石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大,且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确,石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究.为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系,以甘肃省某石化场地为研究区域,调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程.结果表明:在好氧环境下,高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因）,油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107 copies/g;而在含水层沉积物等厌氧环境下,好氧降解石油的基因拷贝数仅为106 copies/g,ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后,细菌群落的α-多样性降低,且与石油浓度呈显著负相关（P < 0.05）.与未污染土壤相比,油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右,而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中,群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导,而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中,微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示,石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动,但是其对环境的反馈,例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.      

海洋沉积物中细菌DNA和RNA水平群落差异

海洋沉积物中的微生物在生物地球化学循环中具有重要作用.目前,细菌群落的研究多基于16S rRNA基因(DNA)展开,但DNA不仅包括活性微生物DNA也包括非活性微生物DNA,而RNA水平则可表征环境中具有活性的微生物种群.本研究采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术,在DNA和RNA水平上研究了渤海和南黄海表层沉积物中细菌群落结构.结果表明,细菌DNA基因丰度比RNA基因丰度高1～2个数量级,DNA水平群落多样性高于RNA水平,二者群落结构差异显著.沉积物中的细菌具有活跃的化能异养、硫酸盐还原和硝化作用.基于16S rRNA基因的测序在探索微生物群落功能时可能会误判重要的功能微生物,总细菌群落中的"稀有生物圈"可能包含转录活跃者,发挥着重要的生物地球化学作用.总体而言,在分析来自稳定沉积环境的细菌群落结构时,基于16S rRNA的研究更能反映真实的生态状况.     

面源污染诱导嘉陵江沉积物中细菌群落结构与功能异变

通过分析嘉陵江沉积物中细菌群落多样性变化,揭示面源污染对嘉陵江水环境的影响,为嘉陵江流域的环境保护与资源利用提供依据.于2020年12月在嘉陵江面源污染型支流的入江口采集非面源污染样品、面源污染样品和面源污染干扰样品这3种类型沉积物.利用高通量测序技术分析嘉陵江不同类型沉积物中细菌群落结构、多样性及功能类型.结果表明：嘉陵江不同类型沉积物的理化性质和细菌群落多样性均存在显著性差异(P<0.05).沉积物细菌的优势菌群为变形菌门,其次为蓝藻菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门(相对丰度>1%),面源污染导致蓝藻菌门显著减少,促进酸杆菌门显著增加(P<0.05).水解氮、总氮、有机碳和pH值为嘉陵江沉积物细菌群落变化的主要影响因子.沉积物细菌群落主要涉及到了细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和新陈代谢4类一级代谢功能,二级功能在全局及概要图、碳水化合物代谢、氨基酸代谢和能量代谢等18类基因功能方面表现活跃,面源污染诱导了脂质代谢、外源生物降解与代谢、折叠、分类和降解和膜运输等主要二级功能发生异变(P<0.05).综上所述,面源污染造成沉积物细菌群落结构与功能发生变化...     

受引黄影响的河流沉积物细菌群落季节变化

河流沉积物细菌群落的季节变化对碳、氮循环和水环境演化有明显的影响.然而,受调水干预的河流沉积物细菌群落季节性变化尚不明确.本文基于16S rRNA高通量测序技术,研究了中纬度地区受引黄影响的汾河上游沉积物细菌群落组成、结构和多样性的季节变化.结果表明,在引黄调水干预下受水河流细菌群落的季节性变化仍然显著.夏季温度适宜,河流沉积物细菌群落多样性较冬季高.核心菌群组成和结构随季节变化,然而丛毛单胞菌、黄杆菌、黄单胞菌和红环菌等的优势地位不随季节改变.河水水温和ORP的季节变化显著,是造成河流沉积物细菌群落季节变化的主导因子.水质较差的黄河水引入汾河后导致沉积物细菌群落多样性显著提高.引水对河流沉积物细菌群落的影响在夏季较冬季高20%左右.引黄调水对汾河沉积物细菌群落的影响大于季节变化的影响.     

海洋保护区溢油污染综合评价方法研究

通过分析溢油后海洋保护区的生态系统结构和生态服务功能指标响应值改变大小来评价溢油对海洋保护区的污染程度,首先构建海洋保护区溢油污染评价指标体系,采用层次分析法(AHP)计算各评价指标的权重,确定指标因子基准值,然后确立保护区溢油污染综合评价模型,运用综合评价方法快速确定溢油对海洋保护区污染程度大小。该评价模型为溢油保护区污染评价提供新方法,为决策部门采取应急对策提供科学依据。     

北极新奥尔松地区土壤及沉积物中可培养细菌多样性及分布特征分析

以2010年中国北极黄河站科学考察从新奥尔松地区采集的2个土壤和8个不同类型的沉积物样品为研究对象,采用分离培养方法及16S rRNA基因序列测定分析可培养细菌的多样性。对从10个站位分离出的343株细菌进行菌落特征分析,选取47株代表性细菌进行16S rRNA基因的分子鉴定并构建系统发育树,结果表明47株细菌归属于4个门,6个纲,18个属和29个种。在属水平上,芽孢杆菌纲细菌的多样性最为丰富,共6个属;在菌株数量上,γ-变形菌纲属于优势类群,共27株,分属于13个种。北极新奥尔松地区可培养细菌在海洋沉积物、湖泊沉积物、河流沉积物及土壤中的种属构成存在差异,其中海洋沉积物中细菌多样性最为丰富,而湖泊沉积物中细菌多样性次之。     

水沙环境变化对季节性多沙河流沉积物菌群特征的影响

为辨析沉积物粒度特征、氮磷含量及上覆水水质3类环境因子,对季节性多泥沙河流沉积物细菌群落多样性和结构特征变化的影响,采用T-RFLP技术分析了不同水文时期渭河(陕西段)流域沉积物细菌群落结构变化特征,并通过冗余分析和蒙特卡罗检验识别了不同时期的关键环境驱动因子.结果表明,不同水文时期渭河水沙环境差异显著.丰水期沉积物TN含量升高了1~2个数量级,且空间差异明显减小(RSD=17%).沉积物中的氮磷比受上覆水氮磷比影响较大,两者之间在丰水期呈现出一定的正相关关系(0.687,P=0.6).渭河干流沉积物细菌群落Shannon多样性指数在2.02~3.18之间,不同时期的沿程变化特征各异.相对平水期和枯水期,丰水期渭河沉积物细菌多样性的空间差异最大(RSD=37.4%),不同点位优势群落结构组成的Bray-Curtis相似度最低(17.4%).PAT比对表明优势细菌大多归属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).沉积物氮磷含量对细菌群落变化的影响,在平水期和枯水期较为直接.上覆水水质对不同水文时期沉积物菌群变化解释度的贡献占比超过60%,对丰水期沉积物微生物环境的影响尤其显著.     

海水养殖尾水直排对河道沉积物细菌群落的影响

海水养殖活动对周边水域沉积物生态环境的影响日益受到关注,微生物群落是反映环境质量变化的一个重要指标.本研究采集了养殖区进出水河道4个位点(1个进水渠位点、出水口和2个出水渠位点)的沉积物,通过Illumina MiSeq测序技术测定细菌16S rRNA基因,利用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)技术对沉积物中的微生物群落进行半定量分析,研究海水养殖尾水直接排放对河道沉积物细菌群落结构的影响.结果表明,4个位点中变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌类型,主要包括γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria).受养殖尾水排放影响,沉积物微生物生物量明显升高,放线菌门相对丰度降低而拟杆菌门相对丰度升高,氨氧化微生物相对丰度降低.非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析表明大部分沉积物细菌群落按位点聚类.多样性分析表明,未受养殖尾水影响的沉积物细菌群落多样性高于受养殖尾水影响的位点.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明氨氮与底泥沉积物细菌群落结构的相关性最大,对细菌群落的影响最明显.综上,养殖废水直排明显改变了养殖场河道沉积物物理化学性质和细菌群落结构,说明养殖废水的长期直排已严重污染河道环境,并可能会进一步对近海生态环境造成威胁.     

限制性片段长度多态性分析(ARDRA)方法对重金属污染土壤中细菌群落多样性的研究

限制性片段长度多态性分析(ARDRA)是用限制性内切酶消化扩增后的细菌16S rDNA,通过凝胶电泳分析微生物种群多样性的分子标记技术,该技术在微生物生态学领域有着广泛的应用.实验采用2种途径评价了这种方法应用于研究土壤中细菌种群多样性的可行性.通过对未污染土壤细菌16S rDNA的克隆,获得了经内切酶HaeⅢ消化的不同16S rDNA的ARDRA类型,并对测序的19个克隆子建立了系统发育树.此外,还对不同Cd和Pb污染水平的土壤微生物进行了群落水平上的ARDRA分析.结果表明,5 mg·kg-1 Cd和500 mg·kg-1 Pb污染对微生物群落组成有一定影响,但此范围内的重金属含量对微生物群落多样性没有相关性影响.     

密云水库细菌群落组成结构及影响因素

密云水库作为华北地区最大水库,是北京和附近地区最重要的地表饮用水水源地.细菌是水库生态系统结构和功能的关键调控者,探明细菌的群落分布特征对维护水库水质安全具有重要意义.基于高通量测序的方法,探究了密云水库水体和沉积物中细菌群落的组成结构、时空分布特征和环境影响因素.结果表明,水库沉积物细菌群落具有更高的α多样性且季节差异不显著,群落中的主要物种来自变形菌门;水体细菌群落中的优势菌为放线菌门,水体细菌群落的季节差异明显,丰水期的优势物种为CL500-29＿marine＿group属和hgcI＿clade属,Cyanobium＿PCC-6307属则在枯水期含量大幅上升;水体和沉积物中的关键物种存在明显差异,沉积物细菌群落具有更多的指示物种;水体细菌的共存网络关系更为复杂,具有更强的抵抗外界环境变化的能力;环境因素对于水体细菌群落的影响明显高于沉积物,SO■和TN分别为水体和沉积物细菌群落的主要影响因子.通过揭示密云水库细菌群落的分布规律和驱动因素,为水库管理和水质保障提供了重要指导建议.     

海洋石油勘探开发溢油环境污染损害风险可保性研究

海洋石油勘探开发溢油污染是最为严重的海洋环境损害之一,其发生带来了巨额的赔偿、补偿。因此,开展海洋石油勘探开发溢油环境污染损害责任保险的专项研究十分重要,风险可保性作为确定保险标的的关键是研究的基础。本文运用法学及经济学理论,分析了海洋石油勘探开发溢油环境污染损害风险基于可保性“经典定义”存在的不足,以及基于可保性“现代定义”优化的可行性。同时,运用海洋数值模拟技术,选取渤海为示例海域,分析了溢油污染损害风险影响范围的可预测性,论证了海洋石油勘探开发溢油环境污染损害风险的可保性。     

海洋石油污染处理方法优化配置及具体案例应用

海洋石油污染成为海洋污染的主要类型,对海洋水生环境造成了极大的破坏,而溢油成为石油进入海洋的主要方式,如何对溢油事故进行有效的预防和处理成为治理海洋污染的关键所在.本文对当今处理溢油使用的物理法、化学法、自然降解法、生物处理法、燃烧法等进行了介绍,详细考察了各种处理方法的适用条件,以及在限制条件下如何对各种选择方法进行优化组合.文章同时对"11.14"重大船舶溢油污染事故实际案例进行了分析,用优化组合后的方法进行处理,处理效果明显.     

海域移动源溢油污染事件寻源搜索方法研究

本文建立了基于水动力学模型潮流场模拟、风场数据及其求逆耦合的海域溢油污染事件寻源搜索数学模型。以海域水动力学模型模拟溢油油膜发现时刻前该海域的潮流场,并建立潮流场数据库;收集并建立溢油油膜发现时刻前该海域风场数据库;建立风、流场逆向耦合的溢油寻源搜索数学模型,并通过与研究海域电子海图的幕景叠置,反向递推搜索海域溢油污染事件源。以广西防城港海域溢油污染事件为例,验证方法的有效性:文中建立的溢油寻源搜索方法数学模型,以水动力学模型数值模拟、风场数据及其求逆耦合为基础,保证了方法的可靠性;同时采用保持原油膜包络范围的方式又为海域溢油污染事件进一步的精确定位提供合理的搜索空间。     

综合随机和典型情景模拟的海洋溢油事故污染危害预测评估研究

通过分析随机和典型情景模拟法的优点,构建综合这两种方法的海洋溢油事故污染危害预测评估流程和主要评估指数。以渤海辽东湾为研究区域,选取一处海洋石油平台作为潜在溢油地点,7个国家级海洋保护区作为污染受体,开展假设的海底输油管道溢油事故情景算例演示。在经验证的潮流场模拟数据和2012~2013年预报风场数据基础上,利用随机情景模拟来预测全年统计条件下溢油污染概率、危害后果等指数的空间分布,分析评估研究区域的整体污染危害风险;通过典型情景模拟来预测不利风向条件下溢油漂移轨迹与扩散范围、到达时间等指数,分析评估溢油对具体敏感目标的污染风险。应用表明,随机和典型情景模拟的结合能够提供更为全面、客观的溢油污染预测评估结果,有利于提高风险评估结论的科学性和制定有效的风险管理对策。     

海上石油平台溢油污染等级评估研究

石油污染被认为是对海洋环境危害较大污染物之一,文章通过分析与溢油污染程度有关的影响因素,首次构建了海上石油平台溢油污染程度评价指标体系。利用层次分析法(AHP)计算了各评价指标的权重,并以溢油量和油品特性持久性为例,分别建立了溢油量隶属度函数和油品特性的持久性隶属度子集表,最终完成了溢油污染程度的二级模糊综合评价模型。该评价模型为判断溢油污染等级提供了新方法,同时也为溢油应急决策部门采取应急措施提供一定的技术支持。     

船舶油污染防治的30年

1967年，油轮Torrey Canyon和以后发生的Amoco Cadiz、Exxon Valdez等溢油事件，震动了石油、航运等企业以及海洋环境保护部门。从1969年开始的溢油会议，交流油污染防治经验和成果，到1999年的30年，可以看出船舶污染防治的梗概。文中对此作了综合评述，并说明目前状况和今后的发展。     

基于红外光谱与气相色谱耦合的海上溢油鉴别技术

随着海洋运输业和海洋资源开采事业的蓬勃发展,海上石油平台非法排污、船舶碰撞以及事故泄漏等突发性溢油事件频繁发生,造成了严重的海洋环境污染和资源浪费。面对日益增大的海上溢油风险,如何通过有效的溢油监测手段及早地发现油污、确定污染范围、查找污染源、预测溢油漂移趋势并及时采取各种有效措施对溢油污染加以控制,减小溢油造成的经济损失和环境危害,是海洋环境科学关注的焦点和热点问题。本文研究多元油指纹的耦合方法,探寻多元油指纹的内在耦合规律,将傅里叶红外光谱与气相色谱相耦合,建立红外光谱与气相色谱油指纹耦合模型,快速准确地确定溢油品种及其来源,实验结果表明,该模型可以准确地区分0#柴油、-35#柴油、大庆原油、内蒙古原油以及120#燃料油,其RSD分别为0.92%、2.68%、1.73%、0.33%、0.61%,每种油样对应的耦合曲线具有唯一性和准确性。可以为修复受损的海洋生态环境及发展海洋突发事件研究的理论体系提供技术支持,为我国海洋防灾减灾和维护国家海洋权益提供科学依据。     

突发性海洋溢油污染事件应急处理研究

突发性海洋污染事件包括海上运输漏油、钻井溢油以及事故性漏油等,不仅威胁居民的生命财产安全,而且带来海洋生态环境的破坏以及巨大的经济损失。本文以近几年发生在中国渤海海域的几次溢油事件为研究对象,论述了突发性海洋污染事件的特点、目前中国应对海洋突发性污染事件存在的问题,如应急协调的机制比较单一、应急处理的技术水平较差立法存在缺陷、公众保护海洋生态环境的意识有待提高等,也对中国应对海洋溢油突发事故的应急处理提出了完善应急预警、监测水质控制油污以及形成防控体系、研发处理装备、普及救援知识的建议以及应急处置措施,并提出了相应的建议。