Occurrence of antibiotics in water, sediments, aquatic plants, and animals from Baiyangdian Lake in North China

This study investigated the presence and distribution of 22 antibiotics, including eight quinolones, nine sulfonamides and five macrolides, in the water, sediments, and biota samples from Baiyangdian Lake, China. A total of 132 samples were collected in 2008 and 2010, and laboratory analyses revealed that antibiotics were widely distributed in the lake. Sulfonamides were the dominant antibiotics in the water (0.86-1563 ng L⁻¹), while quinolones were prominent in sediments (65.5-1166 μg kg⁻¹) and aquatic plants (8.37-6532 μg kg⁻¹). Quinolones (17.8-167 μg kg⁻¹) and macrolides [from below detection limit (BDL) to 182 μg kg⁻¹] were often found in aquatic animals and birds. Salvinia natans exhibited the highest bioaccumulation capability for quinolones among three species of aquatic plants. Geographical differences of antibiotic concentrations were greatly due to anthropogenic activities. Sewage discharged from Baoding City was likely the main source of antibiotics in the lake. Risk assessment of antibiotics on aquatic organisms suggested that algae and aquatic plants might be at risk in surface water, while animals were likely not at risk.     

六六六(HCHs)在小白洋淀水生植物中的分布与富集

利用GC-ECD测定了小白洋淀6个采样点的9种浮水、挺水和沉水植物中4种六六六(hexachlorocyclohexanes,HCHs)异构体的含量,分析了其分布、组成及富集特征。结果表明:1)小白洋淀水生植物中总HCHs含量范围在ND~7.47 ng·g-1(ww),浮水植物中HCHs含量最高,挺水植物各组织含量也有明显差异,根部HCHs含量明显高于茎叶2种组织。2)4种HCHs异构体中,γ-HCH的残留水平要显著高于其他3种异构体。在沉水植物和浮水植物中,均以γ-HCH占绝对比例,相对含量达60%~99%;而在挺水植物中,δ-HCHs占有较高比例,并且主要富集在挺水植物的根部,茎中次之,叶中最少。3)小白洋淀浮水植物和沉水植物HCHs含量与水体中HCHs含量呈显著的正相关关系,而挺水植物荷花、蒲草中HCHs各组分含量与水体中HCHs的相关关系不显著。4)水生植物对水中HCHs的富集系数BCF在8.7~661.2范围;浮水植物的BCF最高,沉水植物次之,挺水植物的茎对水体中HCHs的BCF最低。     

从自洋淀内源污染调查探析其环境保护对策

围绕白洋淀环境污染现状,对淀中村居民生活产生的废水、垃圾及养殖生产造成的水体污染进行了调查分析,入户调查搜集了污染物产生量环境基础数据,在此基础上,对水质进行了采样和测定,调查与测定结果表明淀内居民对白洋淀水质具有显著影响。最后,针对居民对白洋淀生态环境的一系列不利影响,提出了政府主导型全民参与相结合的对策与措施,对白洋淀的保护具有一定借鉴和指导意义。推动广泛环境保护科普教育和信息公开,提高公众环保意识,发挥地域居民在白洋淀保护中的主体性,将成为维持白洋淀湿地健康的重要途径。     

白洋淀底泥重金属形态及竖向分布

为了解白洋淀底泥沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,选取白洋淀淀区具有代表性的7个样点,通过无扰动重力采样器采集0～14 cm表层底泥,用优化的BCR连续萃取法对底泥中重金属进行不同形态提取,对不同形态以及不同深度的重金属含量进行测定,分析不同形态重金属与底泥中总有机碳(TOC)之间的关系,并通过地累积指数(Igeo)法对底泥重金属污染程度进行评价.结果表明,Co、Fe、Mn、Pb、Zn的形态分别以残渣态、酸可溶态、铁锰氧化态以及有机结合态为主;有机结合态重金属与底泥TOC结合的趋势大于其他形态;Co、Pb、Zn含量随着深度增加总体呈降低的趋势,它们在0～2 cm底泥的含量最高,Mn的含量在6～8 cm达到最小,14 cm时含量达到最大;白洋淀淀区底泥中Co、Mn污染程度主要为无污染或轻度污染,Pb、Zn除府河入口外主要为轻度污染,府河入口处的Pb、Zn为中度污染.     

白洋淀优势水生植物中喹诺酮类抗生素的生物富集特征及其与环境因子相关性研究

利用超高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS）对白洋淀水体和水生植物中喹诺酮类（Quinolones,QNs）抗生素进行检测,并探究QNs在水生植物的生物富集特征及其与环境因子的相关性.研究结果表明：①在水生植物中,氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）和氟甲喹（Flumequine,FLU）的检出率最高（Freq=100%）,其次为马波沙星（Ciprofloxacin,CIP）和氟罗沙星（Fleroxacin,FLE）（Freq≥50%）,其余QNs检出率小于40%（Freq≤40%）;水生植物中∑QNs浓度为34.6~290.9 ng·g^-1,其中FLU和OFL平均浓度最高;②在白洋淀水体中,∑QNs浓度为0.738~2004.000 ng·L^-1,其中FLU平均浓度最高（168.0 ng·L^-1）;③QNs在水生植物中的生物富集系数（Bioconcentration factors,BCF）（L·kg^-1）为170.1（BCF_ORB）~2 836.0 L·kg^-1（BCF_FLU）,这表明QNs在水生植物中的生物富集能力较高;④检出率较高的FLU、OFL、FLE的营养放大因子（Trophic magnification factors,TMF）为0.712（TMF_QNs）~3.646（TMF_FLE）,其中OFL呈营养放大,而FLU、FLE呈营养稀释;⑤相关性分析结果表明ENR、MAR、OFL和ORB的BCF与水深（WD）、温度（T）、透明度（SD）、溶解氧（DO）和沉积物总有机碳（TOCs）呈显著正相关;而与化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、NO₃-N、PO₄^3-、沉积物总碳（TCs）、沉积物总氮（TNs）和NH₃-Ns呈显著负相关;TMF_FLU和TMF_FLE与TP、TN、NO₃-N、NH₃-Ns呈显著负相关,这表明生活污水和养殖废水对QNs的贡献最大.本研究结果将为提高水生植物对抗生素的修复效果,以及白洋淀生态修复和风险管控提供理论依据和数据支撑.     

白洋淀村落水域沉积物中营养元素和重金属分布特征及风险评价

选取白洋淀下张庄、大田庄、邸庄、圏头乡、采蒲台5个典型淀中村为研究对象,分析村边水域沉积物中营养元素（N、P、S、OM）和重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）的空间分布特征,运用有机污染指数法、污染指数法和潜在生态危害指数进行系统性的沉积物污染水平、生态风险评价.结果表明：沉积物TN、TP含量均值分别为1687.16和642.91 mg·kg^-1,其TN、TP含量最高值出现在大田庄水道水域,TN含量均值排序均为水道>沟壕>塘>开阔水面;除采蒲台外其余村落有机指数均处于IV等级,沉积物中有机污染和有机氮污染较为严重.重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量均值分别为0.17、55.77、35.52、28.25、19.99和119.74 mg·kg^-1.Cd的富集系数均值为1.65,来源以人为输入为主.沉积物风险指数（SPI）相应等级为低风险级别（SPI=1.85<5）,且潜在生态风险指数（RI）相应的亦为低生态风险（RI=76.87<150）.村落水域沉积物的生物毒性排序为邸庄>下张庄>圏头>大田庄>采蒲台,邸庄水域沉积物生物毒性处于中-高水平,其余4个村落多为中-低等毒性.     

人为干扰条件下白洋淀底栖动物群落变化及其主要环境影响因子分析

底栖动物对维持和稳定湖泊生态系统结构与功能具有重要作用.为了探明长期强人为干扰条件下底栖动物群落结构特征及其主要环境影响因子,本研究分别于2009年和2018年的4月和8月采集和分析了白洋淀8个区水体、沉积物和底栖动物样品.根据人为干扰程度的不同,将白洋淀分为重度干扰区（HD）、中度干扰区（MD）和轻度干扰区（LD）,同时分析了3类生境的理化参数和底栖动物群落结构与多样性指数.研究结果表明：1就水体和沉积物理化参数而言,总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃^-）、磷酸盐（PO₄^3-）和沉积物总氮（TNs）、总磷（TPs）等理化参数在重度干扰区呈最高值;2就底栖动物群落组成而言,在重度干扰区底栖动物群落物种丰度、生物量、密度均最低,且优势种大多以水生昆虫为主;3就底栖动物群落多样性指数而言,2009年,白洋淀底栖动物群落Margalef丰富度指数D值（0.84）和Shannon-Wiener多样性指数H''值（1.13）均在中度干扰区最高,而Pielou均匀度指数J值（0.53）在轻度干扰区最高,这些指数均与沉积物总氮（TNs）呈显著负相关;2018年,D值（2.02）和H''值（2.21）在轻度干扰区中最高,而J值（0.84）在重度干扰区中最高,D值和H''值与水深（Water depth,WD）呈正相关关系,而与硝酸盐（NO₃^-）和总磷（TP）等呈负相关关系;4RDA分析结果表明,白洋淀底栖动物群落组成的主要环境影响因子在2009年为WD和pH,而在2018年为沉积物中总磷（TPs）.2009-2018年,白洋淀底栖动物群落（主要影响因子从WD和pH变为沉积物总磷）和多样性指数（主要影响因子从TNs变为WD、TN、TP、NO₃^-、TNs等）的主要环境影响因子发生了显著变化.因此,针对主要环境影响因子的时间变化,在不同时期底栖动物群落的恢复需采取不同措施,本研究结果可为白洋淀生态修复提供理论和数据基础.     

白洋淀的纤毛虫调查与水质评价

对白洋淀纤毛虫的种类组成、优势种进行了初步调查,同时对水质进行理化监测,共鉴定出纤毛虫48种。白洋淀纤毛虫主要由耐有机污染的种群组成,说明白洋淀主要受有机污染。并跟据Marsson引出的污水生物体系法对水质进行了初步评价,纤毛虫的种类数与水体中TN、TP、BOD5有着密切关系。     

三角帆蚌对白洋淀底泥氮磷释放及微生物的影响探究

为了解三角帆蚌对白洋淀底泥的影响,以白洋淀淀区水和底泥为试验材料,通过室内模拟试验并结合16S rRNA高通量测序技术,考察了三角帆蚌的活动对底泥氮、磷释放以及微生物丰度和多样性的影响.结果表明:①三角帆蚌的生物扰动作用显著提高了底泥氮、磷的释放,上覆水中TN、NH₃-N和TP浓度分别提高了0.18、1.1和1.2倍,颗粒态NH₃-N和可溶性磷浓度的增加是上覆水中NH₃-N、TP浓度增加的主要来源.②三角帆蚌的生物扰动作用轻微提高了上覆水中COD_Cr的浓度（P < 0.05）,并降低了底泥中全氮、全磷的含量,将底泥中全氮、全磷的削减率分别提高了26.0%和10.9%,底泥氮、磷释放规律的不同是导致全氮削减率高于全磷的主要原因.③三角帆蚌的活动可显著降低水中蓝细菌的数量,为其他微生物提供了更多生态位,从而提高了脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,但是三角帆蚌对底泥中微生物丰度和多样性影响较小.研究显示,三角帆蚌能极大地促进白洋淀底泥氮、磷释放,同时降低内源污染风险,并提高上覆水脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,可依据实际情况用于白洋淀湿地修复中.      

基于UV-vis和EEMs解析白洋淀冬季冰封期间隙水DOM的光谱特征及来源

基于三维荧光光谱（EEMs）技术结合平行因子分析法（PARAFAC）以及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对雄安新区-白洋淀冬季冰封期不同特征区域间隙水溶解性有机物（DOM）的光谱特征以及来源进行解析.结果表明：冬季冰封期白洋淀不同特征淀区间隙水DOM的相对浓度差异显著,养殖区的最高、旅游区的最低;冰封期白洋淀大部分区域间隙水DOM的E₃/E₄均大于3.5,说明DOM以低腐殖质成分为主;三维荧光通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类酪氨酸（C1）、类色氨酸（C2）和陆源腐殖质（C3）;对3个组分进行相关性分析,结果显示C1与C2之间的相关系数达到0.99（p<0.001）;白洋淀各个特征区域间的DOM总荧光强度和各荧光组分相对丰度呈现显著的差异（p<0.05）;DOM的总荧光强度以及各组分的荧光强度均呈现出唐河入淀口高的特征,C1+C2是DOM的主要成分呈现养殖区多、自然区少的特点,养殖区达到79.30%~92.04%,自然区达到26.60%~38.55%;冰封期白洋淀间隙水水体的DOM荧光指数FI为（2.58±0.23）>1.8,生物源指数（BIX）为1.20±0.25,表明白洋淀DOM来源于生物活动并且以自生源为主,与腐殖程度指标（HIX）的结果相吻合;a₂₅₄与硝氮、溶解性总磷和A₂₅₄/A₂₀₄,a₃₅₅与S_350~400;a₄₄₀与S_275~295、S_350~400、E₂/E₄、E₂/E₆和E₄/E₆,C1以及C2与Fn₂₈₀,C3与硝氮和Fn₃₅₅相关性很好（p<0.05）.综上,通过对冬季冰封期白洋淀各个典型淀区间隙水水体DOM光谱特征进行研究,可以为分析白洋淀水体有机物污染特征和白洋淀的水质管理提供技术支持.