乌梁素海芦苇枯落物分解动态及营养元素释放研究

乌梁素海是内蒙古高原干旱区最典型的浅水草型湖泊,湖滨带芦苇分布广袤,其收割方式是在冬季湖泊结冰后将冰面上芦苇收割,冰面下芦苇则留存在水中,而水下部分的分解是造成湖泊生物淤积的重要原因,且分解过程中营养元素的释放亦加剧了湖泊富营养化。通过分解袋法研究了湖泊水面下芦苇枯落物的分解动态及营养元素的释放过程,并探讨了芦苇枯落物分解的影响因素。结果表明:1)芦苇枯落物分解270 d后质量残留率为52.44%,分解速率常数为0.002 68 d~(-1),其分解50%需要0.83 a,分解95%需要3.19 a;2)芦苇枯落物分解过程中,N元素的分解状态呈现释放-分解-再释放的规律,P元素和C元素均处于持续释放的分解状态;3)芦苇枯落物分解期间,分解速率和营养元素含量动态受枯落物自身质量和环境因子共同影响,且环境因子(温度、溶解氧、pH值)与芦苇枯落物分解速率及元素释放动态相关性显著。研究表明,芦苇枯落物分解释放大量营养物质,对湖泊富营养化有一定的贡献,要进一步加强芦苇植物的收割以减轻植物腐烂分解对湖泊造成的二次污染,减少生物淤积作用。     

滹沱河流域湿地植被优势种群生态位研究

采用Shannon-Wiener生态位宽度指数和Petraitis生态位重叠指数测定了滹沱河流域湿地植被20个优势种群的生态位宽度和生态位重叠.结果表明,浮叶眼子菜、莎草、藨草等占据较窄的生态位,生态位发生明显特化.苔草、海乳草、黄花蒿、赖草等占据较宽的生态位,生态位泛化比较明显.根据生态位宽度指数将湿地植物分为4个生态类群.在20个优势种群构成的380个种对中,有71个种对间表现出生态位重叠,占整个种对的18.68%.说明优势种群间生态位重叠现象并不普遍,各种群间生态位明显分离,因此不同种群利用资源的方式具有较为显著的差异性.图1表3参15     

不同温度牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因的丰度变化特征

为考察不同温度畜禽粪便厌氧消化中抗性基因变化情况,该文在45℃和65℃条件下研究了牛粪的厌氧消化特性,重点分析了消化过程中四环素类抗性基因(tet G、tet T、tet O、tet C、tet X和tet W)的丰度变化,探讨了抗生素抗性基因对厌氧消化温度的响应及其与SCOD、NH_4~+-N和Ⅰ类整合酶基因(int I1)等因子的相互关系。结果表明,65℃较45℃提高了厌氧消化前期产气速率,但总产气量和产甲烷量较45℃无明显差异,消化过程中NH_4~+-N、SCOD、TOC和pH变化趋势相似,无明显差异。45℃下目标基因总拷贝数增加了0.27 logs,其中,tet W和tet G的绝对丰度增加了0.29 logs和0.03 logs,tet T、tet O、tet C和tet X减小了1.67、0.15、0.08和0.84 logs;65℃下目标基因总拷贝数减小了1.22 logs,各目标基因绝对丰度均减小40%以上。RDA分析表明,大多数四环素抗性基因与NH_4~+-N和温度显著负相关,提高消化温度,更有利于抗生素抗性基因的去除。     

规模化奶牛养殖粪水还田对土壤理化性质及微生物群落特征的影响

规模化奶牛养殖粪水还田可实现资源化利用,但其对土壤环境的影响尚待明晰。通过完全随机区组设计试验研究了粪水还田量分别为0、0.32、0.64、0.96 t/m²时对土壤理化性质及微生物群落特征的影响。结果表明：养殖粪水还田可以提高土壤养分和作物生物量,最合适的粪水还田量应为0.64 t/m²,此时对土壤微生物的丰富度和多样性影响也最小。土壤细菌中的优势细菌属斯克尔曼氏菌属(Skermanella)可生物固氮,减少土壤氮素流失;芽孢杆菌属(Bacillus)能分泌纤维素酶,有利于土壤中纤维素类的降解。子囊菌门(Ascomycota)为最主要的优势真菌门,它们有助于植物纤维素和木质素的降解。     

添加四环素和重金属锌对牛粪厌氧消化性能及四环素类抗性基因丰度的影响

为探究奶牛粪便中抗生素和重金属残留对厌氧消化和抗生素抗性基因的影响,本研究通过添加四环素（TC）、金属锌（Zn）与共同添加TC和Zn,分析了厌氧消化性能及四环素类抗性基因（tetC、tetG、tetO、tetT、tetW和tetX）和I类整合酶基因（intI1）的变化.结果表明,添加TC或Zn会抑制厌氧消化产气,二者共同添加抑制更显著（p<0.05）.添加TC或Zn对理化因子（TOC、SCOD、NH₄⁺-N和pH值）无显著影响,对抗性基因的丰度总量具有显著影响（p<0.01）.消化后对照组抗性基因相对丰度总量降低了0.58 log,添加TC增加了0.19 log,添加Zn降低了0.39 log,添加TC+Zn增加达0.86 log.分别添加TC和Zn,会促进intI1丰度升高,并抑制消化对tetC、tetT、tetW和tetX丰度的消减,共同添加TC和Zn时抑制更明显.粪便中TC与Zn共同残留对厌氧消化消减ARGs的抑制作用远大于其中任一因子带来的抑制作用,这是需要关注的一大重要问题.     

微生物群落驱动AM真菌、生物炭及联合改良沙化土壤作用潜力

沙化土壤作为土地荒漠化的重要过渡形式,实现其有效恢复对减缓土地荒漠化进程意义重大.本研究显示,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和生物炭已应用于沙化土壤改良过程,但二者联合对沙化土壤改良影响研究较少;此外,细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用尚不清楚.采用温室盆栽试验的方法,分别设置对照处理（CK）、单独接种AM真菌处理（RI）、单独施加生物炭处理（BC）和二者联合改良处理（BC_RI）,研究不同改良方式对小果白刺（Nitrariasi birica Pall.）菌根侵染率、生物量、矿质营养元素（N、P、K、Ca和Mg）含量及土壤有机碳、营养元素（全N、全P和全K）、水稳性团聚体组成影响.采用高通量测序技术,考察细菌和真菌群落在沙化土壤改良过程中的作用,结合多元分析手段,探究不同改良方式改良作用机制,旨在为合理有效改良沙化土壤提供基础数据和理论依据.结果表明,接种处理（RI和BC_RI）小果白刺根系均观察到明显的菌根侵染现象,但RI和BC_RI处理间菌根侵染率无显著性差异.与CK相比,RI处理显著增加了小果白刺地上部生物量和地上部N、K、Ca和Mg含量,BC和BC_RI处理显著增加了小果白刺地上部、根部生物量及N、P、K、Ca和Mg含量;BC_RI处理与RI和BC相比,根部生物量及P、K、Ca和Mg含量显著增加.与CK相比,BC和BC_RI处理显著增加了土壤有机碳含量,RI处理使得土壤全N含量显著增加了152.54%,BC处理使得土壤全P和全K含量分别显著降低了12.5%和18.18%.各处理0.25~0.05 mm粒径土壤团聚体比例最高,BC_RI处理能够显著促进大粒径（>0.25 mm）土壤团聚体形成.与CK相比,RI和BC_RI处理显著降低细菌、真菌群落Sobs指数和Shannon指数;各处理细菌及真菌菌门组成及丰度存在显著差异性.RDA及网络分析结果显示,AM真菌、生物炭及二者联合改良方式对土壤基质环境及土壤微生物群落结构影响显著,不同改良方式下微生物分子生态网络关系发生显著变化,不同改良处理中核心物种组成具有差异性;BC和BC_RI较RI处理,网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富;生物炭与AM真菌联合,弱化了Rhizophagus intraradices的核心作用,并增强其他微生物（特别是细菌菌种）的核心地位.SEM结果显示,AM真菌和生物炭施用通过直接影响土壤细菌和真菌群落结构,进而实现对植物生长及土壤性质变化的影响,微生物群落结构差异（特别是微生物间的互作关系变化）是导致土壤改良效果差异的主要驱动力.综上所述,不同改良方式对沙化土壤改良效果影响具有差异性,微生物群落在土壤改良过程中具有关键影响作用,AM真菌和生物炭联合对加速沙化土壤生态恢复具有潜在优势和应用价值.     

酚类抗氧化剂及其代谢产物对鱼类的毒性研究进展

简述了水环境中合成酚类抗氧化剂(SPAs)及其代谢产物，SPAs对鱼类的急性毒性效应、发育毒性效应及机制、内分泌干扰毒性效应和机制，以及代谢过程和产物毒性预测。指出，为准确实现对SPAs及其代谢物的化学品管理及生态风险评估，未来研究应聚焦于对合成酚类抗氧化剂及其代谢物在水生生物体内的分布及浓度检测，为该类化合物的生物富集和生物转化研究提供更多的背景资料；开展对SPAs潜在毒性分子机制的研究，并建立起分子水平上的毒理学效应与个体乃至种群水平上的不良后果之间的联系；探究并完善SPAs的代谢机制，并对现已明确的代谢产物（如BHT-Q）开展毒性效应评价。     

氯氧铁非均相催化过氧化氢降解罗丹明B

传统芬顿(Fenton)法因反应pH值低、产生大量铁泥等限制其规模化应用.采用化学气相转变法制备氯氧铁(FeOCl)纳米片,选择罗丹明B为模型污染物,研究FeOCl作为类芬顿催化剂催化过氧化氢(H_2O_2)降解罗丹明B性能.通过扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射光谱(XRD)等表征结果显示,FeOCl晶型结构完整、呈现纳米片状,可充分暴露催化活性位点.罗丹明B降解实验结果表明,H_2O_2投量为1. 67 mmol·L~(-1)时,投加200 mg·L~(-1)FeOCl,可使得罗丹明B去除率由15. 5%提高至100%(15 min). FeOCl的催化性能随pH升高而降低,初始pH为3、5和7时,反应15 min后罗丹明B去除率分别为100%、100%和84. 0%,初始pH提升至9,去除率则显著降低至57. 6%.与传统Fenton法比较,FeOCl催化H_2O_2的pH值范围明显拓展,在弱酸性和中性条件下表现出优良的催化性能.自由基淬灭实验表明,FeOCl/H_2O_2体系催化降解罗丹明B起主要作用的是羟基自由基(·OH).电子自旋共振波谱仪测定(EPR)结果表明,单独H_2O_2体系未检测出明显的自由基信号,而投加FeOCl使得·OH信号显著增强,·OH是降解罗丹明B的主要氧化活性物种.     

长江下游支流水体中多环芳烃的分布及生态风险评估

长江下游地区是我国一个典型的化学工业园区聚集地,化工园区企业生产过程中产生和排放的多环芳烃通过大气沉降、地表径流等方式进入支流水体,并最终汇入长江.本研究选择了典型的支流水体,开展了多环芳烃的分布特征、源解析和生态风险评估研究.结果表明多环芳烃单体以低环为主,总浓度为37.27～285.88 ng·L~(-1),平均值为78.31 ng·L~(-1).PAHs单体浓度范围0～61.35 ng·L~(-1),检出率最低单体为苯并[k]荧蒽和苯并[a]芘,其检出率均为75%.苯并[a]芘是毒性当量因子最大的PAHs,其浓度范围为0～11.08 ng·L~(-1).根据我国《生活饮用水水源水质标准》(CJ 3020-1993)规定,饮用水中苯并[a]芘的限值为10 ng·L~(-1),其中研究区域内无锡市的一个水样(S12)中浓度超出了标准限值,长江下游支流水体的PAHs浓度总体处于低至中等的污染水平.根据比值法和主成分分析的源解析结果,水体中多环芳烃主要受化工排放、汽车尾气的影响,还有部分来自燃煤.生态风险评估结果显示,水体的生态风险处于中等水平,从长期的环境暴露角度出发,应当考虑采取相应地控制措施,防止进一步污染.研究结果可为长江下游支流水环境中多环芳烃风险评估以及化工园区的污染控制提供参考.