城市重污染河道治理不同阶段中浮游动物群落的变化

为研究城市重污染河道不同治理阶段中水质变化和浮游动物群落变化特征,于2016—2017年对江苏省宜兴市临溪河进行了工程改善和水生植物恢复两个阶段的治理,并对各阶段治理后河流中的水质及浮游动物进行了调查研究。结果表明,不同阶段水体中高锰酸盐指数、氨氮、TN和TP等基本显著降低。浮游动物的密度和种类、多样性显著提高,轮虫的变化最明显。水生植物恢复后,轮虫优势种由工程治理阶段的角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)等耐污种转变为了寡污的针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla),同时出现了腔轮虫(Lecane spp.)和鞍甲轮虫(Lepadella spp.)等清洁水体指示种。根据Margalef指数进行评价,水生植物修复后水体更接近寡污水体,这与水生植物能极大提升水体透明度和DO,为浮游动物提供更多生态位有关。因此,虽然重污染河道治理不同阶段均可显著改善水质,但水生植物恢复对提高浮游动物群落的多样性和稳定性,构建水生生态系统有不可或缺的作用。     

城市景观河道浮游植物与水质评价

为了研究城市景观河道浮游植物与水质的关系,于2012年5月至2014年12月对江苏省常州市的景观河道浮游植物展开调查,结果表明:研究景观河道共检出浮游植物8门52种,以绿藻门(24种,39.43%)、蓝藻门(6种,31.52%)和硅藻门(13种,20.66%)为主;利用浮游植物密度、多样性指数、污染指示种群及综合指数评价研究景观河道水质,综合评价其水质属于α中污β中污型;相关分析表明,河道氮磷浓度与浮游植物数量没有显著相关性,但浮游植物数量及生物量均与N∶P呈负相关,多样性指数与N∶P呈正相关,二者均不显著。     

玄武湖的轮虫群落结构研究

对玄武湖的四个水域进行了轮虫群落结构的调查研究,发现对玄武湖的轮虫群落结构影响比较大的因素有不同的水域和叶绿素,其中叶绿素和轮虫的多样性指数呈正相关,而和透明度呈负相关;运用螺形龟甲轮虫进行水质评价的结果,与化学指标评价一致。     

浦阳江流域浮游动物群落结构及其评价水质健康状况的研究

对浦阳江流域26个点位浮游动物群落结构进行研究,共采集到浮游动物25属47种,其中轮虫25种,原生动物14种;另外,还有枝角类和桡足类。原生动物优势种为湖沼砂壳虫(Difflugia urceolata),其次为普通表壳虫(Arcella vulgris);轮虫优势种为萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)和角突臂尾轮虫(Brachionus angularis);枝角类优势种为透明薄皮溞(Leptodora kindtii);桡足类优势种为台湾温剑水蚤(Thermocyclops taihokuensis)。水质理化指标监测结果与浮游动物群落结构水质健康评价结果大体一致,均显示浦阳江流域干流水质健康状况整体好于支流,干流和支流下游水质均存在富营养化倾向。但具体到点位水质状况评价时,两种评价结果略有差别,表明水质理化指标评价和生物指标评价均有偏向性,在进行河流水质健康整体评价时,最好将两者相结合,以全面了解河流整体水质健康状况。     

淮河中上游轮虫群落结构分析及水质评价

轮虫作为水体污染的指示生物之一,其数量和种群组成可以用来评价水体的水质情况;但是,目前淮河流域水质评价仍以常规的理化指标评价为主,缺乏利用轮虫评价河流水质方面的研究。2012年12月和2013年7月,对淮河中上游10个生态监测点进行现场调查,获取轮虫种类、密度及水体理化指标等;利用生物多样性指数和综合营养状态指数分析水体污染和营养化状况,并利用Canoco软件分析轮虫群落结构与环境因子的关系。结果表明:研究期间共获得轮虫46种,其中污染指示种36种;各生态监测点具有不同的优势种群;总磷(TP)、化学需氧量(COD)和总氮(TN)是轮虫群落结构的共同环境影响因子;总体上水质从冬季到夏季有恶化的趋势,营养化程度有增加的趋势。研究工作可为淮河生态环境评估以及与富营养化密切相关的其他污染问题研究提供基础资料和依据。     

再生水补水河道中流速对浮游藻类生长影响的模拟实验

以再生水为主要补给水源的城市河道中,避免藻类水华是河道调控的重点之一。实际调控中,在控制藻类数量增长的同时,还应关注藻类群落的多样性,降低由于优势藻种的生长而导致水华的可能。在3种水深下各设置7组流速条件,利用环形水槽模拟研究不同组合条件下河道单元水体中浮游藻类的生长情况,通过计算藻类比生长率和藻类群落的香浓-威纳(Shannon-Wiener)指数描述藻类增长速率和群落生物多样性,从而对浮游藻类生长情况进行综合评价。实验结果显示,相同水深下浮游藻类比生长率在0.05~0.08 m·s~(-1)流速范围内出现最大值,而适当降低水深有利于提高水体浮游藻类的群落多样性。综合分析比生长率和多样性得到,在0~0.05 m·s~(-1)流速附近产生水华的潜势较高。     

贫营养中药废水处理系统稳定性析因

云南某制药厂生产废水有机物浓度高、氮磷含量低(贫营养),但废水处理系统长期运行稳定,且处理效果好,COD和BOD的去除率均能达到90％以上.为揭示该贫营养污水处理系统长期高效稳定运行原因,分别从工艺运行和微生物学角度对该系统进行了全面分析.结果表明,该系统厌氧和好氧段氮磷含量低,TN、TP的质量浓度分别为9.68mg·L-1、1.17 mg.L-1和6.18 mg·L-1、0.25 mg·L-1;该系统好氧池和厌氧池中均发现了以降解有机物为主的优势菌属,好氧池比厌氧池具有更高的微生物丰富度和多样性.好氧池中主要菌属为Amaricoccus、Methylibium、Reyranella 和 Plasticicumulans4i 种.其中,丰度最高的Amaricoccus占比为8.03％,该菌属能在氮、磷营养受限的环境中增殖.厌氧池中的优势菌属为Geobacter、Paludibacter、Leptolinea和Syntrophomonas.其中,占比2.49％的Leptolinea为贫营养菌属.贫营养环境条件对微生物群落的生长施加了选择压,促进了贫营养菌的优势增长.这些优势菌在废水处理系统降解污染物的各个阶段分工合作,保障了该系统的稳定运行和良好的处理效果.     

江门市近岸海域春季环境质量评价

2016年4月对江门市近岸海域水质、表层沉积物、浮游动植物和底栖生物进行了调查研究。水质调查结果表明:除COD、BOD5、SS、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、铅、铜和镍外,其他项目均符合《海水水质标准》(GB 3097—1997)第二类标准;其中,COD、SS、DIN和DIP超出GB 3097—1997第四类标准。水体富营养化指数和有机污染评价指数显示,近期江门市近岸海域总体呈重度富营养状态,部分海域甚至呈严重富营养状态,有机污染严重。表层沉积物调查结果表明,依据《海洋沉积物质量》(GB18668—2002)第一类标准,调查海域表层沉积物中铜和有机质超标严重,超标率达100.0%;表层沉积物已经受到重金属污染。浮游植物共有55种,以硅藻门占绝对优势;浮游动物共有42种,优势种仅有夜光虫(Noctiluca);底栖生物有16种,绝对优势种为小头虫(Capitella capitata)。研究发现,调查海域在春季存在甲藻赤潮和夜光虫赤潮暴发的风险。底栖生物的丰度和生物量与表层沉积物中污染物的相关性分析表明:丰度与铬呈显著正相关;生物量与锌呈显著正相关,与铜接近显著正相关。     

龙形水系中心区水体富营养化评价与成因分析

龙形水系是北京奥林匹克公园内的主要景观水体,以再生水为主要补水水源.采用综合营养状态指数法对龙形水系中心区(简称中心区)水体富营养化状态进行评价.结果表明:(1)中心区水体全部为富营养状态,汛期的综合营养状态指数总体呈逐渐降低的趋势,即水体在汛期初期至中期为中度富营养,后期为轻度富营养;汛期结束后水质较差,综合营养状态指数上升,中心区水体达到重度富营养化状态.(2)再生水为中心区水体污染物的主要污染源,其TN、TP、COD和NH4+-N年输入量占各类污染物年总输入量的85％以上;在汛期,其主要污染物输入量占总输入量的70％以上.中心区水体在汛期没有明显的污染物集中输入现象.(3)中心区水体富营养化主要成因为氮磷等营养物质的输出量小于输入量,造成氮磷等营养物质大量累积.(4)在汛期,外界的适宜温度、饱和光照、水体的弱碱性和缓慢流速加大了中心区水体水华暴发风险.     

基于活力和恢复力的典型草原健康评价和群落退化分级研究

根据群落的不同退化演替状况和物种组成情况,随机选取19个位于锡林郭勒高原和呼伦贝尔高原的调查样地,进行典型草原健康评价和群落退化分级研究。结果表明,处在不同退化演替阶段的草原中的群落的优势种类型、活力和恢复力指数均存在很大差异,活力和恢复力指数不存在明显的相关性,这可能是由于活力指数表现的是植物的地上生物量,而恢复力指数表现的是植物的株/丛数,在株/丛数很多的情况下生物量可能很小;草原群落地上总生物量受放牧强度、刈割程度、围封时间、围封前群落状态和区域降水等因素的综合作用,使得各调查样地群落的活力指数差异显著;以中国科学院草原生态系统定位研究站1981年设置的围封的羊草+大针茅草原当时的状态作为参照系统,评价了呼伦贝尔高原和锡林郭勒高原典型草原的健康状况,并对其退化程度进行了量化分级,可为草原管理、植被恢复重建和生态系统健康评价提供参考。     

固体碳源反硝化滤池脱氮效果及沿程生化特性

在污水处理工艺末端嵌入固体碳源反硝化滤池,可以不改变污水处理厂的原有工艺提高总氮去除效率,方便应对污水厂的提标压力和低碳源污水的脱氮问题。针对生化池尾水硝酸盐特性,以聚己内酯(PCL)作为填充床构建了固体碳源反硝化生物滤池,研究了该反应器的脱氮性能以及生物滤池的沿程生物量和微生物群落结构。结果表明,TN为32.0~37.7 mg·L~(-1)、硝态氮为30.2~34.9 mg·L~(-1)的生化池尾水进入该固体碳源反硝化池后,在HRT为1.5 h的情况下,出水TN在1.1~3.5 mg·L~(-1)之间,硝态氮低于1 mg·L~(-1),平均去除率均大于94%。研究发现,固体碳源反硝化滤池对硝态氮的转化去除主要发生在40 cm填料以下;生物量的大小也随滤层高度的增加逐渐降低,且与滤层高度呈良好的线性负相关关系(y=-0.471x+38.77,R~2=0.976)。采用PCR-DGGE技术研究了固体碳源反硝化滤池的沿程微生物群落结构特征,发现滤层底部(进水端)尽管生物量多,但微生物多样性低,滤池的中部是生物多样性最丰富的区域,香农威尔指数分别为1.95和2.40。DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析表明生物膜中微生物变形菌门(Proteobacteria)占优势,主要微生物包括能降解PCL的细菌Comamonas,以及常见的反硝化细菌Dechloromonas、Rubrivivax和发酵产乙酸的硫酸盐还原菌Desulfobacter,从微生物群落关系结构角度支撑了固体碳源反硝化过程的顺利进行。     

沉水植被构建对上海辰山植物园景观湖水质的影响

以辰山植物园景观湖为研究对象,研究了景观湖建成初期沉水植物群落构建对水体水质因子的影响;并应用相关性分析(correlation analysis)和主成分分析(principal components analysis)对各水质和生态因子之间的相互关系进行了研究。结果表明,景观湖沉水植被建成1年后,水体水质处于Ⅲ类,其中叶绿素a含量5.48±1.930μg/L、总氮1.40±0.136mg/L、总磷0.080±0.015 mg/L、透明度108±20 cm、高锰酸盐指数5.50±1.26 mg/L;除高锰酸盐指数(CODMn)外,其他水质指标均较构建前有显著改善;并且景观湖水质显著优于外河道补充水源水质。相关性分析表明,景观湖水体叶绿素a含量与N、P营养盐呈显著正相关,但却与水温呈极显著负相关,这显示了草型景观湖水质的显著特征;主成分分析显示,第一主成分包含硝态氮、亚硝态氮、总磷、活性磷、叶绿素、水温、透明度和pH等变量,第二主成分包括高锰酸盐指数和氨氮等变量;第一主成分中的水质参数可作为辰山植物园景观湖后续水生态管理中的主要监测对象;此外,主成分分析还显示TP对水体叶绿素的增加具有很高正权重。     

基于浮游细菌生物完整性指数的城市河流健康评价：以深圳河流域为例

河流中的细菌是生态系统中物质循环的重要参与者,能反映河流健康状况,其群落生物指标具有评估城市河流生态状况的潜力。通过调查深圳河流域内深圳河、布吉河和福田河3条河流中的浮游细菌群落,构建了生物完整性指数(Ba-IBI),评估了该流域的健康状况。基于河水浮游细菌的Illumina高通量测序结果,通过差异性检验、箱线图筛选和相关性分析方法从163个候选指标中筛选出变形菌门、放线菌门和微丝藻菌目相对丰度及门水平Simpson多样性指数作为核心指标,构建Ba-IBI评价体系。结果表明,深圳河流域内的20个位点中处于健康状态、亚健康状态、一般状态和较差状态的位点数分别为7个、4个、5个和4个。其中,深圳河处于一般和较差状态的点位比例高达85.7%;健康状况从上游到下游逐渐恶化;整体健康状况较差。布吉河和福田河健康状况相对较好,处于亚健康状态。各采样点Ba-IBI得分与水质状况的相关性较高(R=0.77,P<0.01),表明Ba-IBI能有效评价城市河流的健康状况。本研究结果可为深圳市河流的修复和管理工作提供参考。     

东部平原湖区沉积物中溶解性有机氮分布特征

选择东部平原湖区11个湖泊进行水质和表层沉积物调查,采用综合营养状态指数(TLI)对各湖泊营养状态进行评价,研究了沉积物溶解性有机氮(DON)和游离氨基酸(FAA)的含量分布及DON分子质量分级特征,并探讨了不同湖泊沉积物有机质来源。结果表明:除固城湖和骆马湖处于中营养水平外,东部平原湖区其他湖泊均处于富营养化状态。沉积物DON浓度差异较大,在9.98~182.00 mg·kg-1之间波动,均值为57.25 mg·kg-1,太湖、滆湖、阳澄湖沉积物DON含量较高,均在140 mg·kg-1以上,其他湖泊沉积物DON含量均在50 mg·kg-1以下。区域内氨基酸(FAA)分布比较均匀,FAA浓度在3.58~13.28 mg·kg-1之间,平均值是8.14 mg·kg-1。沉积物DON和FAA含量与沉积物其他形态氮、溶解性有机碳(DOC)等污染指标均表现出显著正相关性。东部平原湖区沉积物分子质量分级结果表明:该湖区沉积物DON、DOC和SUV254基本都分布在1 k Da和30 k Da 2个范围内。东部平原湖区C/N比的值介于2.31~89.02之间,除滆湖外其他湖泊沉积物C/N值均大于10,说明该地区湖泊沉积物有机质主要来自外源。     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

石油烃类污染对青藏高原北麓河地区冻区土壤微生物多样性的影响

为了探究石油烃类污染对青藏高原冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,以柴油、机油为典型的石油烃类污染物,原位人工模拟污染,利用MiSeq高通量测序技术分析和比较了4个土样在土壤微生物多样性及群落结构维度的差异性,并识别了具有石油烃类污染物降解功能的菌群。结果表明:4个土样中可变区的遗传物质,在97%的相似度水平下产生有效的OTU 944个,获得土壤微生物群落25门、56纲、115目、213科、315属。石油烃类污染可改变原有土壤微生物多样性及群落结构,4个土样中细菌的多样性为机油污染土样(SLO)上层5 cm处未污染土样(TS)中层20 cm处未污染土样(MS)柴油污染土样(SDO),SLO(机油污染土样)多样性最高,其次为未污染土样(TS、MS),SDO(柴油污染土样)多样性最低;未污染土样(TS、MS)在垂直方向群落结构差异较小,分布基本一致,SDO、SLO与未污染土样群落结构相比差异较大,SDO、SLO样本间差异同样明显;识别出具有石油烃类污染物降解功能的菌属包括Sulfuritalea属、红球菌属(Rhodococcus)、红游动菌属(Rhodoplanes)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、Alkanindiges属、诺卡氏菌属(Nocardioides)、放线菌属(Actinobacteria norank)等7种。研究结果揭示了石油烃类污染对高寒冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,在石油烃类污染物的胁迫作用下产生出具有石油烃类污染物降解功能的优势菌群,为该地区进行原位石油烃类污染修复提供技术支持。     

青西郊野公园建设过程中大莲湖浮游植物年际变化及与环境因子的关系

为了解青西郊野公园建设过程中大莲湖水生态环境变化动态,分别于公园建设前(2014年)、建设过程中(2016年)及开园运营后(2017年)对大莲湖水质及浮游植物群落进行了调查监测。3个年度水体综合营养状态指数平均值分别为49.84、54.66、53.16,表明水体呈现轻度富营养化趋势;3个年度分别采集浮游植物106、98、78种,均以绿藻门种数最多;3个年度浮游植物丰度平均值分别为6.36×10~6、1.05×10~7、1.89×10~7个/L,呈逐年递增趋势;基于浮游植物多样性指数评价,3个年度大莲湖水体水质基本处于中污染水平。冗余分析表明叶绿素a(Chl-a)、透明度和TN是影响大莲湖浮游植物种类和丰度的重要环境因子,其中Chl-a和透明度对浮游植物种类有显著影响,TN和透明度对浮游植物丰度有显著影响。     

不同供氧策略和氨氮浓度下SBR中微生物群落的演变

以供氧策略和进水氨氮浓度为控制因素,应用PCR-DGGE技术并结合系统处理效果研究SBR内活性污泥微生物群落结构的演替情况。结果表明,在一定范围内,进水氨氮浓度越小越有利于COD和氨氮的去除,同时污泥性状主要受供氧时间的影响,运行前40 d,MLSS值均在4 000 mg·L~(-1)以上波动。微生物群落结构受供氧的影响演替剧烈,多样性指数在时间上呈先增后减的变化趋势,曝停比为4 h∶2 h的间歇曝气B方案下菌种最丰富,多样性指数达1.092、1.079。切胶测序结果显示,SBR系统内微生物菌种大部分为未培养菌种,其中酸杆菌属和绿弯菌属占据优势地位,这些菌种在污水生物处理中对污泥性能和系统的运行有重要的影响。     

再生水补水景观湖浮游藻类群落结构特征及与环境因子的关系

在2014年6月至2015年5月,对以再生水为补水水源的天津临港生态湿地公园景观湖区的浮游藻类和水质指标进行逐月监测,应用典范对应分析(CCA)研究了浮游藻类与环境因子之间的关系,评价了湖区的水环境状况。结果表明:共鉴定出浮游藻类7门67属115种(包括变种),硅藻门种类最多,其次为绿藻门和蓝藻门,浮游藻类丰度范围为3.5×106~49×106cells·L~(-1),平均丰度为25.7×106cells·L~(-1),优势藻种主要为链状假鱼腥藻、梅尼小环藻、四尾栅藻、颤藻、项圈藻和卵形隐藻;多样性分析显示,藻类物种多样性一般,结合优势指示种评价水体为中污染富营养型水体;典范对应分析表明,水温、盐度、TN/TP等是影响临港再生水补水景观湖藻类群落结构的主要因素。     

不同碳氮比对干法厌氧消化产沼气特性及细菌群落多样性的影响

为研究不同初始C/N值的混合物料对甘蔗叶干法厌氧消化过程中理化参数以及产沼气特性的影响及产气最佳的C/N值厌氧消化过程中细菌群落结构多样性,研究采用牛粪与甘蔗叶以及啤酒厂滤泥这3种有机固废物混合并加入自行研究设计的发酵罐里进行厌氧消化,并采用Nested-PCR(巢式PCR)技术扩增消化过程中细菌的16S r DNA V3区域,并通过DGGE方法分析初始C/N值为15.02厌氧消化过程细菌群落的多样性。实验结果表明,初始C/N值为15.02的混合物料产甲烷最佳,最高累计产气量为1 748.63 m L·kg~(-1),甲烷最高含量为59.26%,最高日产甲烷量为13.58 m L·kg~(-1);通过研究最佳C/N值为15.02的细菌多样性,可知在厌氧消化过程中细菌数量和群落结构丰富多样,样品间的细菌群落结构差异性相对较大,样品间存在与产沼气相关的共有的优势细菌。