立具有我国区域特点的湖泊水环境基准理论、技术和方法体系是面向国际科学前沿和解决中国环境管理重大科技需求的重要任务,它既可推动中国毒理学、生物学、生态学及环境与生物地球化学等学科的发展,又可为湖泊流域的环境管理和污染防治提供技术支撑,整体提升我国环境保护科学研究的水平和国际地位.     

污泥中磷的形态与生物可利用磷的分布及相互关系

应用SMT法(The Standards, Measurements and Testing Programmed)对南京市江心洲污水处理厂不同处理阶段污泥中磷的形态进行了分析,揭示了污泥中生物有效磷的可利用性和迁移性.结果表明,污泥中的磷主要以无机磷(IP)的形态存在,占总磷(TP)的61%以上;有机磷(OP)含量较低,仅为15%-35%;而在无机磷中,非磷灰石无机磷(NAIP)是主要的赋存形态,占IP的60%以上.这表明污泥中的磷具有较高的潜在生物可利用性. TP与NAIP OP呈极显著的正相关关系(R2=0.9607, p<0.01),表明在不具备磷形态分析的情况下,可以通过TP的测定来预测污泥中磷的潜在生物有效性.污泥的理化性质和磷形态含量的相关分析表明,有机质和pH是污泥理化性质中的重要指标,对污泥中磷的潜在环境行为具有重要影响.     

典型城市浅水湖泊沉积物中磷与铁的形态分布及相关关系

应用改进的SEDEX法和BCR法对3个典型城市浅水湖泊(玄武湖、大明湖和莫愁湖)表层沉积物中的磷和铁的形态进行了测定与分析,并探讨了二者之间的相关关系.结果表明,玄武湖、大明湖和莫愁湖沉积物中Al-P含量都较低(<1%),Fe-P质量分数分别为17.10%～27.88%、16.68%～27.06%和0.06%～0.17%,分布顺序与湖泊富营养化程度相符.Ex-P和ACa-P、De-P含量的分布顺序均为大明湖＞莫愁湖＞玄武湖,其中钙磷的质量分数为32.51%～75.39%,是湖泊沉积物磷的主要赋存形态;3个城市湖泊沉积物中的铁元素主要以残渣态(F4)存在,占总量的69.17%～99.88%.其中,玄武湖沉积物中的F1和F2态的含量较高,占总量的6.46%～17.35%,可能与玄武湖频繁的蓝藻暴发有密切关系;TP与铁的F1、F2和F3态相关系数分别达到-0.95、-0.94、-0.81,呈极显著负相关(p＜0.01).Ex-P、Al-P、Or-P与F1、F2态相关显著,与它们性质活泼,易受环境条件影响有关.ACa-P、De-P是生物难利用磷,但二者却与F1、F2和F3态存在显著负相关关系,其反应机制还有待深入研究.     

DGT和传统化学法比较研究复合污染土壤中Cd的生物有效性

以小麦和玉米2种陆生植物为金属吸收材料,利用盆栽试验比较研究了新型DGT(diffusive gradients in thin films,薄膜扩散梯度技术)法与5种传统化学法评价土壤中Zn复合存在下Cd的生物有效性. 结果显示:①土壤中w(Cd)为4 mg/kg时明显抑制了2种植物的生长,与对照组相比,小麦的地上部和根系生物量分别降低了26.2%和23.4%,玉米的分别降低了23.5%和30.9%. ②Zn的添加能够减轻Cd对植物的毒害,并促进植物生长;Cd污染土壤中Zn的复合存在会抑制2种植物对Cd的吸收,并随w(Zn)的增加其抑制作用更加明显;DGT法、土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)和4种化学提取法(HAc、EDTA、CaCl₂和NaAc)测定的土壤中w(有效态Cd)均随w(Zn)的增加而明显降低. ③Pearson相关分析显示,2种植物体内w(Cd)与6种方法表征的土壤中w(有效态Cd)均呈显著正相关(R>0.900,P<0.01),但植物体内w(Cd)与DGT和土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)的R(>0.940)大于其他4种化学提取法. 可见,对于评价Cd-Zn复合污染土壤中Cd的生物有效性而言,DGT与土壤溶液法均优于传统的化学提取法.      

澜沧江硅藻的地理分布模式与关键驱动因素

硅藻作为重要的初级生产者,在水域生态系统中发挥重要作用,然而目前对于大型河流中硅藻的地理分布特征和驱动因素知之甚少.本文以我国西南地区典型大河澜沧江干流1200 km河段为研究区域,基于真核微生物高通量测序数据集,探究浮游硅藻和底栖硅藻在不同河段的分布特征和关键驱动因子.结果表明,澜沧江浮游硅藻和底栖硅藻的物种多样性在上游自然河段较高,两类硅藻的群落结构在不同河段间存在显著差异,建坝对两类硅藻的优势属相对丰度均产生显著影响.方差分解分析结果表明,扩散限制是浮游硅藻和底栖硅藻地理分布的主导驱动因子,解释率分别为16.7%和29.8%.共现网络分析结果表明,相比底栖硅藻,浮游硅藻的种间竞争关系和网络连通性较强;梯级库区段两类硅藻的网络连通性均高于上游自然河段.本研究补充了大型河流硅藻地理生态分布的认知不足,同时揭示了河流硅藻群落对水电开发的响应.     

水动力变化对鲫鱼生命活动影响试验研究

为探究不同流速下鲫鱼的生理响应,以红鲫鱼(Carassius auratus Linnaeus)为研究对象,采用流速渐变环形水槽通过设置5个流速区模拟研究了不同流速条件对鲫鱼体重及酶活等指标的影响。结果表明,鲫鱼的体重及增长率基本随流速增加而减少,而超氧化物歧化酶(SOD)、α-淀粉酶(AMY)活性和活性氧(ROS)含量基本随着水流速度增大先减小后增加。高流速区域(76. 3cm/s)鲫鱼ROS、SOD、AMY含量的变化显著(P 0. 05),而其它流速区域变化较小,这表明高流速(76. 3cm/s)对鲫鱼产生胁迫作用。鲫鱼流速适宜曲线研究发现36～42cm/s是鲫鱼最适宜的生存环境。研究结果可为闸坝建设后生态管理提供理论依据。     

不同流速下沉积物中六溴环十二烷的释放及再分配规律

六溴环十二烷(HBCD)作为一种典型卤代有机污染物已在河湖沉积物中被广泛检出,但流速变化下HBCD的迁移和释放行为尚不清楚.本文通过模拟5种流速条件,分析不同流速下表层沉积物中HBCD的释放规律以及HBCD在水-沉积物系统的再分配特征.结果表明,沉积物再悬浮的临界流速为0.4m/s,上覆水中HBCD浓度随流速增大而增加,且不同流速下HBCD向上覆水中的释放过程均符合准二级动力学模型.与上覆水不同,流速变化对悬浮颗粒物(SS)中HBCD浓度并无明显影响.相比静水和低流速条件,高流速条件下沉积物中HBCD的释放总量较高,0.6m/s流速下HBCD的释放总量是静水条件的31.6倍.流速是引起沉积物中HBCD再分配的关键因素,HBCD的再分配随流速增大而更加明显.不同流速下,SS中HBCD的分配量在HBCD释放总量中均占主导地位;表层沉积物中HBCD更易向较小粒径沉积物中分配.     

4种典型沉水植物对去除镉污染底泥的应用效果

本研究选取4种典型沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）、伊乐藻（Elodea canadensis）、菹草（Potamogeton crispus）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）,通过对植物叶绿素含量及抗氧化酶活性的检测来分析植物对镉的耐受效应,并借助生物/底泥富集因子（BSAF）和植物转运因子（TF）来了解植物的富集能力,最后通过植物组织化学方法来揭示镉在沉水植物体内的分布情况,以期为沉水植物的实际应用提供理论支持.结果表明,除金鱼藻以外的3种植物对底泥镉污染有不同耐受能力,其中黑藻和伊乐藻的耐受能力最强.在底泥镉含量不超过20mg·kg^-1时,菹草的富集能力最强（BSAF为2.32）.金鱼藻在本实验中BSAF均小于1.0,说明根在镉污染底泥的植物修复中起着重要作用.比较不同植物的TF可以发现,黑藻根部对镉的地上转运能力最强,而菹草主要将镉富集于植物根部,同时与其他植物不同,在镉含量为50mg·kg^-1时,镉已均匀分布在菹草茎部细胞器中.综合植物对镉污染的耐受和富集机制,并结合实际情况,最终将黑藻和菹草选为修复含镉底泥的理想植物,同时结合植物不同的转运能力,建议可仅去除黑藻的地上部分,而及时定期连根拔除菹草.