典型湖泊有机聚集体时空特征及驱动因子

有机聚集体(OA)是水体中物质循环和能量流通的重要枢纽,但在不同营养水平湖泊中的比较研究仍相当匮乏.于2019～2021年间,采集了不同季节贫营养抚仙湖、中营养天目湖、中度富营养太湖和重度富营养星云湖表层水样,利用扫描电镜、表面荧光显微镜和流式细胞仪等研究了4个典型湖泊中OA及其附着细菌的时空变化特征.结果表明：(1)抚仙湖、天目湖、太湖和星云湖中,OA丰度的年均值分别为1.4×10⁴、 7.0×10⁴、 27.7×10⁴和16.0×10⁴ind·mL^-1; OA附着细菌丰度的年均值分别为0.3×10⁶、 1.9×10⁶、 4.9×10⁶和6.2×10⁶ cells·mL^-1;附着细菌占总细菌的比值分别为30%、 31%、 50%和38%.(2)夏季OA丰度显著高于秋冬季;但夏季附着细菌占总细菌的比值为26%,显著低于其它3个季节.(3)湖泊营养状态是影响OA及其附着细...     

沉积物有效态磷对湖库富营养化的指示及适用性

为探究不同类型湖库沉积物有效态磷对富营养化的指示意义及适用范围,选取了12个不同水深、不同换水周期的湖泊和水库进行4季度的水样、沉积物样品采集,以SMT分级方法提取的氢氧化钠磷(Na OH-P)作为沉积物有效态磷,分析了湖库中沉积物和水相磷含量之间的关系.结果表明,12个湖库的沉积物和水相磷含量差别大,沉积物Na OH-P含量范围为86～584 mg·kg-1(均值263 mg·kg-1),总磷含量225～760 mg·kg-1(均值502 mg·kg-1);水体总磷含量范围为0. 02～0. 35mg·L-1(均值0. 11 mg·L-1); 12个湖库的水体叶绿素a含量差异也很大,分布范围为3～349μg·L-1(均值51μg·L-1);沉积物与对应的水相各形态磷含量之间的相关分析发现,沉积物有效态磷与水相磷含量之间的相关性高于沉积物总磷,Na OHP比总磷能更好地反映湖库的富营养化状态,然而只有在换水慢的浅水湖库中,这种沉积物Na OH-P与水相磷的相关性才达到显著水平,表明"换水周期"和"水体深度"是影响沉积物Na OH-P与水相磷含量相关关系的两个关键因子:在换水快或是深水的湖库中,即使沉积物有效态磷含量较高,但是受多种因素影响,沉积物Na OH-P与水相磷含量的相关关系可能并不显著,而在换水慢的浅水湖库中,沉积物作为源和汇频繁与水体磷进行交换,尤其是在夏季藻类暴发时期,对水相磷升高贡献大,成为该类水体富营养化问题易发生、难治理的潜在缓冲因子.     

城镇流域水体-沉积物中溶解性有机质的荧光特性及影响因素:以宁波市小浃江为例

我国快速城镇化过程对流域水体和沉积物的溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)含量和成分产生了重要影响,探究水体-沉积物中DOM的分布特性及影响因素具有重要意义.本研究选取长三角典型城镇地区宁波市北仑区小浃江流域为研究对象,利用三维荧光光谱技术,结合PARAFAC(平行因子分析)模型及相关性分析,对小浃江流域水体及沉积物DOM光谱特性进行研究,分析DOM荧光组分特征及来源.结果表明:①小浃江水体-沉积物DOM主要包括4种组分:C1、C2、C3和C4,其中C1为陆源类腐殖质,分子量较大; C2为陆源类腐殖质,由生物降解产生,分子量较小; C3为类蛋白物质,包括类色氨酸,对微环境的变化敏感; C4为陆源类腐殖质.②小浃江水体DOM受新生内源和陆源输入共同影响,腐殖化程度较弱,腐殖质含量较低.沉积物以陆源或土壤源输入为主,内源贡献较小,DOM具有一定的腐殖化特征,腐殖质的浓度水平高于水体中腐殖质含量.③冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,水体DOM各组分相关性较高的环境因子主要为农田、城镇;而沉积物DOM各组分相关性较高的环境因子为城镇、农田、湿地.其中,城镇对沉积物中类腐殖质C4和类腐殖质的浓度参数Fn(355)影响最大.     

太湖草型湖区沉积物中生物易降解物质组成与分布规律

为研究富营养化条件下草型湖区水生植物碎屑快速沉积对沉积物中有机质组成及营养状态的影响,选取太湖胥口湾为研究区,采集沉积物柱状样,探究沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解物质的组成和分布规律.结果表明,胥口湾沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解物质整体表现为表层富集特征,主要集中在沉积物表层15 cm;沉积物中氮负荷高于磷负荷,且存在显著的空间差异性;沉积物TN含量在127. 2～2 092. 8 mg·kg~(-1),沉积物TP含量在222. 1～528. 4 mg·kg~(-1),水生植物分布区(1 033. 6 mg·kg~(-1))氮负荷显著高于无植被区(325. 2 mg·kg~(-1)).沉积物中生物易降解物质以糖类(3. 7 mg·g-1)为主,其次是脂类(2. 8 mg·g-1)和蛋白质(2. 3 mg·g-1);水生植物碎屑残体是沉积物中营养盐和易降解有机质的主要来源,水生植物分布区沉积物中色素、碳、氮、磷及生物易降解有机质含量均显著高于无植被区(P 0. 01);胥口湾沉积物逐渐由中营养状态向富营养状态过渡,整体已经趋向于富营养化状态,在今后的湖泊管理和调控过程中需予以关注.     

垂向环流作用下湖泊沉积物磷迁移行为

以巢湖十五里河入湖河口原位底泥为研究对象,通过室内模型实验,模拟了垂向环流的动水条件下,溶解态无机磷（DIP）在泥水界面的释放-吸附过程,探讨了不同强度环流对河口底泥DIP迁移的影响行为.结果表明：垂向环流扰动会引起上覆水中溶解氧（DO）和悬浮颗粒物（SPM）含量明显上升,且其平衡浓度与扰动强度均呈正相关,但悬浮物中值粒径（D₅₀）则随扰动强度的增大而降低;垂向环流作用下沉积物DIP的释放量随时间呈“Λ”型分布,显著区别于其他动水扰动情形,释放峰值与环流强度成显著正相关（P=0.047<0.05）,但平衡值则与之呈显著负相关（P=0.034<0.05）;环流扰动的增强促进了DIP在沉积物上的吸附,并构建了耦合天然水动力效应的沉积物DIP Freundlich等温吸附经验公式：lgQ_e=2.7074e^1.3487τ+0.9463e^-1.4830τlgC_e.     

大亚湾湿地沉积物氮矿化特征及影响因素探究

为探讨大亚湾滨海湿地沉积物中有机氮矿化作用的时空分布规律及其影响因素,于2017年3月（枯水期）和8月（丰水期）分别采集了大亚湾典型湿地3个断面的表层沉积物,利用连续淹水培养法对沉积物有机氮矿化过程进行了测定.结果发现,不同站位沉积物氮的矿化速率差异较大,其矿化速率范围为1.88~15.12mg/（kg·d）,平均速率为（6.45±3.47）mg/（kg·d）,整体呈现S3（红树林断面）> S1（光滩断面）> S2（河口断面）的分布规律.矿化速率的最高值出现在S3红树林断面,表明红树植物的生长能够促进微生物的矿化作用.蛋白酶和脲酶的活性平均值分别为（8.52±4.21）mg/（kg·d）和（25.34±11.11）μg/（g·d）,蛋白酶活性空间分布上与矿化速率的分布特征一致,表现为S3 > S1 > S2.蛋白酶和脲酶活性最高的区域均出现在S3断面的高潮带,这主要由于红树林影响地区具有较高的生产力和微生物丰度,促进了微生物代谢酶的产生.蛋白酶的活性远高于脲酶活性,表明人类活动对近岸湿地生态系统的物质输入可能主要以大分子类有机氮为主.在河口断面,矿化速率和酶活活性均较低,与该地区较高的NH₄⁺-N含量有关.整体上,湿地沉积物矿化速率与蛋白酶和脲酶之间呈现出显著的正相关性（P<0.01）,说明蛋白酶和脲酶在有机氮的矿化过程中发挥了关键作用.     

易分解碳输入模式对沉积物共代谢效应的影响

通过构建室内微宇宙系统,运用稳定碳同位素示踪法,解析混合处理组中各有机组分代谢释放的CO₂含量,探讨相对易分解碳源的输入对湖泊沉积物有机碳矿化过程的影响.结果表明:添加相对易分解碳源的处理组中,CO₂排放量明显升高, 较对照组分别提高了45.49%(单次添加组)、52.61%(重复添加组)和57.65%(连续添加组),分次添加模式明显造成更高CO₂排放量.各组中由沉积物矿化产生的CO₂排放量较对照组分别提高了16.92%(单次添加组)、24.26%(重复添加组)、27.40%(连续添加组).尽管不同添加模式下,各组均表现为正向共代谢效应(即促进沉积物有机碳分解),但在培养结束时整体有机碳含量均净增加.葡萄糖促进了沉积物有机碳的矿化能力,但对自身代谢影响较小.考虑到富营养化湖泊中藻类的爆发频次和范围都进一步增加,藻类碎屑源源不断激发的共代谢效应不可忽略,在一定程度上削弱了湖泊沉积物的“碳汇”功能.     

Biodegradation of 2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate in river sediments and its impact on microbial communities

Numerous studies have evaluated the toxicity and endocrine disrupting properties of organic UV filters for aquatic organisms, but little is known about their biodegradation in river sediments and their impact on microorganisms. We have set up the sterile and microbiological systems in the laboratory, adding 2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC), one of organic UV filters included in the list of high yield chemicals, at concentrations of 2, 20 and 200 μg/L, and characterized the microbial community composition and diversity in sediments. Monitoring of EHMC degradation within 30 days revealed that the half-life in the microbial system (3.49 days) was much shorter than that in the sterile system (7.55 days). Two potential degradation products, 4-mercaptobenzoic acid and 3-methoxyphenol were identified in the microbial system. Furthermore, high-throughput 16s and 18s rRNA gene sequencing showed that Proteobacteria dominated the sediment bacterial assemblages followed by Chloroflexi, Acidobacteria, Bacteroidetes and Nitrospirae; Eukaryota_uncultured fungus dominated the sediment fungal assemblages. Correlation analysis demonstrated that two bacterium genera (Anaerolineaceae_uncultured and Burkholderiaceae_uncultured) were significantly correlated with the biodegradation of EHMC. These results illustrate the biodegradability of EHMC in river sediments and its potential impact on microbial communities, which can provide useful information for eliminating the pollution of organic UV filters in natural river systems and assessing their potential ecological risks.     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

寒旱区草原湖泊沉积物重金属地球化学基线构建——以达里诺尔湖为例

为了科学识别寒旱区典型草原湖泊——达里诺尔湖的沉积物重金属累积状况,在调查表层及柱状沉积物重金属含量的基础上,采用多种统计学方法构建了沉积物重金属地球化学基线,并针对构建结果进行了多方面比较分析.结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb在表层及柱状沉积物中均呈正态分布或对数正态分布,其中,柱状沉积物中的重金属分布较表层更为集中,且As、Cd、Hg在近表层呈现较明显的增长趋势,表明存在一定的表层富集;使用参考元素法、相对累积频率法和迭代2倍标准差法构建的表层、柱状沉积物重金属基线值之间无显著差异（P<0.05）,综合考虑科学性,适用性,简便性,人为误差性等方面,可优先选取迭代2倍标准差法进行元素基线构建;研究构建的达里诺尔湖沉积物重金属基线值与所在区域的大尺度土壤背景值相比存在差异,且表层与柱状沉积物基线值也存在差异,考虑到达里诺尔湖流域人为干扰极小,使用研究区域的表层沉积物开展基线值构建,可为识别湖泊当前重金属富集状况和生态风险提供更为科学和准确的参考依据.研究结果可为类似的寒旱区草原湖泊沉积物重金属基线值构建提供理论依据.