南京地区污水厂、自来水厂及长江中抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征

近年来,新型抗性基因以其易传播和耐药广等特性,展现出比传统抗性基因更严峻的健康风险,在临床卫生领域受到广泛关注,但目前对其在环境中的行为和风险研究很少.为此,考察了2种有代表性的新型抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征,并借助荧光定量PCR探索了长江下游（南京段）及附近污水厂和自来水厂中MCR-1和NDM-1的分布特征,进而采用RDA（冗余性分析）评价了分布特征受水质指标的影响效果.结果表明:①污水厂进水中MCR-1和NDM-1绝对丰度较高,且随处理流程呈下降趋势,总去除率分别为92.5%和92.7%,但出水中MCR-1和NDM-1绝对丰度仍分别达2.5×108和7.0×106 copies/L.②长江下游（南京段）各采样点MCR-1和NDM-1绝对丰度的范围分别为8.5×107~3.5×109和4.3×105~2.1×107 copies/L,随水流方向呈降低趋势,但在个别采样点出现异常升高的情况,主要受该区域人为污染的影响.③自来水厂处理工艺对MCR-1和NDM-1去除率分别为75.0%和70.6%,但出水中存留的MCR-1和NDM-1绝对丰度分别达1.4×107和6.3×104 copies/L,且MCR-1和NDM-1在排泥水中大量富集.④MCR-1绝对丰度与ρ（COD_Cr）、ρ（NH₃-N）、电导率呈正相关,而NDM-1绝对丰度仅和浊度存在弱相关关系,与其他水质指标无明显相关性.研究显示,污水处理工艺无法有效去除MCR-1和NDM-1,大量抗性基因通过污水厂出水排入长江,同时自来水厂以含有较高绝对丰度抗性基因的长江水作为水源水,最终自来水厂出水中残存的抗性基因可能进入人体,生态健康风险较大.      

秦岭北麓河流夏季有色溶解有机物分布特征及影响因素

以秦岭北麓辋川河水体为研究对象,利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱结合平行因子分析法解析了夏季辋川河水体有色溶解性有机质(CDOM)的组成结构,并探讨了水体有色溶解性有机质的来源,运用冗余分析法和Pearson相关性分析阐明了光学参数与水质参数的相关性.结果表明,①辋川河水体CDOM由类色氨酸组分C1(245, 300/335 nm)、短波类腐殖质组分C2(240, 320～340/405 nm)和长波类腐殖质组分C3(270, 350～370/470 nm)组成,其中组分C1与C2具有一定的同源性(r=0.859,P0.001).②CDOM吸收系数α(355)表明辋川河水体CDOM浓度处于较低水平,并且α(355)与DOC浓度相关性显著(r=0.850,P0.001),这有利于建立DOC反演模型.③水体荧光指数FI(2.36±0.20)、HIX(3.66±2.47)、BIX(1.56±0.82)和新鲜度指数(β:α)(1.33±0.62),以及光谱斜率比S_R(0.76±0.25)表明,辋川河水体CDOM呈现强自生源、低腐殖化和非陆源的特征.④冗余分析结果表明类腐殖质组分(C2、C3)受藻类代谢和微生物作用影响,而类色氨酸组分(C1)与陆源输入有关,类色氨酸组分C1与DTN呈负相关关系,类腐殖质组分C2和C3与TP、DTP和DOC呈现正相关关系.本文阐明了夏季秦岭北麓河流水体有色溶解有机质的特征及影响因素,为秦岭流域水体治理提供理论依据.     

县域“三生空间”格局与功能演变特征及可能影响因素分析——以江西婺源县为例

基于“三生空间”理论,对婺源县国土空间按功能属性分为生产、生活和生态空间,采用景观格局指数分析婺源县“三生空间”的分布格局及其演变特征,并采用空间核密度估计方法分析“三生空间”功能转换面积的空间分异特征,以揭示全域旅游发展背景下县域“三生空间”的演变特征;同时采用冗余分析方法（RDA）对可能影响“三生空间”变化的社会经济因素进行分析,以期解析“三生空间”格局与功能演变的原因。结果显示:2002—2018年婺源县“三生空间”中生产空间与生态空间的平均斑块面积和聚集度逐渐减少,而生活空间的平均斑块和聚集度逐渐增大,说明不断增大的城镇规模和生活空间割裂了生产空间、生态空间的连续性,使生产空间、生态空间更加分散化、破碎化。从转入与转出的角度来看,生产空间和生态空间是生活空间面积变化的主要来源,生产空间中转为生活空间的占生活空间面积变化的56%,主要以耕地为主;生态空间转为生活空间的面积占生活空间转入面积的44%,且以林地或草地为主。婺源县“三生空间”中生活空间面积呈明显的增加趋势,生态空间面积呈缓慢的增加趋势,生产空间面积则呈显著的下降趋势。这一演变格局与社会经济发展有一定关系,其中旅游经济发展带来的住宿与餐饮业收入对生态空间格局与功能演变的相关关系最为显著,说明旅游经济在加速婺源县城镇化的同时改善了生态环境。     

贵州百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及影响因子分析

为了探究百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及其环境影响因子,于2012年11月（枯水期）、2013年4月（平水期）和2013年7月（丰水期）对浮游藻类群落结构与水环境理化指标进行采样分析.基于浮游藻类功能群、综合营养状态指数、Shannon-Wiener指数、RDA（冗余分析）等方法,分析浮游藻类功能群的群落组成和时空分布特征.结果表明:①共鉴定浮游藻类7门67属58种,其可划分为21个功能群.浮游藻类丰度从枯水期→平水期→丰水期递增,分别为131.99×104、592.27×104、53 140.81×104 L-1.②根据浮游藻类丰度,B功能群小环藻（Cyclotella sp.）,J功能群栅藻（Scenedesmus sp.）、盘星藻（Pediastrum sp.）、空星藻（Coelastrum sp.）,P功能群颗粒直链藻（Melosira granulate）、鼓藻（Penium sp.）,S1功能群湖泊假鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）、湖丝藻（Limnothrix sp.）为优势功能群;浮游藻类功能群季节变化明显,其时空分布特征（枯水期→平水期→丰水期,下同）为P+B+J→J+P→S1.在垂直层面上,枯水期以硅藻组成的P、B功能群在各采样点底层藻类丰度达到最大,中层和底层丰度远高于表层,与P、B类群耐受低光的因素有关;平水期以绿藻组成的J功能群在各采样点15 m藻类丰度达到峰值,与J类群耐受低光的因素有关;丰水期以蓝藻组成的S1功能群在各水层表层藻类丰度达到最大,与S1适宜较高水温的因素有关.③RDA分析结果表明,WT（水温）是影响百花水库浮游藻类时空分布的主要环境因子.研究显示,根据浮游藻类绝对优势功能群（P、B、J、S1）以及不同季节生长策略（R/CR/CR→CR/R→R）可以判定百花水库处于中-富营养化状态.      

不同水源补给河流浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

为探究不同水源补给河流浮游植物群落结构的差异,于2019年5~11月对北京市北运河水系和永定河水系7条河流进行逐月采样调查,分析不同水源补给河流浮游植物群落结构特征,并采用相关性分析和冗余分析（RDA）探究浮游植物群落与环境因子之间的关系.结果表明,7条河流共监测到9门127种浮游植物,硅藻、绿藻和蓝藻为优势种群,分别占种类总数的40.94%、34.65%和10.24%.浮游植物密度介于（0.24~169.14）×10⁶ cell·L^-1之间,均值为38.20×10⁶ cell·L^-1,生物量介于0.21~78.50 mg·L^-1之间,均值为16.49 mg·L^-1.浮游植物种类、密度和生物量均表现为：混合水源补给组>完全再生水补给组>无再生水补给组.浮游植物生物多样性指数H''均值介于1.56~2.18之间,均匀度指数J均值介于0.47~0.67之间,H''和J均表现为：无再生水补给组>混合水源补给组>完全再生水补给组.RDA排序结果表明,影响混合水源补给组浮游植物优势种的主要环境因子为DOC、pH、Chla、DO和TP,影响无再生水补给组和完全再生水补给组优势种的主要环境因子为TN、NH₄⁺-N、N/P和ORP.     

Methanogenic community dynamics in anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste and food waste

A lab-scale continuously-stirred tank reactor (CSTR), used for anaerobic co-digestion of fruit and vegetable waste (FVW) and food waste (FW) at different mixture ratios, was operated for 178 days at the organic loading rate of 3 kg VS (volatile solids)/(m³.day). The dynamics of the Archaeal community and the correlations between environmental variables and methanogenic community structure were analyzed by polymerase chain reactions - denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and redundancy analysis (RDA), respectively. PCR-DGGE results demonstrated that the mixture ratio of FVW to FW altered the community composition of Archaea. As the FVW/FW ratio increased, Methanoculleus, Methanosaeta and Methanosarcina became the predominant methanogens in the community. Redundancy analysis results indicated that the shift of the methanogenic community was significantly correlated with the composition of acidogenic products and methane production yield. Different mixture ratios of substrates led to different compositions of intermediate metabolites, which may affect the methanogenic community. These results suggested that the analysis of microbial communities could be used to diagnose anaerobic processes.     

南京仙林新市区土地利用结构与格局对湿地水环境氮、磷影响研究

以南京仙林新市区典型湿地为例,综合考虑湿地生态系统特点及其集水区内土地利用情况,根据湿地受城市化影响程度,将10个典型城市湿地分为农村型、城郊型和城市型三大类,采用RDA分析方法,研究城市湿地氮、磷与不同土地利用类型和格局的相互关系.结果表明:1农村型湿地水质最好,城郊型次之,而城市型湿地水质明显劣于农村型与城郊型.2各类型湿地TP、TN浓度均表现为湿季大于干季特征.其中,农村型与城郊型湿地TP浓度干湿季差异较城市型明显;而TN浓度干湿季节变化则呈现相反规律.3湿地水质受到多种土地利用类型和格局的综合影响.在土地利用方面,TP、TN浓度在干、湿季节均与不透水用地呈显著正相关,与草地、林地和湿地均表现为负相关,并且湿地与水质指标的负相关性较草地、林地显著.在土地利用格局方面,TP、TN浓度在干、湿季均与平均斑块形状呈负相关,与斑块密度、多样性指数为正相关;在景观相邻性影响方面,土地利用格局与TN浓度关系密切,湿季呈负相关,干季为正相关.     

Spatial characteristics analysis by PCR-DGGE for bacterial communities in surface sediments of Tangxi River,Hefei City北大核心CSCD

Microbes play an important role in material circulation and pollutant release in urban sediments, and its community structure can provide an important basis for evaluating the pollution load and ecosystem health of an urban river. In this study, bacterial communities in sediments from different locations of Tangxi River in Anhui Province were analyzed and compared, with an objective of evaluating the effects of aquatic environment on spatial characteristics of bacterial communities and the feasibility of using bacterial community composition as an indicator of urban river health. PCR-DGGE was applied to analyze the bacterial communities; fifteen major bands of 16S rDNA genes fragments from DGGE profiles of sediment samples were further eluted from gel, reamplified and sequenced. The sequences of these fragments were compared with the database in GenBank (NCBI). The collected samples were clustered based on UPGM Aanalysis. In addition, relationships between bacterial communities and environmental factors were analyzed by Monte Carlo test and redundancy analysis (RDA). The DGGE profiles indicated that upstream surface sediments had about 30 bands, but the differences in brightness were not significant. Although midstream surface sediments had only 18 bands on average, the brightness of some bands was relatively high, indicating that some dominant species of bacteria existed in these sediments. The amounts of bands in downstream sediments were between those of upstream and midstream, with some bands of high brightness. The NCBI comparison results showed that ten sequences shared 98-100% homology with known sequences, one with 97%, and the other four with uncultured bacteria. Shannon index (H) of bacterial diversity from upstream surface sediments was 3.31 on average, which was significantly (P < 0.05) higher than that of midstream surface sediments, and slightly higher than that of downstream surface sediments. UPGMA results showed both the distribution of bacteria communities and the diversity were strongly related with the sampling locations (Eigenvalue = 0.188, P = 0.134). Monte Carlo test and RDA analysis showed that the ion exchangeable form of nitrogen (IEF-N) was the main factor influencing the spatial characteristics of bacterial communities in the sediments. The aquatic plants had a significant effect on the richness of bacterial communities in the sediments, and the effectiveness of plant species was more notable than that of the vegetation coverage. The above results indicated that bacterial community structure and diversity in the surface sediments can well reflect the degree of urbanization development and effectiveness of ecological restoration in Tangxi River region.     

汉江中下游水质时空变异与驱动因素识别

汉江是南水北调中线工程主要水源区和影响区,近年来汉江中下游水生态环境质量退化严重,河流水华频繁暴发,科学识别水环境质量时空变异及主要驱动因素成为优化上游调水工程重要管理需求.本研究基于近年汉江水文水质多源数据,综合利用Daniel趋势检验、MK突变分析、K-means聚类、空间相异度和冗余分析等数学方法,系统揭示了汉江中下游水质时空变异特征及关键影响因素.结果表明：①近年汉江干流水质总体较好,总体处于Ⅱ类,中下游部分断面水质为Ⅲ类;多项水质指标多年来总体较好,但总磷和总氮负荷较高,近年10个断面总磷和总氮平均浓度分别处于0.028~0.263mg·L^-1和0.630~1.852mg·L^-1水平;②时间变化上,Daniel和MK突变结果发现2004~2018年宗关站总磷和总氮年变化趋势不显著,其它多项水质指标也无明显年变化趋势;枯水期主要水质指标总氮、氨氮和五日生化需氧量总体大于丰水期,化学需氧量不同点位呈现出不同的丰枯变化规律,总磷丰水期浓度下降不明显;③空间分布上,K-means聚类和空间相异度结果发现不同断面水质指标变化趋势差异较大,10个水质监测断面总体上可以聚类为3类,上游水质指标最好,中游次之,下游较差;值得注意的是,下游小河等断面多项水质指标均趋于改善,可能与近年来实施的控源减排和清澈养殖等保护行动和措施有关;④在总体较高的氮磷负荷条件下,流量和水温是影响汉江中下游3个分区河流水质指标的重要因素,其中流量在上、下游对水质贡献率较大,水温则在中游贡献率最大.     

哈尔滨城市河网丰水期浮游植物群落分布特征及驱动因子

本研究于2019年丰水期（6~8月）,在哈尔滨城市河网选取23个典型采样点,包括松花江哈尔滨段、何家沟、马家沟和阿什河,研究其浮游植物群落的分布特点及水环境的驱动因子.本研究期间共鉴定浮游植物149个分类单位,在丰水期6~8月期间,哈尔滨城市河网浮游植物群落组成由硅藻门及绿藻门占据绝对优势逐渐转化为硅藻门与蓝藻门占据优势.优势种主要包括：梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana Kützing）、谷皮菱形藻［Nitzschia palea（Kützing）W.Smith］、肘状针杆藻［Synedra ulna（Nitzsch）Ehrenberg］、狭形纤维藻（Ankistrodesmus angustus Bernard）、湖泊假鱼腥藻［Pseudanabaena limnetica（Lemmermann）Komárek］和卵形隐藻（Cryptomonas ovata Ehrenberg）等.单因子交叉相似性分析（One-way crossed ANOSIM）显示研究期间松花江哈尔滨段与其它支流间浮游植物组成差异性显著（P<0.05）,整体上松花江哈尔滨段浮游植物丰富度大于其他河段.冗余分析（RDA）表明,TP与pH是引起哈尔滨城市河网各河段浮游植物群落结构差异的主要环境因子.本研究旨在通过研究哈尔滨城市河网浮游植物群落及环境相关性,丰富对城市河网生态评价的研究,为今后城市河网生态监测、治理与恢复提供理论基础.