鄱阳湖典型湿地沉水植物的分布格局及其水环境影响因子

沉水植物是湖泊湿地生态系统中关键组分,调查研究沉水植物分布格局及其水环境影响因子,对于沉水植被的恢复与重建具有重要的指导意义。2013年5月初期分别对鄱阳湖典型湿地区域中有沉水植物的25个样地进行群落结构调查,采用系统取样方法对沉水植物进行调查采样并监测水环境因子,在野外调查的基础上运用GIS软件制作鄱阳湖典型区域沉水植物的生物量分布图,并采用主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)方法分析其主要影响因子。结果表明:鄱阳湖湿地沉水植物以苦草(Vallisneria natans)为广布种,其中蚌湖及白沙湖以黑藻(Hydrilla verticillata)为优势种,白沙洲及乐安河龙口段以苦草为优势种,伴生种主要有金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、菹草(P.crispus)、小茨藻(Najas minor)、大茨藻(N.marina)、刺苦草(V.spinulosa)和水车前(Ottelia alismoides)等。采用双向指示种分析法将研究区沉水植物分为6个群落;5月初大部分沉水植物尚处于生长季初期,生物量相对较低,仅菹草的生物量较大;沉水植物与浮叶植物共存现象明显。主成分分析(PCA)结果显示,第一主成分中水深、总磷和溶解氧等因子的系数值较大,第二主成分中pH值、化学需氧量和水体透明度等因子的系数值较大,是影响沉水植物分布的关键因子;典范对应分析(CCA)结果显示,水深、总磷和总氮对苦草和黑藻的影响显著,水体透明度是马来眼子菜的主要影响因子。     

重金属在灰尘及其水溶解相中的分布特征及其影响因素——以南昌市为例

以南昌市为例,分析了不同功能区和公交车站降尘及其水溶解相中重金属浓度的空间分布特征.同时结合多种分析技术,探究降尘及其水溶解相理化性质对降尘重金属在固-液相中分配行为的影响.结果表明:南昌市降尘及其水溶解相中总重金属浓度范围分别为310~4393μg/g和2.17~55.62μg/g.两相中重金属的空间分布可能受到车流量较大的交通干线和汽车轮胎零件磨损的影响,其高值区主要分布于南昌县政府、部分高校以及客运站、驾校附近.风险评价的结果表明,南昌市降尘重金属综合生态风险总体处于中等水平,且Cr和As具有一定的致癌风险.溶解态中重金属所占百分比(K值)的排序为:Ni>Mn>Cu>As>Cr>Zn>Pb,K值的空间分布高值区多分布于人口密集地区、交通道路以及汽车客运站附近.大部分降尘及其水溶解相的理化性质与Pb、As、Mn具有显著正相关关系,降尘溶解相中较高的溶解性有机碳和腐殖化程度对重金属向溶解相中的释放具有重要作用.     

微量铜离子联合碳酸氢盐类芬顿体系降解水中双酚A

基于铜离子(Cu²⁺)的类芬顿体系通常需要较高的Cu²⁺剂量,可能导致二次污染,为解决这一问题,构建了微量Cu²⁺(2.5μmol/L)联合碳酸氢盐活化过氧化氢(Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-)体系用于水中双酚A(BPA)的高效降解.结果表明:在一定范围内,Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-体系对BPA的降解效果随Cu²⁺投加量的升高而上升,随H₂O₂和HCO₃^-投加量的升高呈先上升再降低的趋势.在溶液初始pH值5.06～11.02范围内,BPA均可得到有效去除,且升高反应温度可促进BPA的降解.Cl^-、HPO₄^2-、腐殖酸会抑制BPA...     

湿地植物生物炭衍生DOM与氯霉素的络合机制

了解生物炭溶解性有机质（BDOM）与污染物的络合机制对生物炭的应用具有重要意义.选取天然湿地植物灰化苔草为生物炭原料,利用荧光猝灭法及多种光谱分析技术和方法,分析了植物不同部位、不同热解温度下BDOM与氯霉素（CAP）的络合机制,以期为生物炭的生态修复提供理论支持.紫外-可见吸收光谱分析结果表明,BDOM与CAP的荧光猝灭属于静态猝灭,300 ℃制备的BDOM与CAP络合体系的芳香性化合物含量和分子量比500 ℃更大. 同步荧光光谱分析结果发现类络氨酸和类色氨酸物质与CAP的络合能力更强.二维相关图谱分析结果表明植物根与叶的BDOM分别以类蛋白和类腐殖物质对CAP的猝灭更强,其中苔草根BDOM与CAP的猝灭优先发生于类蛋白物质中,但苔草叶BDOM以类腐殖物质为先.此外,通过三维荧光光谱结合平行因子分析法共解析出1个类蛋白荧光组分和5个类腐殖质荧光组分.总体来说,就单一组分而言,BDOM类蛋白组分与CAP的络合强度高于类腐殖质组分.     

重金属污染对鄱阳湖底泥微生物群落结构的影响

利用Illumina平台高通量测序技术,分析了鄱阳湖4大河流（信江XS,饶河RS,修河SS,赣江GS）河口底泥微生物群落结构和多样性对底泥重金属污染的响应情况.结果表明,在测试的6种重金属离子中,Cu、Zn全量和有效态表现为RS、XS显著高于SS、GS,Mn全量和有效态在GS中显著最高,Pb有效态在XS显著最高,Pb全量、Cd全量和有效态、Cr全量和有效态在4条河流中无显著差异;经检测,鄱阳湖4河口底泥微生物群落主要有5大类,它们分别是：变形菌门（Proteobacteria）（32.54%~50.35%）,酸杆菌门（Acidobacteria）（6.13%~13.13%）,拟杆菌（Bacteroidetes）（4.38%~14.92%）,疣微菌门（Verrucomicrobia）（6.42%~10.70%）和绿湾菌门（Chloroflexi）（3.21%~11.73%）.多样性指数结果表明：GS、SS微生物多样性指数（Chao1和Shannon）高于RS,与重金属含量成反相关.相关性分析表明：重金属Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Mn和138个主要OTU显著相关,其中Cu、Cd和微生物门、属显著相关的OTU数量最多.变形菌门中有9个属和Cu有效量,5个属和Cd有效量显著正相关,这些正相关的菌群是土壤重金属污染修复的重要微生物种质资源.     

鄱阳湖湿地细菌群落多样性和可培养细菌功能基因丰度

鄱阳湖湿地中蕴含着丰富的微生物资源,参与并维持着湿地生态系统的物质循环和稳定.为探明鄱阳湖湿地土壤细菌分布规律,分析可培养细菌群落结构和功能特征,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了鄱阳湖湿地土壤全部细菌（AW）和湿地外围周边土壤全部细菌（AS）群落结构多样性特征;又结合可培养方法和qPCR功能基因芯片技术,分析了湿地可培养细菌（CW）和湿地外围周边土壤可培养细菌（CS）功能基因丰度差异.研究发现鄱阳湖湿地土壤细菌多样性低于湿地外围周边土壤细菌,变形菌门和酸杆菌门是两种土壤环境中共有的细菌优势菌门,放线菌门、厚壁菌门、绿弯菌门和热脱硫杆菌门也是存在于两种土壤中的主要菌门,但相对丰度均差异显著;网络分析显示湿地土壤较周边土壤细菌网络结构更简单.采用可培养方法获得的不同采样点土壤细菌群落多样性差异不明显.但湿地土壤可培养细菌功能基因的拷贝数高于周边土壤,其中参与氮循环的UreC基因和参与碳固定的acsE基因在两种土壤可培养细菌中相对丰度较高.研究结果可为深入挖掘调控、维持湿地土壤养分循环和促进鄱阳湖湿地生态系统功能稳定性的潜在有益微生物提供理论依据.     

鄱阳湖-乐安河湿地水土环境中重金属污染的时空分布特征

选取流域两岸富含有色金属矿产资源的乐安河及至鄱阳湖段的典型湿地区域,分别于2012年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)等不同时段采集不同样点底泥、表土、上覆水等环境样品,监测分析重金属Cu、Pb、Cd的含量,并借助统计分析方法识别乐安河湿地重金属污染的时空分布特征及其来源.结果表明,乐安河流域各样点的重金属Cu含量最高,且各样点重金属的含量值均表现为Cu>Cd>Pb.以丰水期的重金属污染最严重,平水期次之,枯水期的重金属污染最轻.重金属Cu含量的高值区出现在乐安河上游;而重金属Pb含量的高值区出现在乐安河下游及入湖区域;重金属Cd的高值区出现在乐安河中游.表征重金属Cu污染的主成分贡献率为36.99%,表征重金属Cd的主成分贡献率为30.12%.底泥Cu和上覆水Cu、河滩表土Cu含量具有较强的相关性;底泥Cd和表土Cd的含量也表现出强相关性.以上结果反映出水体、底泥和土壤中的Cu污染或Cd污染的来源具有一致性,主要来源于矿山开采排放的重金属酸性污废水;而其余组分间的相关性则表现不甚明显,反映出不同污染物的来源存在一定的差异性.     

不同尺度土地利用方式对鄱阳湖湿地水质的影响

基于鄱阳湖湿地30个采样点的实测水质数据,分析鄱阳湖湿地水质的现状及其与周边不同尺度土地利用方式的相关性.结果表明,鄱阳湖湿地水质介于Ⅲ类至Ⅴ类之间,平均处于Ⅳ类的状态.湿地水体主要污染物是总氮（TN）和总磷（TP）,叶绿素a（Chl-a）质量浓度和高锰酸盐指数值相对较低.不同尺度的土地利用方式与水质参数之间均存在显著的关联性,500 m缓冲区内的土地利用方式对高锰酸盐指数空间分异的解释度最大,而1 km缓冲区对Chl-a、TN、TP及总体水质空间分异的解释度最大.缓冲区尺度的土地利用方式对水质的解释度要高于小流域尺度.居民用地与所有水质参数呈显著正相关,耕地与TN、TP呈显著正相关.200 m缓冲区内的河流与TN、TP呈显著正相关,表明河流入湖口附近采样点的氮磷质量浓度较高,河流输入可能是鄱阳湖氮磷的重要来源.湖泊与Chl-a、TN和TP之间呈显著负相关,表明相对于鄱阳湖的主湖区,周边湿地起着污染物"源"的作用.该研究表明,控制小尺度（≤ 1 km）的土地利用格局、特别是居民用地和耕地的面积占比及河流污染物输入对于鄱阳湖的水质保护十分重要.     

鄱阳湖不同湿地植物生物炭衍生DOM的光谱特征

目前有关天然湿地植物生物炭衍生溶解性有机质（BDOM）光谱特征尚缺乏系统的分析,因此,本研究采用紫外可见吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析法（PARAFAC）、荧光区域积分法（FRI）对鄱阳湖3种湿地植物（苔草、南荻和芦苇）的物质组成和光谱特征进行了分析.结果表明,热解温度对湿地植物BDOM的生物地球化学特征有很大影响,随热解温度的升高其稳定性提高,在500 ℃及以上的热解温度下可 产生有效固碳生物炭.热解温度是影响BDOM释放的关键因子,BDOM释放量与温度呈显著负相关.BDOM释放含量总体上呈苔草>南荻>芦苇的规律.随着热解温度的升高,BDOM的分子量、类蛋白质浓度、有色溶解性有机质相对丰度、富里酸比例和芳香性逐渐下降,而腐殖化程度、自生源成分则先上升后下降.此外,通过PARAFAC解析出2个类腐殖质组分和2个类蛋白质组分,且苔草BDOM中荧光组分总体多于南荻和芦苇.FRI结果表明,300 ℃下BDOM以类富里酸为主,其他条件下BDOM以络氨酸类蛋白质、色氨酸类蛋白质为主.并且,本研究利用主成分 分析进一步探究了这些光谱参数间的相互关系,结果表明,苔草的溶解性有机碳含量、蛋白质浓度、芳香性、有色溶解性有机质相对丰度和 自生源有机质浓度均高于南荻和芦苇.     

乐安河-鄱阳湖段湿地表土重金属污染风险及水生植物群落多样性评价

以鄱阳湖重要支流饶河-乐安河段及其入鄱阳湖口的典型湿地作为研究区,采用单因子污染指数法、地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法评价湿地表土重金属Cu、Pb和Cd的污染风险,分析比较不同评价方法的优缺点,并结合各样地水生植物群落的调查结果,分析水生植物群落物种多样性与底质重金属污染的相关性.结果表明,乐安河-鄱阳湖段湿地表土重金属污染以Cu污染为主,Pb和Cd污染程度相对较弱,Cu污染的主要来源为铜矿开采区汇入大坞河的酸性重金属废水.4种评价方法对乐安河段上游受矿区酸性废水污染较严重的6个样点的评价结果表现出一致性,均为极度污染;而对重金属污染相对较弱区域的评价结果则出现微弱差异,总体表现为自乐安河中游至下游,各样点重金属污染的生态风险等级逐渐降低.4种评价方法中潜在生态危害法的评价结果较为客观.各样点水生植物群落物种多样性与综合潜在生态危害指数、Cu的单项潜在生态危害指数呈显著负相关.