小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.     

冬季小流域水体微生物多样性及影响因素

小流域是农业面源、工业源发生和汇集的源头,小流域的水质状况将直接影响着整个流域的水质安全.本文以重庆市涪陵区李渡新区小流域为研究对象,结合高通量测序技术分析了小流域内径流及受纳水体微生物的群落特征,考察了水体理化因子对水体中微生物多样性的影响.结果表明,李渡新区小流域是受纳水体中亚硝态氮和溶解性有机碳的重要来源.小流域内流经不同污染源的水体微生物丰富度和多样性没有呈现显著的差异性,微生物多样性指数与水体总磷（r为-0.79~-0.84,P≤0.01）和磷酸盐（r为-0.71~-0.80,P≤0.01）含量均呈极显著负相关关系.门水平上,流经农业区的径流以放线菌门（37.33%±14.69%）占比最大,其次是变形菌门（32.53%±7.18%）、蓝细菌门（14.65%±22.64%）和拟杆菌门（8.50%±3.67%）等;流经工业区的径流以变形菌门（43.67%±10.80%）占比最大,其次是拟杆菌门（25.33%±11.97%）、放线菌门（24.17%±14.66%）和厚壁菌门（2.53%±0.72%）等.属水平上,流经农业区的径流以hgcI_clade（19.08%±13.46%）占比最大,其次是CL 500-29_marine_group（7.40%±4.44%）和Limnohabitans（7.05%±3.14%）等;流经工业区的径流以黄杆菌属（20.40%±12.37%）占比最大,其次是hgcI_clade（15.30%±11.11%）和不动杆菌属（9.33%±11.50%）等,径流水体中的黄杆菌属可能与流域内工业源的输入有关.亚硝态氮、总磷、磷酸盐、pH和Zn²⁺等是影响小流域水体微生物群落的主要环境因子,对微生物群落的解释量分别为0.26、0.21、0.20、0.15和0.14.DOC、硝态氮、Cu²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺和As³⁺等也与水体中某些微生物菌属的占比存在一定的相关关系.     

某污染场地地下水石油烃的健康风险评估及其微生物群落分析

有机污染场地地下水石油烃污染问题较为普遍,对周边环境和人体健康造成一定影响. 为探究污染场地地下水环境中石油烃含量、健康风险及其与微生物群落分布关系,对天津市某污染场地地下水石油烃开展健康风险评估调查,使用气相色谱法分析石油烃浓度,利用污染场地健康与环境风险评估软件进行健康风险评估,利用高通量测序技术进行地下水微生物群落特征分析. 结果表明:①5个监测井的石油烃污染情况有显著差异,A1～A4监测井石油烃浓度较低,健康风险处于可接受水平;A5监测井石油烃浓度是其他4个监测井的60～100倍,总石油烃危害商为44.990,为可接受值的45倍,健康风险较高. ②4个监测井地下水中均含有变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),说明这两种细菌对石油烃污染有一定耐受能力. A5监测井细菌Chao指数和Shannon-Wiener指数最高,说明细菌多样性和丰富度最高,且该监测井变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)绝对丰度均较高,说明一定浓度石油烃的存在会促进具有降解石油烃功能的细菌生长. 研究显示,一定浓度石油烃的存在使石油烃降解菌绝对丰度增加,从而增加了对石油烃的降解能力,增强了石油烃的自然衰减能力,有利于降低人体健康风险.      

奎屯河流域高氟地下水对微生物多样性的影响

高氟地下水不仅对人体有害而且影响微生物群落结构,为探究高氟地下水环境对微生物多样性的影响,作者在奎屯河流域采集了15组地下水样本进行高通量16S rDNA基因测序,分析高氟和低氟地下水化学特征、微生物的群落结构以及微生物群落与环境的关系。结果表明,研究区地下水偏弱碱性,溶解性总固体(TDS)相对偏高,F^-平均含量为1.5 mg/L,地下水类型主要为HCO₃·SO₄-Na型。低氟组样品在物种丰度与多样性方面占优势且微生物群落相似,而高氟组样品微生物群落存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是研究区地下水的优势细菌门。科水平上,优势菌科均属于变形菌门。化学需氧量(COD)、TDS和F^-浓度与地下水中微生物群落结构存在显著关联,TDS、COD和F^-浓度与大部分细菌门丰度呈负相关。研究发现高氟地下水环境对微生物丰度和多样性起抑制作用,微生物群落能通过代谢途径减轻高氟地下水的毒性,形成独特的...     

污水处理系统微生物群落时空分布和构建机制研究进展

探索微生物群落时空分布和构建机制一直是环境微生物生态学研究的目标和挑战。近年来,微生物生态学规律和理论逐渐在工程系统中得到应用,分类群-面积关系、分类群-时间关系和距离-衰减效应等规律已在污水处理系统的微生物群落分布中得到验证。随着研究的发展,微生物时空分布研究已从群落分布规律的发现和描述,拓展到驱动群落分布的因素,即群落构建机制的探索。介绍了污水处理系统微生物群落时空分布规律和构建机制的研究进展,并对未来的方向进行了展望,强调了将生态理论和工程实践相结合的重要性。未来应在污水处理系统核心微生物研究、微生物群落的生物多样性、构建机制与污水处理性能的关联、多组学技术在微生物时空分布和构建机制研究中的应用等方面有所突破。     

城镇化过程中地下水微生物的时空分异与演化——以珠海为例

运用不依赖培养的分子生物学技术,选择珠海市唐家湾居民密集地与人类活动扰动较少的中山大学珠海校区共二样区进行多采样点分析,构建16S rRNA基因文库进行序列比对,获得微生物的群落分布数据。数据显示,校区小流域地下水微生物群落基本保持原生态,其上、中、下游三组井均以变形菌、Candidate division OPx、古菌(含泉古菌和广生古菌)为优势类群,其中中游#M组井因环境不同微生物稍有差异。人类活动影响显著的唐家社区其微生物群落结构变异较大,未发现属于微生物鼻祖的古菌,也未检测到Candidate division OPx系列,而检测出许多与周围环境相吻合的微生物群落。二样区地下水微生物16S rRNA基因演化分析表明,城镇化进程中环境变化影响地下水微生物种群发育,地下水微生物也不断演化并影响环境。     

区域地下水不同深度微生物群落结构特征

为了揭示区域地下水不同深度微生物群落结构特征及其与地下水环境相互作用关系,选取北京琉璃河地区,采集不同深度地下水样品,用于水化学分析和微生物16S rRNA基因V4-V5区测序.水化学分析结果显示,地下水中8种主要离子浓度随深度增加均呈减小趋势,Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-变化规律显著,工业较发达区NO₃^-浓度达155.30mg/L,SO₄^2-浓度达321.00mg/L,部分浅层地下水受NO₃^-和SO₄^2-污染.微生物分析结果显示,地下水中微生物群落多样性受深度影响显著,随深度增加微生物群落组成丰富.地下水中优势菌门为Proteobacteria （26.2%~95.2%）,优势菌属为Pseudomonas（1.5%~32.2%）,不同深度微生物菌属组成差异明显,浅层、中层和深层地下水特有菌属数目分别为74,60,54.NO₃^-、SO₄^2-、深度是影响地下水微生物群落的主要因子,且NO₃^-、SO₄^2-浓度受地下水深度影响程度大.地下水深度是影响微生物群落结构差异的重要原因.     

黑土区小流域土壤氮素空间分布及主控因素研究

在经典统计学和地统计学的基础上,结合"3S"技术,对黑土区海沟河小流域土壤表层(0~20 cm)中全氮(TN)、碱解氮(AN)的空间变异、分布特征及主控因素进行深入探讨.结果表明:海沟河小流域土壤TN含量处于较高水平,AN含量为中等水平;TN和AN的变程分别为900 m和1282 m,其空间变异均受地形、成土母质等结构性要素影响较大,在东-西(E-W)方向的空间变异相对剧烈;TN含量与坡度等地形指标显著性相关,AN含量与高程等地形要素显著性相关;回归协同克里格插值结果显示,TN自东向西呈现"高-低"交替的带状格局,与土地利用方式在东西方向上的演替相近,AN的高值在东部山区,低值在中部旱地分布集中的区域,呈现"两边高,中间低"的特征;水系、居民点等环境要素对TN和AN的空间分布存在明显的作用距离,土地利用方式及坡位对TN和AN含量分布影响显著,且存在较大差异.     

湟水河小流域地下水脆弱性评价

湟水河地处西北高原干旱地区,针对其流域地下水的特点,选取包气带介质、水位埋深、含水层介质、含水层厚度、净补给量和地形坡度共6个指标并运用三标度AHP法为各个指标赋予权重,构建了改进的DRASTIC模型。运用改进DRASTIC模型对湟水河的小流域范围的地下水脆弱性进行了评价。结果表明,湟水河沿岸的部分地区和西堡村附近地下水脆弱性高,地下水易受到污染。与传统DRASTIC模型相比,改进模型与实际情况更加吻合。     

城市污水处理系统真核微生物群落特性与地域性差异

城市污水处理厂是控制水污染、保证城市与人类可持续发展的重要设施.真核微生物作为活性污泥系统中不可或缺的一部分,在指示活性污泥性质、预测出水水质、强化净化效果、保障系统稳定运行过程中发挥着重要作用.本研究以来自北京、深圳和无锡的14个城市污水处理厂的61份样品为研究对象,采用18S r DNA高通量测序技术并结合多种生态学及统计学相关分析方法,探讨了活性污泥系统内真核微生物群落特性与地域性差异.结果表明,不同空间尺度下,活性污泥系统内真核微生物群落优势种群组成相似,在Devision水平上,群落优势种群主要由真菌、原生动物(纤毛亚门)和后生动物组成,三者相对丰度之和高达86. 22%～89. 40%.不同城市污水处理厂活性污泥系统内真核微生物多样性存在差异,无锡群落的多样性(丰富度和香农-威纳多样性指数)最高,北京的最低,且3个城市的活性污泥系统内真核微生物群落结构存在显著的地域性差异. partial mantel test和多元回归矩阵分析结果表明,曝气池混合液温度和出水总氮浓度与活性污泥系统内真核微生物群落结构的相关性较强.研究结果深化了对污水处理系统中真核微生物的认识.     

长江上游典型山地农业小流域浅层地下水硝态氮时空变异特征及影响因素

长江上游山区以浅层地下水作为主要供水水源,但其极易受到农业生产等活动所导致的硝态氮(NO^-₃-N)污染.本文选取长江上游典型山区农业小流域作为研究对象,对土地利用与管理强度和水文地质条件等进行了野外调查,阐明其浅层地下水NO^-₃-N时空变异特征并分析其影响因素.结果表明,研究小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度变化范围为0.40～12.51 mg·L^-1,超标率近30%.受降雨和管理强度影响,丰水期降雨量和施肥量增加,土壤中氮素在降雨驱动下淋溶流失进入浅层地下水,呈现出丰水期NO^-₃-N质量浓度(6.73 mg·L^-1)高于枯水期NO^-₃-N质量浓度(6.28 mg·L^-1)的时间变异特征.在空间上,小流域地下水中NO^-₃-N质量浓度呈现坡耕地和居民区集中分布的截...     

南方典型矿区农业小流域耕地土壤重金属空间分布特征及污染评价

为了解我国南方典型矿区所在流域的耕地土壤重金属含量空间分布特征及其污染状况,对所选取的小流域内耕地土壤6种重金属(Cd、 As、 Mn、 Cu、 Zn和Pb)的总量进行测定,运用空间插值方法分析典型矿区小流域尺度重金属含量的空间分异特征,并采用地累积污染指数法与潜在生态危害指数法进行了生态风险评价.结果表明,小流域内耕层(0～20 cm)土壤中Pb、 Zn、 Cu、 As和Cd的含量均值分别高出背景值约11.9、3.8、8.2、4.7和14.2倍,样品超过农用地土壤污染风险筛选值的比例分别为24%、56%、75%、44%和48%, Zn和Mn呈现中等变异,Pb、 As、 Cu和Cd则发生了强变异,表明小流域内存在明显的重金属富集现象;空间分析结果显示,耕地土壤6种重金属的空间分布有明显的一致性特征,即在矿业活动区及其下游和小流域西部乡镇街道处存在富集,在流域主河道干流两侧存在部分重金属的高值点,表明研究区内最主要的污染来源是矿冶活动及污染河水灌溉;地累积污染指数法与潜在生态危害评价结果表明,小流域内存在重金属复合污染,尤以Cd污染的程度最高,河流干流两侧耕地生态风险等级最高.     

三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

陕北水蚀风蚀交错区小流域苔藓结皮的空间特征及其影响因子

生物结皮是旱区普遍存在的活性地被物,在生态系统中发挥重要的生态功能,研究其发育特征与形成机理是有效管理和利用该资源的基础。退耕还林（草）工程实施以来,黄土高原地区生物结皮大面积发育,但相比荒漠地区,相关的研究工作还较薄弱。生物结皮的发育具有过程的复杂性和空间的分异性,诸多荒漠地区的研究结果不能直接外推至黄土高原地区。鉴于此,论文选择黄土高原典型小流域,通过全面调查和测算分析,应用GIS 软件,探讨了生物结皮的空间特征及其影响因子。结果表明：①流域内藓类共有2 科8 属13 种,狭网真藓、真藓、尖叶对齿藓分布最广;②苔藓结皮占绝对优势,面积为4.18 km²,占流域面积的60.7%,主要分布在干扰少、侵蚀弱、水分好的梁峁坡或梁峁顶上;③土壤、植被、坡向均对苔藓结皮的发育有显著影响。同黄土地相比,沙地苔藓结皮的覆盖度高、呈连片分布。乔、灌植被下的生物结皮发育优于草本群落,植被盖度对苔藓结皮产生先促进后抑制的作用（拐点约在覆盖度30%处）。总体上,阴坡生物结皮的覆盖度、厚度均高于阳坡。     

小流域面源污染特征及其控制对策

水环境面源污染的严重性已受到国内外的普遍关注,其中小流域面源污染已成为面源污染问题研究的热点。文章系统的分析了小流域面源污染的发生机理和农业面源污染的特点,探讨了小流域面源污染对水环境的影响。并提出了小流域面源污染的控制对策。     

喀斯特小流域土壤有机碳分布特征及其影响因素

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳含量分布格局及其主要影响因素,采用野外布点采样、实验室测定相结合的方法,利用后寨河流域2755个详细调查的剖面信息,定量研究了土壤有机碳含量的分布特征,并利用主成分分析法分析了影响后寨河流域土壤有机碳含量的主要因子。结果表明,流域内土壤有机碳含量高、变异性强。流域表层土壤有机碳平均含量为25.07g/kg,变幅为1.61~119.11g/kg。全流域整个剖面土壤有机碳平均含量为20.71g/kg,土壤有机碳含量变异系数变幅为52.68%~75.28%,呈中等强度变异;流域土壤有机碳含量处于较高的水平,91.7%的样点表层土壤有机碳含量高于11.6g/kg;石砾含量与土壤有机碳含量性关系不显著,土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率均呈极显著正相关关系,与容重呈显著负相关关系;主成分分析结果表明,海拔、坡度、土壤类型是影响后寨河流域土壤有机碳分布的主导因子,在土壤有机碳储量估算时必须高度重视。     

玉溪尖山河小流域N的输出特点研究

对澄江尖山河小流域不同土地利用类型径流小区进行监测,并对地表径流中氮素的流失特征进行研究。结果表明：随着降雨量的不断增大,径流中的总氮和氨氮的输出浓度也有上升的趋势;在相同降雨条件下,各地类年平均总氮输出浓度为：农地7．955mg／L、人工林7．4886mg／L、次生林6．9836mg／L、灌草丛4．5188mg／L;氨氮的年平均输出浓度为：农地0．8474mg／L、人工林0．7286mg／L、次生林0．6514mg／L、灌草丛0．4782mg／L。农地的总氮输出浓度和氨氮输出浓度最大,人工林次之,灌草丛和次生林较小。研究结果表明,灌草丛和次生林较高的植物覆盖有效地保持了水分和土壤,从而也减缓了氮素的输出。     

成都市小流域水环境治理模式和经验研究

根据成都市小流域治理的实际情况及污染控制现状,在资料分析和充分的现场调研基础上,对成都市2007年以来各地在小流域水污染防治方面的模式、经验和措施进行总结,并从中选择具有代表性的典型的小流域,对小流域治理工作进行详细分析探讨,对其采取措施、实施效果、推广价值等进行研究。     

沱江流域典型农业小流域氮和磷排放特征

小流域非点源污染氮和磷流失是河流水体污染的重要来源,而且氮和磷流失强度与气候、人为活动有密切的关系.因此,本文以长江上游沱江水系花椒沟小流域为研究对象,对小流域径流量、氮磷流失浓度以及流失量进行定位连续监测,结合降雨分析氮和磷输出变化特征及其响应过程.结果表明:(1)小流域2012年和2013年的7～9月径流量分别为10.05×10⁵ m³和3.34×10⁵ m³,分别占全年径流量的76.58%和56.51%,而且径流量与降雨量呈正相关关系;(2)铵态氮最大排放浓度在4～6月, 2012年和2013年最高分别能够达到11.51 mg·L^-1和4.44 mg·L^-1,流失风险期为4～7月, 2012年和2013年流失量分别占全年流失量的78.45%和62.24%;总氮、硝态氮最大排放浓度、流失风险期都为7～9月,硝态氮为总氮的最主要排放形式, 2012年和2013年硝态氮最大排放浓度分别为6.06 mg·L^-1和11.43 mg·L