藻菌体系对邻苯二甲酸酯的降解行为及机理

邻苯酸二甲酯(PAEs)是环境中常见的环境激素类污染物,其水解与光解速率异常缓慢,微生物降解是PAEs消减的重要途径。文章以邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为目标污染物,研究了蛋白核小球藻和斜生栅藻分别降解DEP和DBP的性能及机理。结果表明：斜生栅藻-菌复合体系和小球藻-菌复合体系能快速降解DEP和DBP,且降解过程符合一级动力学方程。暗培养斜生栅藻对DBP的生物降解率低于藻-菌复合体系,而光照条件的改变对于小球藻降解DEP并未造成明显影响;无菌微藻对DEP和DBP的降解率均显著低于所对应的藻-菌复合体系。16S r RNA分析结果表明蛋白核小球藻和斜生栅藻际附生菌主要包括5种菌属,分别为噬氢菌属、劳尔氏菌属、根瘤菌属、norank＿f＿＿norank＿o＿＿Chloroplast、norank＿f＿＿Mitochondria。研究表明,微藻与藻际附生菌在PAEs的降解过程中具有良好的协同作用。     

枯水季和丰水季长江口海域生源硫的浓度变化特征及影响因素

为深入研究河口近岸海域DMS（二甲基硫）的生物地球化学过程,于2014年2月（枯水季）和7月（丰水季）对长江口及附近海域表层海水中DMS及其前体物质DMSP（二甲巯基丙酸内盐）的浓度分布及影响因素进行了研究,测定了DMSPd（溶解态DMSP）的降解速率和DMS的生物生产与微生物消费速率,并估算了DMS的海-气通量.结果表明:①枯水季和丰水季c（DMS）、c（DMSPd）、c（DMSPp）（DMSPp为颗粒态DMSP）的平均值±标准偏差分别为（0.54±0.28）（2.04±1.32）（6.65±5.07）和（3.99±3.70）（5.57±4.72）（14.26±9.17）nmol/L,长江口海域丰水季生源硫化物的浓度明显高于枯水季.②枯水季和丰水季c（DMSPd）与ρ（Chla）均呈弱相关,说明浮游植物在控制长江口海域DMSP的生产分布中发挥重要作用.③枯水季和丰水季c（DMS）/ρ（Chla）的平均值±标准偏差分别为（2.62±3.28）和（4.60±7.49）mmol/g,表明丰水季DMS的高产藻种（甲藻）在浮游植物生物量中所占比例高于枯水季.④枯水季表层海水中DMSPd的降解速率和DMS的生物生产速率分别介于（2.84~30.53）和（0.52~2.19）nmol/（L·d）之间,平均值分别为14.55和1.30 nmol/（L·d）,表明DMS并不是DMSPd的主要降解产物.⑤枯水季和丰水季DMS的海-气通量平均值±标准偏差分别为（0.36±0.32）和（2.17±2.98）μmol/（m2·d）,而且丰水季的硫排放量明显高于枯水季,这主要与夏季较高的c（DMS）有关.研究显示,长江口海域生源硫化物的浓度变化及分布特征呈明显的季节性差异,河口近岸海域是海洋有机硫排放的重要区域.      

基于代谢组学研究Cupriavidus necator利用餐厨废油为碳源合成PHB的机理

运用代谢组学方法研究Cupriavidus necator在不同培养条件下胞内代谢物的变化,寻找影响Cupriavidus necator合成聚-3-羟基丁酸酯（PHB）的生物标志物并探讨代谢机理。利用气相色谱-质谱法（GC/MS）分析不同pH （6、7、8、9）条件下培养Cupriavidus necator的代谢产物,应用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）对代谢组学数据进行统计分析,同时结合代谢网络图分析影响PHB合成的代谢途径。PLS-DA分析结果表明:不同pH条件下,鸟氨酸、延胡索酸、β-D-葡萄糖、戊二酸、肌醇、丁酸、甘氨酸、L-天冬酰胺、d-葡萄糖、L-苏氨酸和缬氨酸11种物质表现出显著差异性。结合PLS-DA和代谢途径分析得出:甘氨酸、鸟氨酸、苏氨酸、天冬酰胺和延胡索酸是影响PHB合成的关键代谢物,这些物质通过TCA循环途径、氨基酸合成代谢以及丙酮酸合成降解等途径影响Cupriavidus necator合成PHB。     

铜绿微囊藻与藻际细菌Ma-B1菌株的相互作用

藻与细菌通常共生于淡水生境,形成藻-菌共生体系,藻际细菌是水体生态系统中的重要组成部分,对藻的消长起重要的调控作用,但有关藻际微环境中藻与细菌的互作机制还不清楚. 采用传统的细菌平板培养方法,从太湖优势水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞表面分离出一株藻际细菌Ma-B1,基于生理、生化试验和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus). 通过测定细胞生长,分析藻-菌相互作用机理. 结果表明:一定浓度(＞60 μg/mL)的Ma-B1的胞外代谢物可显著抑制铜绿微囊藻的生长(培养基为BG11,28 ℃/日,22 ℃/夜,3 000 lx,光暗比为14 h∶10 h);铜绿微囊藻的胞外滤液(500 μL/mL)对Ma-B1的生长有一定的促进作用,但其总滤液(500 μL/mL)显著促进Ma-B1的生长;Ma-B1细胞对铜绿微囊藻的生长没有显著影响,而高浓度(藻菌比10∶1)的铜绿微囊藻细胞则可显著抑制Ma-B1的生长. 铜绿微囊藻与Ma-B1之间存在复杂的相互抑制或促进关系,共同影响着藻、菌在自然水体生态系统中的消长.      

夏季东海生源硫的分布、通量及其对非海盐硫酸盐的贡献

对2012年6月东海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）和二甲亚砜（DMSO）的浓度分布特征及其影响因素进行了研究,并估算了DMS的海-气通量及其对大气气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-）的贡献率.结果表明,DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）的浓度平均值±标准偏差为（5.71±5.23）,（5.94±3.68）,（23.84±14.15）,（9.14±10.52）和（11.01±5.81）nmol/L.DMS、DMSP和DMSOp浓度均在28oN~29oN,122°E~123.5°E海域呈现高值中心,沿中心向外扩散降低,并且与叶绿素a（Chl-a）的分布趋势基本一致.除DMSOd外,3种二甲基硫化物与Chl-a表现出显著的相关性,表明浮游植物生物量是影响东海生源有机硫化物生产分布的关键因素.此外,夏季东海DMS海-气通量介于（0.93~101.02）μmol/（m²·d）,平均值±标准偏差为（18.13±21.42）μmol/（m²·d）.夏季东海生源硫释放对nss-SO₄^2-的贡献率仅为2.2%,表明人为排放是东海大气气溶胶中nss-SO₄^2-的主要来源.     

夏季长江口及其邻近海域生源有机硫化物的分布与影响因素研究

于2017年7—8月对中国长江口及其邻近海域表层及重要断面不同深度海水中二甲基硫(DMS)、二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)和二甲亚砜(DMSO)的浓度进行了测定,探讨了长江冲淡水对其分布的影响,并估算了DMS的海-气通量.结果表明,表层海水中DMS、溶解态DMSP(DMSPd)、颗粒态DMSP(DMSPp)、溶解态DMSO(DMSOd)和颗粒态DMSO(DMSOp)的浓度平均值分别为(5.69±5.20)、(6.67±4.90)、(19.46±9.26)、(24.67±20.52)和(24.97±20.85) nmol·L~(-1).DMS和DMSP大体呈现出一致的分布规律,高值区出现在冲淡水与海水的混合区域,在长江口口门附近出现低值.相关性分析结果表明,DMSPp与DMSOp存在相关性,这可能与二者有相似的来源和细胞功能有关.DMSPd、DMSOd均与DMS存在相关性,这是因为DMSPd降解是表层海水中DMS的主要来源,而DMS的光氧化和微生物氧化可能是夏季表层海水中DMSOd的重要来源途径.沉积物间隙水中DMSPd浓度高于底层海水,表明沉积物释放也是底层DMSPd的一个来源.此外,夏季长江口及邻近海域DMS的海-气通量介于0.29～34.63μmol·m~(-2)·d~(-1)之间,平均值为(8.37±11.79)μmol·m~(-2)·d~(-1).     

营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响

菌-藻"体系在水生态平衡中发挥重要作用,为探明蓝藻水华时期的菌藻关系,研究了原位营养刺激后藻际微生物对铜绿微囊藻生长的影响.结果表明,LB培养基可抑制铜绿微囊藻生长,抑藻率为86.49%;而乙酸钠、葡萄糖和柠檬酸钠可促进藻细胞生长,增长率均在50%以上.对LB培养基和蛋白胨刺激后的藻际细菌进行溶藻菌的筛选,共分离出6株具有强效抑藻作用的菌株,其中Bacillus sp.A1抑藻率高达97.55%.16S rRNA高通量测序表明,向铜绿微囊藻中投加营养物质均可改变藻际细菌群落结构并增加物种丰富度,添加LB培养基和蛋白胨可促使藻际细菌群落数量剧增.生理生化响应表明,藻细胞受LB培养基和蛋白胨胁迫后,活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量激增,细胞氧化损伤严重;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性先急剧上升后下降,抗氧化酶系统受损.扫描电镜显示,LB培养基可使藻细胞逐渐萎缩,最终破碎;而藻际细菌显著增多.因此,在蓝藻水华暴发的水体进行适当的外部营养刺激可在一定程度上实现溶藻菌原位抑藻.     

红串红球菌TJQ对不同形式硫的脱除研究

红串红球菌TJQ是本实验室筛选的一株专一性脱硫菌,高效液相色谱法（HPLC）分析表明．该菌能选择性地脱除二苯并噻吩（DBT）中的硫,最终代谢产物是2-羟基联苯（2-HBP）。实验结果表明,该菌既可以利用有机硫源又可以利用廉价的无机硫源作为生长硫源,以硫酸钠作为硫源培养的菌株可专一性脱除苯并噻吩（BT）和DBT及其甲基衍生物4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）中的硫。除此之外,它还可以脱除苯硫醚（PS）和硫醇类含硫化合物中的硫。在正十六烷模拟体系中菌株对噻吩（TH）、4,6-DMDBT、DBT等类型的硫的降解效率很高,对BT和PS类硫的降解效率也较好。它可以使实际柴油中总硫含量由554mg／L降到267mg／L,降解率达到51．8%。     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

污水处理中的菌藻关系和污染物去除效能

菌藻共生体系可利用菌藻间的关系实现污染物的高效去除,在污水处理领域具有广阔的应用前景。文章从菌藻关系、微藻选择和菌藻共生系统的发展三方面分析了该技术的研究进展,重点阐释了菌藻关系中信号分子对菌藻系统的影响。群体感应会促进共生菌在微藻表面形成生物膜,加快藻际微环境的形成,促进污染物的去除。化感作用可抑制杂菌和杂藻的过度生长,维持菌藻系统的稳定运行。此外,该文对不同类型的微藻对污染物去除效果作了进一步分析,污水处理中常用的小球藻和衣藻对氮磷污染物去除效率较高,栅藻常被用作水质评价的指示生物。菌藻共生系统形式多样,其中细菌-微藻共生系统和多菌-多藻共生系统应用广,对污染物的去除效果好,而真菌-微藻共生系统多用于污水的深度处理。最后,文章对菌藻共生体系的发展进行前景展望,以期为菌藻共生体系在污水处理领域的工程化应用提供参考。     

综合生物塘系统的研究

综合生物塘系统是一种新型稳定塘系统.本文报道了水生维管束植物的净化、藻-菌共生系统代谢活性、异养活性的变化及出水水质的生态学修饰.结果显示综合生物增系统具有明显的经济、社会及生态效益.这是一种良好的污水处理系统.     

五种海洋微藻脂肪酸存在形式的初步研究

对五种海洋微藻的脂类组成进行了测定,微藻在确定的条件下生长,分别于指数生长前期和稳定期收获,采用超声波萃取法提取脂肪酸,应用GC及GC-MS技术进行定量和定性分析。结果表明,在两个时期取得的同种藻体中,各主要脂类化合物的量存在明显变化。由此可以看出,实验藻体中多数脂肪酸都参与组成储能物质;多不饱和脂肪酸主要是以储能物质形式存在,在细胞膜中存在较少。     

No.0柴油水溶组分海洋浮游植物生态效应研究

应用现场和实验室培养方法,研究了No.0柴油水溶组分海洋浮游植物生态效应.提出了摄食条件下的海洋浮游植物生长模型和不同浓度No.0柴油水溶组分下浮游植物生长效应模型,分析了不同浓度No.0柴油水溶组分下浮游植物生长效应.结果表明,摄食条件下的海洋浮游植物生长模型较传统Logistic模型能更好地反映海洋生态系统,同时应用非线性拟合技术得到了不同浓度No.0柴油水溶组分下海洋浮游植物终止生物量（B_f）.根据海洋浮游植物生长效应模型进一步分析表明,在现场和实验室条件下,低浓度No.0柴油水溶组分对浮游植物生长有明显促进作用,生长促进率最大分别约为180%和120%,然而,在高浓度No.0柴油水溶组分条件下,石油烃对浮游植物生长效应不甚显著,甚至有明显抑制作用.     

海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用

近年来,海洋微塑料污染已成为全球关注的重要环境问题。海洋中广泛存在的微塑料可被藻类吸附、微生物定植,亦可被海洋动物摄食并蓄积。生物与微塑料之间的相互作用必然会改变微塑料的物理、化学性质,及其在海洋中的迁移转化。因此,本文系统地阐述了海洋生物对微塑料的吸附、摄入、蓄积与排泄等关键过程;重点总结了微塑料在海洋生物过程(如排泄、与海洋雪团聚、形成生物膜以及生物扰动)影响下的沉降-埋藏等迁移过程;深入讨论了海洋动物对微塑料的摄食、消化过程以及微生物的分解作用导致的微塑料破碎、降解以及塑料添加剂和吸附污染物的释放过程及其机理。本文阐明了海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用,为理解海洋微塑料的环境归趋提供理论依据。     

海藻-过渡金属-光三元体系还原转化Se(Ⅵ)研究

以海洋绿藻(Tetraselmis levis,Chlorella autotrophica,Dunaliella salina,Nannochloropsis sp.,Tetraselmis subcordiformis)、硅藻(Phaeodactylum tricornutum)、红藻(Porphyridium purpureum)和过渡金属(铁、锰、铜)构建海藻-光二元体系、过渡金属-光二元体系、海藻-过渡金属-光三元体系,对比分析不同海藻、不同过渡金属、海藻与过渡金属耦合引发光化学过程,对Se(Ⅵ)还原转化的贡献率.二元和三元体系均可光还原转化Se(Ⅵ)为Se(Ⅳ).铁、铜、锰通过自身的光氧化还原过程诱发Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)的氧化还原;海藻的光化学活性首次被证实,表面壁可吸附富集海水中还原性的有机物、Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)和过渡金属,改变其氧化还原电位,提供光反应场所;Se(Ⅵ)的光还原转化率依海藻和过渡金属的种类、浓度不同而异;海藻浓度的提高、海藻与过渡金属的耦合作用有利于光还原转化率的提高.通过三元体系的光还原转化,Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)比值为1.17～2.85,接近海洋真光层Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)实际浓度比,即海藻和过渡金属引发的光化学过程对硒的价态分布起决定性作用.     

三沙湾海上水产养殖面积遥感监测与评价

针对三沙湾海域的海上养殖区域不断扩张问题,监测海水养殖面积在海洋渔业管理中发挥着重要作用,也为海水养殖业的发展强度评估提供了有效的手段。在此基础上,本文利用不同期的Landsat TM/OLI遥感影像,通过支持向量机分类法提取和统计2003、2005、2008、2011、2013、2014和2016年三沙湾海域的海水养殖面积,并使用不同的面积扩张指标来评估研究区海水养殖的扩张强度。结果表明:（1）2003-2016年间,三沙湾海域的网箱和藻类养殖区面积扩张迅速,扩张速度分别为1.7 km2/a和9.3 km2/a;（2）2016年三沙湾海上养殖总面积达160 km2,超过三沙湾海域计划海水养殖量的21.2%;（3）2003-2016年间,网箱、藻类养殖区面积不同时期的扩张强度差异较大,且网箱养殖区范围由大陆、岛屿沿岸向深水区域发展,而藻类养殖区扩张范围几乎覆盖整个海域。     

磷对云龙湖富营养化优势藻及混合藻生长的影响

氮磷等营养盐的增加和藻类的过度增殖是富营养化的主要标志。大多数湖泊水体富营养化受磷元素的制约。研究表明富营养化水体的不同藻类对磷含量的依赖性各不相同。通过研究在相同氮浓度,相同温度条件下,不同磷浓度对纯种小球藻和硅藻以及天然混合藻生长速度的影响,发现在氮浓度充足的情况下,磷含量高促进小球藻生长;对硅藻却没有明显的相关性;天然水体混合藻生长速度与磷浓度呈正相关。     

海洋中丙烯酸的研究进展

丙烯酸是海洋中的短链脂肪酸,是海洋中主要含硫化合物DMSP(dimethylsulfoniopropionate,β-二甲基巯基丙酸内盐)裂解的产物之一。本文综述了海洋中丙烯酸的来源、性质、在海洋中的作用以及海水中丙烯酸的测定方法。通过观测海水中丙烯酸的含量、分布及生物地球化学循环过程,有助于了解丙烯酸对海洋生态系统碳循环和硫循环的贡献。并对海洋中丙烯酸的进一步研究提出了展望。