Marine aquaculture regulates dissimilatory nitrate reduction processes in a typical semi-enclosed bay of southeastern China

Marine aquaculture in semi-enclosed bays can significantly influence nutrient cycling in coastal ecosystems. However, the impact of marine aquaculture on the dynamics of dissimilatory nitrate reduction processes (DNRPs) and the fate of reactive nitrogen remain poorly understood. In this study, the rates of DNRPs and the abundances of related functional genes were investigated in aquaculture and non-aquaculture areas. The results showed that marine aquaculture significantly increased the denitrification (DNF) and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) rates and decreased the rate of anaerobic ammonium oxidation (ANA), as compared with non-aquaculture sites. DNF was the dominant pathway contributing to the total nitrate reduction, and its contribution to the total nitrate reduction significantly increased from 66.72% at non-aquaculture sites to 78.50% at aquaculture sites. Marine aquaculture can significantly affect the physicochemical characteristics of sediment and the abundances of related functional genes, leading to variations in the nitrate reduction rates. Although nitrate removal rates increased in the marine aquaculture area, ammonification rates and the nitrogen retention index in the aquaculture areas were 2.19 and 1.24 times, respectively, higher than those at non-aquaculture sites. Net reactive nitrogen retention exceeded nitrogen removal in the aquaculture area, and the retained reactive nitrogen could diffuse with the tidal current to the entire bay, thereby aggravating N pollution in the entire study area. These results show that marine aquaculture is the dominant source of nitrogen pollution in semi-enclosed bays. This study can provide insights into nitrogen pollution control in semi-enclosed bays with well-developed marine aquaculture.     

Antibiotics along an alpine river and in the receiving lake with a catchment dominated by grazing husbandry

The livestock breeding industries face overuse of antibiotics, which has been intensively studied in recent years. However, the occurrence and fate of antibiotics as well as their potential threats to the aquatic environments in alpine and arid regions remain unclear. This study investigated the relationship of the occurrence and concentrations of antibiotics between the Kaidu River and Bosten Lake in a typical alpine basin in China. Hot spots with antibiotic pollution source were explored. The antibiotic concentrations in river water and suspended sediment (SPS) were 2.20-99.4 ng/L and 1.03-176 ng/g. The dominant antibiotics were tetracyclines, sulphacetamide, and ofloxacin in river water and sulfonamides, clarithromycin, roxithromycin, and ofloxacin in SPS. The apparent differences in pollution sources and landscapes in different reaches led to the obvious spatial patterns of antibiotics in the Kaidu River. Higher partition coefficient of antibiotic between SPS and water phases for sulfonamides than tetracyclines was because that tetracyclines strongly responded to clay contents while sulfonamides significantly responded to organic carbon contents in SPS. There were significant differences in detected antibiotic categories between the river and the lake. Fluoroquinolones (especially ciprofloxacin and enrofloxacin) were detected in the lake while sulphacetamide was only detected in the river. Therefore, the surrounding husbandry and aquaculture around the Bosten Lake was an important antibiotic pollution source in addition to inputs from the Kaidu River. This research suggested that alpine lakes could be an important sink of antibiotics in alpine dry regions, and thus impose greater threats to the aquatic ecosystem.     

中国典型湖泊四大类抗生素污染特征

基于已有文献资料数据,以中国东部平原湖区（31个）,蒙新湖区（4个）,二龙湖,青海湖及抚仙湖共38个典型湖泊为研究对象,总结分析四大类常用抗生素（四环素类,磺胺类,喹诺酮类和大环内酯类）在湖泊水体和沉积物中的污染特征.结果表明,四大类抗生素污染在中国典型湖泊中普遍存在,其中水体中抗生素污染水平依次为磺胺类（2147ng/L） > 喹诺酮类（1458ng/L） > 四环素类（481ng/L） > 大环内酯类（205ng/L）,沉积物中抗生素的分布具有垂向差异特征,表层沉积物抗生素浓度高于深层沉积物.抗生素检出浓度在不同湖区间存在较大差异,其中东部平原湖区水体和沉积物中抗生素浓度显著高于其他湖区.相比入湖河流,湖区（如太湖贡湖湾和青海湖）水体中抗生素污染相对较高,表明湖区可能作为抗生素的汇集地.湖泊水体中的抗生素浓度分布呈现季节性差异,如太湖水体中抗生素浓度在春,夏及冬季高于秋季,而鄱阳湖,白洋淀和二龙湖在旱季（4月）高于雨季（8月）;而湖泊沉积物中抗生素季节性差异较不明显,这可能与抗生素在沉积物中的迁移性有关.     

钦州湾水体中磺胺类抗生素污染特征与生态风险

利用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS),研究了钦州湾近海及汇海河流磺胺类抗生素浓度和分布特征.结果表明:4种磺胺类抗生素(SAs)和甲氧苄氨嘧啶(TMP)在钦州湾近海及汇海河流均有不同程度的检出,其浓度范围为n.d.~12ng/L.其中,磺胺甲基异恶唑(SMX)在近海的检出率和平均浓度最高,分别为100%和4.1ng/L;其次为TMP(检出率87%,平均浓度1.0ng/L).与国内外其他水域相比,钦州湾磺胺类抗生素浓度处于较低水平.钦州湾近海抗生素浓度分布呈现以下趋势:茅尾海(8.4ng/L)>钦州外湾(1.9ng/L)>三娘湾(1.4ng/L).磺胺类抗生素在钦州湾的海水养殖区均呈现出较高的浓度水平,说明高密度水产养殖是钦州湾水体中抗生素的重要污染源.生态风险评价结果表明,钦州湾水体中残留的磺胺甲基异恶唑(SMX)对相应的敏感物种存在中等生态毒性风险,需引起相关部门的重视.     

江西锦江流域抗生素污染特征与生态风险评价

利用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析了江西省锦江流域地表水、地下水、生活污水和养殖废水中8种磺胺类、9种喹诺酮类、4种四环素类、4种大环内酯类和2种硝基咪唑类共27种抗生素的浓度和分布特征.结果表明,锦江流域水体存在抗生素的污染,地表水中共检出20种抗生素,浓度范围为32.3~280 ng·L^-1.地下水中检出15种抗生素,浓度范围为28.4~55.8 ng·L^-1.废水中检出21种抗生素,浓度范围为231~8.71×10⁴ ng·L^-1.与国内外河流湖泊中8种常见抗生素浓度进行对比表明,锦江流域污染程度处于中等水平.对比国内外地下水中磺胺甲唑浓度可知,锦江流域地下水中磺胺甲唑污染程度中等偏下.与国内外养殖厂废水中3种抗生素浓度对比可知,锦江流域养殖废水中磺胺嘧啶的污染程度较高.生态风险评价结果表明,研究区中高风险抗生素有9种,分别是克拉霉素、红霉素、环丙沙星、磺胺噻唑、罗红霉素、四环素、氧氟沙星、恩诺沙星和磺胺甲唑,其余为低风险或无风险.     

2018年山东近岸养殖区营养盐结构及限制特征

本研究依据2018年山东近岸养殖区调查资料,采用营养盐限制法则评价方法,对DIN、PO₄-P、SiO₃-Si的平面分布、结构及限制特征进行了分析。结果显示,2018年,山东近岸养殖区DIN、PO₄-P和SiO₃-Si年平均浓度分别为（0.253±0.048）mg/L、（0.00743±0.00238）mg/L和（0.269±0.089）mg/L,渤海养殖区片的DIN、SiO₃-Si浓度总体高于黄海养殖区片,高值站位多分布于莱州湾等半封闭海湾;PO₄-P浓度均普遍较低。N/P、Si/N和Si/P的年平均值分别为131±47、0.92±0.47和90±60。N/P高值区多分布于渤海养殖区及海阳－莱阳区片;Si/N、Si/P高值区多分布于牟平区片及渤海的潍坊、龙口及莱州－招远区片。对营养盐限制状况的分析表明,山东近岸养殖区营养盐结构表现为明显的磷限制和枯水期的硅限制。4个季节磷限制状况都较为明显,枯水季节的冬季、春季和秋季硅限制较为明显。建议滩涂贝类养殖区片合理规划放养密度,充分利用海洋初级生产力,净化水质;筏式养殖贝类、藻类养殖区片积极推广贝藻兼养、轮养,开展时空立体养殖,调整养殖品种结构,改善因营养结构改变导致的贫营养状况。     

广西会仙岩溶湿地典型抗生素污染特征及生态风险评估

为确定会仙岩溶湿地不同介质中抗生素的污染特征及来源,利用液相色谱串联质谱联用仪分析了磺胺类(SAs)、氟喹诺酮类(FQs)和四环素类(TCs)三大类20种抗生素的含量.结果表明,研究区内水土介质监测的抗生素中共检出12种,检出浓度范围为n.d～106 ng·L~(-1),其中,甲氧苄氨嘧啶(TMP)的浓度最高.各环境介质中,以养殖用水和地表河水中检出的抗生素种类相对较多,分别为10种和8种,溶潭水和土壤中则检出的抗生素种类较少.因子分析结果显示,会仙湿地水体中的典型抗生素来源可归为两类,一类以受外源污染为主,从而导致地表河水中磺胺氯达嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)、氧氟沙星(OFL)检出浓度较高,一类受湿地内养殖污染,从而造成水土介质中磺胺二甲基嘧啶(SMD)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)和金霉素(CTC)检出.水体中检出的抗生素主要受溶解氧(DO)影响,此外,甲氧苄氨嘧啶(TMP)、恩诺沙星(ENR)和强力霉素(DOX)与NH~+_4存在一定的协同污染关系.风险评估结果表明,恩诺沙星(ENR)处于高风险的范围内,磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL)处于中等风险,中等风险的抗生素主要集中在地表河水中,高风险抗生素则在养殖用水中.整体来看,研究区水体中抗生素存在一定的风险.因此,针对这一现象应减少存在生态风险抗生素的使用,并对有潜在风险的抗生素加以防范.     

雷州近海、流沙湾和深圳湾沉积物PAHs污染特征分析

雷州近海、流沙湾和深圳湾分别代表近海开阔海域和海湾,探讨它们在PAHs浓度水平、成份组成、空间分布和来源方面的特征差异.研究表明,15种PAHs单体在雷州近海、流沙湾和深圳湾的检出率均达100%,组份构成以3环和4环为主,其中Phe、Fla、Pry和Bbf是主要成份;由于水体交换等因素影响,海湾PAHs浓度水平明显高于近海,ΣPAHs的浓度变化趋势为流沙湾>深圳湾>雷州近海.雷州近海ΣPAHs空间分布特征表现为东部<南部<西部,3环百分含量依次减少,4～6环相反;与氮、磷等水质指标研究相同,深圳湾和流沙湾ΣPAHs浓度水平养殖区>非养殖区,湾内>湾外,其中养殖区站点以4环为主,非养殖区以3环为主.PAHs特征比值显示石化燃烧和生物燃烧,以及石油源等是雷州近海、流沙湾和深圳湾PAHs的主要来源.     

东洞庭湖表层水体中抗生素及抗性基因的赋存特征与源分析

抗生素抗性基因（ARGs）是一类新兴污染物,广泛存在于多种环境介质中.湖泊水环境由于污染物循环速度低而可以长期储存ARGs.因此,ARGs领域的研究人员非常关注湖泊水环境的研究.然而,以往的研究多集中于湖泊内ARGs的污染水平,污染来源仍不确定.东洞庭湖是国家级自然保护区,在保护生态环境和调节长江洪水径流方面发挥着重要作用.为了探究东洞庭湖表层水体中抗生素及ARGs的赋存特征、分析ARGs与环境参数（如抗生素）之间的相关性以及了解陆地污染源对湖内ARGs的贡献,于2019年11月采集东洞庭湖表层水和陆地污染源（水产养殖区和污水处理厂）样品,利用超高效液相色谱串联质谱仪和荧光定量PCR技术分别检测抗生素和ARGs,同时测定水质参数并进行冗余分析.结果表明:①东洞庭湖表层水体中抗生素浓度水平处于ND（未检出）~486.59 ng/L,氧氟沙星浓度最高,且抗生素的浓度水平与周边污染源密切相关.②ARGs检出率均为100%,基因sul2的浓度高于其他基因,平均浓度为1.3×103 copies/mL,ARGs污染水平受到沿湖污染源的影响.③污水处理厂对ARGs具有一定的去除效果,然而,它们不能完全去除ARGs,甚至可能会增加ARGs传播的可能性,且污水处理厂出水ARGs对湖内ARGs的贡献远高于水产养殖区.④ARGs与抗生素的冗余分析结果符合ARGs在其对应抗生素选择性压力下的特征,对ARGs丰度影响最重要的4个水质参数分别为总磷（贡献率为28.9%）、电导率（贡献率为15.4%）、硝酸盐氮（贡献率为13.3%）和温度（贡献率为12.7%）.研究显示,氧氟沙星和罗红霉素是主要抗生素,磺胺类和四环素类抗性基因浓度水平较高,ARGs的丰度不仅与其对应抗生素的选择性压力有关,还与一些环境因素的压力密切相关.      

典型城郊土地利用格局对水体抗生素的影响研究

阐明城郊地区土地利用格局对水环境中抗生素的影响,对维持城乡共生体水土安全和保障人居环境健康有重要意义.本研究基于典型城郊流域的定位监测,比较了不同等级子流域水体抗生素的组成、浓度和分布特征,探讨了土地利用格局对水体抗生素的影响.结果表明,研究区水体中抗生素浓度为1.126~54.236 ng·L^-1,不同等级子流域水体抗生素的种类和浓度有较大的差异.子流域土地利用结构与水体抗生素的种类和浓度密切相关,由主坐标分析（PCoA）可知,具有相似土地利用结构的子流域水体抗生素组成和浓度具有相似性.相关分析表明,子流域中城镇、农田和林地的面积比例与水体中四环素类抗生素（TCs）的浓度密切相关,而园地面积比例与水体中磺胺类抗生素（SAs）的浓度关系密切.耦合景观格局分析表明,水体抗生素总浓度与香农多样性指数（SHDI）和蔓延度指数（CONTAG）呈显著相关性（p<0.05）;四环素类抗生素与边界密度（ED）、香农多样性指数、均匀度指数（SHEI）、蔓延度指数和聚集度指数（AI）呈显著相关性（p<0.05）.通过构建逐步回归模型进一步表明,水体抗生素的浓度与园地、林地面积和香农多样性指数关系密切.研究结果表明受人类活动干扰程度大、景观破碎化较为严重的区域水体抗生素的浓度较高.