壳聚糖对沉水植物轮叶黑藻抗污能力的影响

利用化学需氧量(CODCr)分别为318 mg·L-1、157 mg·L-1、30 mg·L-1的生活污水培养轮叶黑藻.在各浓度生活污水中添加浓度为0.1%的壳聚糖,同时设不添加壳聚糖的对照组.通过对轮叶黑藻生长指标和叶绿素、可溶性蛋白质含量及抗氧化酶活性的测定,研究壳聚糖对沉水植物轮叶黑藻抗污能力的影响.结果显示,壳聚糖可明显促进轮叶黑藻主茎、根、分枝的生长,添加壳聚糖的试验组植株的叶绿素、可溶性蛋白质的含量比对照组高,且差异显著.壳聚糖能诱导黑藻超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性增高,减轻膜脂质过氧化反应.研究结果提示壳聚糖能够促进黑藻生长,提高黑藻的抗污能力.     

双酚A对稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活的影响

采用FQ-PCR(实时荧光定量PCR)、PCR-DGGE(PCR扩增和变性梯度凝胶电泳)技术和土壤酶学研究法对不同浓度双酚A污染的稻田土壤细菌群落特征及土壤酶活性进行了研究.结果表明:经双酚A高浓度处理〔即w(双酚A)分别为200和1 000 mg/kg〕的稻田土壤细菌数量显著低于未受污染的对照(CK)和低浓度处理〔w(双酚A)为50 mg/kg〕,并且高浓度处理分别较CK处理(3.64×109 g-1)下降90.44%和99.83%.细菌16S rDNA V3可变区DGGE图谱表明,受双酚A污染的土壤明显产生了数条特征性条带.UPGMA(非加权组平均法)聚类分析进一步表明,双酚A污染明显改变了稻田土壤的细菌群落组成.2次采样土壤总体酶活性参数均为CK>w(双酚A)为50 mg/kg处理>w(双酚A)为200 mg/kg处理>w(双酚A)为1 000 mg/kg处理.可见,高浓度的双酚A污染明显影响稻田土壤细菌数量以及细菌优势菌群,使农田土壤细菌群落多样性发生变化.      

沉水植物黑藻在水生生态系统修复中的应用研究

本文在实验室条件下,研究了自来水悬浮培养黑藻、河道底泥-河水悬浮培养黑藻以及河水-底泥扦插黑藻实验条件下,黑藻的生长繁殖状态,以期为河道内各种沉水植物群落的构建提供技术方案。实验结果显示:悬浮生长在河水黑藻长势要比自来水中的好,黑藻适应性强,能在富营养化的河道中生长;扦插河道底泥生长的黑藻较悬浮生长在河水中的黑藻枝条长度要长,且发芽发根率达到100%,说明黑藻主要从底泥中吸取营养物质,相比悬浮生长而言,更适合于扦插生长。     

氧化胁迫对沉水植物黑藻抗冷力的影响

以3种不同质量浓度的H2O2分别对沉水植物黑藻做3种不同程度的氧化胁迫预处理,再经冷胁迫后测定黑藻顶枝的膜脂过氧化程度(MDA含量)、细胞抗氧化酶(SOD,CAT)活性.结果发现低浓度氧化胁迫预处理(0.06mmol/L的H2O2浸泡4或6 h预处理组)的黑藻经冷胁迫处理后,成活率不降低,其膜脂过氧化程度和细胞抗氧化酶的活性还有提高;而经中、高浓度氧化胁迫预处理(0.60mmol/L的H2O2浸泡6和12 h预处理组或1.00mmol/L的H2O2浸泡4,6和12 h预处理组)后的黑藻在冷胁迫处理后的结果则相反.因此,沉水植物黑藻对氧化胁迫感知并做出反应的机制(氧化应激机制),在其对低温反应和适应过程中起着很重要的调节作用.建议早春时节在进行水生植物恢复过程中可采用适宜浓度的H2O2预处理植株,以提高植株的适应性和保持成活率,进一步提高水生植物恢复的效率和效果.     

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

常见沉水植物对草海水体(含底泥)总氮去除速率的研究

利用狐尾藻?菹草?苦草?伊乐藻?金鱼藻?篦齿眼子菜?轮藻等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮去除速率进行了试验研究?结果表明:每种沉水植物对水体总氮?总磷均有显著去除作用,在试验的27d内,对总氮?总磷的去除百分率分别为80.31%,89.82%;重点对7种沉水植物引起水体总氮浓度下降与时间的关系作回归分析,所得结果是随着时间的延长,水体中总氮浓度呈负指数形式衰减?该文还研究了水体总氮浓度与去除速率之间的关系?每种沉水植物在试验的总氮浓度范围内(2.628～16.667mg/L)去除速率随总氮浓度的增加而增加?对TN_{_t}曲线和V-TN曲线在大型水生植物系统恢复中的应用进行了讨论?      

再生水构建水环境中沉水植物附着细菌群落特征

沉水植物茎、叶附着生物膜对再生水构建水环境的水质改善具有重要作用.为探究再生水水质及沉水植物种类对附着生物膜细菌群落特征的影响,选取再生水构建的水环境中不同种类沉水植物为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对其附着生物膜及周围环境样本的细菌群落结构和功能基因进行分析.结果表明,再生水水体中氮磷营养物质在水环境中得到了20%~35%的吸收利用,下游水体中COD、浊度和色度呈现升高趋势.沉水植物附着生物膜中细菌群落与周围环境（土壤、底泥和水体）及再生水处理厂活性污泥的细菌群落存在差异：在群落多样性上,其丰富度和多样性显著低于土壤和底泥中细菌但高于水中浮游细菌;在群落结构上,其优势菌属及对应相对丰度与其它样本不同,主要优势菌属有鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）,分别占比7%~40%.沉水植物种类和再生水水质（BOD₅、TN、NH₄⁺-N和TP）均会影响植物附着细菌群落,但水质对附着细菌群落的影响大于植物种类,且水质也会影响沉水植物附着细菌群落功能基因相对丰度,氮磷浓度较高区域氮循环与磷循环功能基因相对丰度较高.研究结果为揭示沉水植物附着细菌群落特征和优选沉水植物种植种类提供科学依据.     

苦草叶表附生和水体浮游细菌群落多样性格局及其影响因素

浮游与附生细菌群落在湿地氮污染物去除及其水质净化方面具有重要作用,然而与湿地土壤细菌群落相比,它们的群落动态还远未被了解.以榆古桥人工湿地水体浮游细菌群落和常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)叶表附生细菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法对浮游和附生细菌群落的组成、结构与功能多样性进行了比较分析.结果表明,浮游与附生细菌群落的组成具有显著差异,相比浮游细菌群落,附生细菌群落中存在更多的异养细菌和反硝化细菌.浮游细菌群落的α多样性在3个采样点间存在显著差异,而附生细菌群落的α多样性没有显著差异;整体来看,附生细菌群落的OTU指数与Shannon指数显著高于浮游细菌群落且二者存在明显的空间异质性.RDA分析表明DO、 IC、 TP、 NH⁺₄和TOC对浮游和附生细菌群落的结构变化均具有重要影响,但对浮游细菌群落的影响更大.共现性网络分析表明附生细菌群落有更多的生态位分化,网络更加稳定,对外界干扰的抵抗力也更强.FAPROTAX功能预测结果分析表明,附生细菌群落的氮循环特别是反硝化作用显著大于浮游细菌群落.研究结果揭示了浮游和...     

四川汉源万顺铅锌矿区蜈蚣草共附生细菌群落结构对重金属的响应特征

为了充分挖掘重金属污染地区植物共附生细菌资源,提高重金属污染土壤生态修复的效率,利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术,对四川省汉源县万顺铅锌矿区蜈蚣草根状茎中共附生细菌多样性和群落结构进行了研究,并分析了共附生细菌群落结构与蜈蚣草根状茎中有效重金属间的关系.结果表明,不同采样点间的蜈蚣草共附生细菌多样性存在明显差异,多样性指数和丰富度指数均表现为尾矿矿口弃渣区选矿区农田.基于DGGE回收条带序列的系统发育显示,蜈蚣草共附生细菌包括芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克氏菌属(Burkholderia)、根瘤菌属(Rhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌属(Enterobacteria)和弯曲杆菌属(Campylobacter)等细菌类群.相关性分析表明,共附生细菌多样性指数和丰富度指数均与有效Cu、Cd、Pb、Zn和As含量呈显著正相关(p0.05).冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)显示,有效As是影响蜈蚣草共附生细菌群落结构的关键因子,对砷含量较高的采样点,砷对蜈蚣草共附生细菌群落有促进作用,在砷含量相对较低的采样点,共附生细菌群落与砷呈负相关.研究表明,蜈蚣草存在丰富的共附生细菌种群,这些种群受蜈蚣草中有效重金属含量的影响明显,在修复重金属特别是砷污染土壤方面表现出潜在应用价值.     

轮叶黑藻去除水体中氮磷能力研究

通过比较在不同梯度营养盐浓度下,沉水植物轮叶黑藻对水体中氮、磷的去除能力,研究得出：在不同营养条件下,轮叶黑藻对水体中总磷（TP）均有较好的去除效果,总氮（TN）处理浓度较高（15mg/L）时,轮叶黑藻对水体中的TN也有较好的去除效果;在一定的浓度范围内,轮叶黑藻的净化效果随水体中氮、磷等物质含量增加而增大,轮叶黑藻是一种很好的水体净化植物,在一些富营养化的水体中可以适当配置轮叶黑藻进行生态修复。     

沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.     

铜、砷单一及复合污染对黑藻的毒性效应

通过室内模拟试验,研究了铜(Cu)、五价砷〔As(Ⅴ)〕单一及复合污染对黑藻〔Hydrilla verticillata (L.f.) Royle〕生长、富集Cu和As的能力以及对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.毒性测试结果表明,Cu和As(Ⅴ)对黑藻的4 d-EC₅₀分别为2和12 μmol/L,单一Cu对黑藻的毒性远高于As(Ⅴ). 复合污染试验结果表明,对于5 μmol/L As(Ⅴ)处理组,低浓度Cu〔c(Cu)<2 μmol/L〕的加入,促进了植物生长,降低了植物体内的As总量〔w(As)〕,同时降低了植物体中占主要部分的三价砷的含量(w〔As(Ⅲ)〕). 对于Cu处理组,As(Ⅴ)的加入同样抑制了黑藻对Cu的富集,SOD活性也高于单一Cu处理,可见在低浓度Cu处理下,Cu和As(Ⅴ)之间存在拮抗作用;而高浓度Cu〔c(Cu)≥2 μmol/L〕的加入,虽然植物对Cu和As(Ⅴ)的富集与单一Cu和As(Ⅴ)处理相比均显著降低,但植物生长受到抑制,SOD活性与单一处理相比也显著降低(P<0.05),因此高浓度Cu处理下,二者对黑藻毒性起协同作用. 总之,黑藻具有应用于处理低浓度Cu和As(Ⅴ)单一及复合污染水体的潜力.      

水体原位修复中沉水植物化感物质的分离与鉴定

水体中蓝绿藻的大量生长是引起水体富营养化的重要原因,故而在原位生态修复中抑制蓝绿藻的生长至关重要。藻类的生长可被沉水植物分泌的某些化感物质所抑制,对沉水植物分泌的化感物质进行定性定量的研究,探明其作用机理对富营养化水体的生态治理具有一定的理论指导与实践意义。选取我国南方地区常见的狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea canadensis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)5种沉水植物,通过对其水培液做GC-MS分析,鉴定了沉水植物次生代谢物的种类,并对其潜在的抑藻效应进行探究。结果显示:水培液中共检测出56种化合物,其中检出最多的为有机酸类物质;狐尾藻、苦草、伊乐藻和黑藻分泌的有机酸类物质含量高于其他检出物质,而金鱼藻的水培液检出物中酮和酯类物质含量较高。研究推测,狐尾藻水培液中检测鉴定出的琥珀酸、柠檬酸和苯酚为主要的化感物质,苦草水培液中的乳酸、癸酸、壬二酸、硬脂酸、月桂酸和苯酚起主要的抑藻作用;伊乐藻水培液中的主要化感物质为壬二酸、对羟基苯甲酸和棕榈酸,黑藻和金鱼藻水培液中起抑藻作用的物质为壬酸、阿魏酸和癸酸、油酸、乙酸丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯。     

黑藻对十二烷基苯磺酸钠和多聚磷酸钠胁迫的响应

研究了在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和多聚磷酸钠(STPP)及其复合胁迫下,黑藻过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性变化及其耐受浓度.结果表明,POD活性随着处理浓度的增加而逐渐增大;CAT在低浓度胁迫时活性逐渐增加,在较高浓度胁迫时活性降低;实验初期(6h时),SOD活性逐渐升高,随着SDBS处理浓度的提高及时间延长,SOD活性下降,并且在8mg/L浓度处理72h,SOD失活.SDBS对黑藻SOD的抑制作用大于STPP.黑藻对SDBS的耐受浓度(8mg/L)明显小于STPP的耐受浓度(256mg/L).黑藻对SDBS和STPP复合胁迫的耐受浓度值为(32+64)mg/L.     

黑藻吸附Cu2+机制研究

生物吸附法是一种经济有效的去除废水中有害重金属离子的方法.以黑藻(Hydrilla verticillata)干样为生物吸附材料,研究了黑藻对水体中Cu<'2+>等温吸附的基本特征,并通过测定吸附前后溶液离子浓度变化以及pH值、基团屏蔽对Cu<'2+>吸附的影响,结合红外光谱技术,从静电吸附作用、离子交换作用、基团作用...     

轮叶黑藻和穗花狐尾藻对铜的吸收机制研究

应用室内模拟试验,通过对铜(Cu)的短期吸收动力学、各亚细胞组分吸收动力学以及Cu的释放研究,探讨了两种沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对Cu的吸收机制.结果表明:①轮叶黑藻和穗花狐尾藻均对Cu具有较高的吸收速率,且两种植物最高吸收速率差异不显著[Vmax(DW)为2μmol·(g·min)-1,P>0.05];②在2μmol·L-1Cu溶液中暴露不同时间(0~96 h),两种沉水植物叶片和茎中各亚细胞组分的Cu含量均迅速增加并约在12 h后达到平衡.各时间处理下,两种植物叶片富集的Cu含量均显著高于茎(P<0.05),并且叶片中的Cu均主要分布在细胞壁(>60%),其次是可溶部分和细胞器;③两种植物相比,黑藻叶片细胞壁中富集的Cu含量显著高于狐尾藻,而细胞内富集的Cu含量差异不显著.轮叶黑藻对Cu的富集和释放能力均高于穗花狐尾藻.     

锰氧化菌Pseudomonas sp. QJX-1对氧四环素的去除作用与机制

氧四环素（Oxytetracycline,OTC）的大量使用可能导致环境中抗性基因的生成和传播.锰氧化菌及其催化产生的生物锰氧化物（Biogenic manganese oxides,BMO）在自然界中广泛存在,但对其去除OTC的过程与机制仍不明确.因此,本研究探讨了锰氧化菌Pseudomonas sp. QJX-1对微量（5 μg·L^-1）OTC的去除作用与机制.结果表明,微量的OTC可以促进QJX-1的生长及其对Mn²⁺的氧化.QJX-1及其催化生成的BMO对OTC的去除效果较好,在第168 h时对OTC的去除率达到99%.转录组结果表明,OTC会导致细菌的pstA、pstB、pstC、urtA和urtD等ABC转运蛋白编码基因表达上调,说明OTC可能是通过ABC转运蛋白泵出QJX-1体内进而让BMO更有效地接触OTC,从而达到OTC被吸附、氧化去除的目的.RT-qPCR结果表明,微量的OTC促进了细菌多铜氧化酶基因cumA的表达,提高了BMO的生成速率,增强了对OTC的去除效果.     

铁改性掺氮碳纤维活化过一硫酸盐降解双酚A

通过静电纺丝制备了Fe和N掺杂改性的碳纳米纤维（Fe-N-CNF）,研究了该催化剂活化过一硫酸盐（PMS）降解双酚A（BPA）的性能.以聚丙烯腈为前驱体通过添加FeCl₃、尿素、NH₄Cl、均苯四甲酸二酐等配制溶胶进行静电纺丝,预氧化并高温碳化后获得Fe-N-CNF,研究了Fe-N-CNF投加量、PMS投加量、溶液初始pH对BPA降解效果的影响.结果表明,当Fe-N-CNF投加量为1 g·L^-1,PMS投加量为2 mmol·L^-1,初始pH为5时,30 min内对初始浓度为20 mg·L^-1 BPA的降解率可达100%.自由基淬灭实验和电子自旋共振波谱（ESR）分析证明,该体系中起主要作用的活性氧物种是O₂^·-和¹O₂.同时研究了Fe-N-CNF/PMS体系对多种有机污染物的降解效果.     

水体及沉积物氮磷水平对附植藻类的影响

为了探讨湖泊富营养化过程中沉积物及水体氮、磷浓度对附植藻类的影响,通过室内模拟实验,研究了水体及沉积物氮、磷升高对苦草(Vallisnerianatans(Lour.) Hara)上附植藻类生长、群落组成及其体内氮、磷含量的影响.结果表明,在实验条件下,随着水中氮、磷含量升高,附植藻类生物量及附植藻类氮、磷含量均呈极显著增加(p0.01).随着水体可获得的氮、磷浓度升高,附植藻类的相对丰度有所变化,舟形藻(Navicula)、小球藻(Chlorella)及微囊藻(Microcystis)相对丰度随着氮、磷水平的升高而下降,直链藻(Melosira)则相反,但舟形藻、直链藻、微囊藻、小环藻(Cyclotella)和小球藻均为群落的优势属种.沉积物氮、磷含量升高对附植藻类生物量、优势种丰度及群落氮、磷含量影响较小,均未达到显著水平(p0.05).在实验条件下,沉积物氮、磷含量对附植藻类影响不大,而水体氮、磷浓度升高显著地促进了附植藻类生长.研究结果也为解释富营养化湖泊沉水植物衰退及消亡提供了一定的科学依据.