生物标志物在溢油生物修复效果评价中的应用研究进展

原油中含有多种生物标志物,并具有抗生物降解、抗风化等特点,可以作为内标化合物用于溢油生物效果评价。本论文在介绍原油中类异戊二烯类、甾烷类、萜烷类和烷基化多环芳烃类生物标志物结构特点和分析方法的基础上,重点评述了近年来这几类生物标志物的降解性及其在溢油生物修复效果评价中应用的国内外研究进展。     

2种原油中烃类生物标志物生物降解性评价

通过室内微生物降解模拟实验,考察了海上中质原油BZ34-1和重质原油SZ36-1中类异戊二烯类、萜烷类和甾烷类生物标志物组分的生物降解性.结果表明,在60 d的实验周期内,尽管2种原油中类异戊二烯类生物标志物包括姥鲛烷和植烷都发生明显降解,其中,中质原油BZ34-1中姥鲛烷和植烷的降解率分别为20.2%和15.0%,重质原油SZ36-1中姥鲛烷和植烷的降解率分别达到95.6%和75.4%;但2种原油中类异戊二烯类生物标志物发生降解的阶段不同,重质原油SZ36-1中类异戊二烯类生物标志物在实验初期(20 d)就开始发生降解,中质原油BZ34-1中类异戊二烯型生物标志物的降解主要发生在中后期(20～60 d).而2种原油中萜烷和甾烷类生物标志物在整个实验周期内都未发生明显降解.这表明在设定的实验周期内,植烷或姥鲛烷适用于评价降解初期的中质原油生物修复效果;而萜烷和甾烷类则适用于2种原油不同阶段生物修复效果评价.     

春季东海赤潮高发区颗粒有机物的分布及影响因素

依据2010年5月对东海赤潮高发区的现场调查数据,分析研究了颗粒有机物的浓度变化和分布特征,并对其影响因素进行了探讨.结果表明,春季东海赤潮高发区颗粒有机物(POC和PON)的浓度范围为91.15~3655.17μg·L-1和12.59~684.57μg·L-1,平均值分别为(745.64±632.05)μg·L-1和(126.04±106.32)μg·L-1;平面分布上,颗粒有机物整体上呈现近岸高、远岸低的分布特点,长江口外、舟山群岛东南海域以及闽浙沿岸都出现高值;垂直分布上,颗粒有机物呈现出典型的表层高、底层低的特征,表现出大洋水的性质;周日变化上,除了30 m层以下颗粒有机物比较稳定外,各层颗粒有机物整体上表现出全日周期变化.长江口外颗粒有机物的高值中心主要受陆源输入(主要是长江径流)的影响,舟山群岛东南海域以及闽浙沿岸海域颗粒有机物高值区主要受浮游植物活动的影响,底层颗粒有机物主要受到了底层沉积物再悬浮的影响.     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

胶州湾不同季节尿素分布特征和来源探讨

根据2012年7月(丰水期)、2012年11月(平水期)、2013年3月(枯水期)和2013年5月(枯水期)在胶州湾海域进行的4次调查资料,分析了胶州湾不同季节表层海水中尿素的分布特征和可能来源,并初步探讨了胶州湾尿素和溶解有机氮(DON)的生物可利用性.结果表明,胶州湾尿素含量(以N计)分布在0.16—26.22μmol·L-1范围内,平均为5.39±5.21μmol·L-1,尿素在DON中的占比在0.02—0.89范围内,平均为0.21±0.21.胶州湾不同季节尿素空间分布呈现明显的斑块状,高值区主要位于胶州湾北部和东北部.胶州湾尿素含量呈现明显的季节差异,枯水期尿素含量及其在DON中的占比均明显高于平水期和丰水期.胶州湾丰水期和平水期尿素含量和分布主要决定于陆源输入,且与氨氮具有相似的来源和转化过程.胶州湾不同季节尿素浓度及其在DON占比都较高,表明胶州湾DON具有较高的生物可利用性,对该海域浮游植物生长影响不容忽视.     

钻井液及其组分对中肋骨条藻的毒性效应（Toxic Effects of Water-Based Drilling Fluid and Its Components on Skeletonema costatum）

为探讨钻井液及其组分的毒性效应,采用荧光技术研究了一种水基钻井液WBF及其7种主要组分(HXJ、PAC141、KPAM、PolyAL、XC、PolyA、Mud)对海洋微藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的毒性作用,以未加入WBF或其组分的中肋骨条藻的叶绿素荧光强度为参照,计算得到钻井液及其组分对中肋骨条藻不同时间的EC50值.结果表明:WBF的7种单组分中,PolyA对中肋骨条藻的96h EC50=2×103mg·L-1,为有毒组分,PolyAL的96h EC50=3×104mg·L-1,为低毒组分,其余5种组分无毒;WBF的有毒和低毒组分复配时其毒性与作用时间有关,PolyA与PolyAL在24h之内表现为协同作用,之后主要表现为拮抗作用;WBF的毒性主要取决于其有毒组分,而低毒和无毒组分对钻井液的毒性有协同增强作用.     

春季东海赤潮高发区尿素的断面分布及影响因素

根据2011年3月31日至5月27日对东海赤潮高发区ZA断面的6次调查数据,分析了该断面赤潮暴发前后尿素的断面分布及影响因素。结果表明:3月31日至4月20日硅藻赤潮暴发期间,尿素的浓度范围为0.06~3.27μmol/L,陆源输入为硅藻赤潮期间影响尿素浓度的主要因素;4月28日至5月27日甲藻赤潮暴发期间,尿素的浓度范围为0.12~3.46μmol/L,浮游植物的吸收利用是影响甲藻赤潮期间尿素浓度的主导因素。调查期间,该断面尿素浓度高值区整体呈现由近岸向远岸,再向近岸转移的分布趋势。且随着时间的推移,该断面尿素浓度整体呈现降低的趋势。根据甲藻赤潮暴发期间,ZA断面尿素浓度低于硅藻赤潮暴发期间,且低值区与叶绿素浓度高值区相对应这一尿素浓度分布特征和浓度水平,推测甲藻对尿素的有效吸收利用是维持东海赤潮高发区甲藻赤潮暴发的原因之一。     

我国东海常见6种有毒赤潮藻的三维荧光光谱识别技术

基于有毒赤潮藻的三维荧光光谱及主成分分析方法,针对我国东海常见的6种有毒赤潮藻建立了有毒赤潮藻活体荧光识别测定技术.根据Fisher判别分析结果,选用三维荧光光谱的第一主成分得分谱作为有毒赤潮藻识别特征谱,建立了有毒赤潮藻荧光特征库,在此基础上,利用非负最小二乘法对6种有毒赤潮藻进行识别测定,有毒赤潮藻的识别正确率≥80%.     

溢油污染海岸线生物修复措施现场应用效果评价

在2008年5月~9月于渤海湾天津海岸线进行了人工模拟溢油条件下的生物修复现场实验,考察了添加水溶性性肥料、添加缓释肥料以及同时添加缓释肥料和石油烃降解菌剂对油污染物生物降解的影响。结果表明,三种处理的石油烃降解率比对照分别提高0.9、1.2和1.8倍;添加营养盐导致基质间隙水中的营养盐浓度能明显增大,石油烃降解菌数量显著增高。其中,添加缓释肥料的体系可以在较长时间内保持间隙水中高营养盐水平;而同时添加缓释肥料和菌剂的体系不仅显著提高了石油烃降解菌的初始密度,而且可以在较长时间内维持间隙水中营养盐较高浓度。这表明营养盐缺乏是限制现场石油烃降解的主要因素,添加营养盐可以显著提高溢油污染的生物修复效率,而同时添加缓释肥料和菌剂的强化措施最为有效。     

Pb在胶州湾多介质中迁移-转化模型研究

在分析重金属污染物Pb(II)在胶州湾中主要迁移-转化过程的基础上,根据化学污染物在多介质环境中迁移-转化模型的基本原理,建立了Pb(II)在胶州湾多介质海洋环境中迁移-转化箱式模型,逻辑上主要包括水动力交换、生物富集、有机络合和悬浮颗粒物吸附、沉积等迁移-转化过程.利用1997年和2000年～2004年胶州湾Pb(II)海上监测数据进行模型模拟与验证,模拟结果与监测结果吻合较好,这表明该模型逻辑结构及动力学方程基本合理,同时也说明,模型中所采用的参数基本能够反映胶州湾海域的地域化特征.在此基础上估算了Pb(II)在胶州湾的海洋环境容量.