渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

不同类型富营养化微型水体藻华暴发期微生物群落结构变化分析

与藻华有关的微生物群落对水体中的氮、磷循环起着关键性的作用,了解富营养化水体中细菌和藻类演替的驱动因素以及规律对预防藻类暴发和控制水体污染具有重要意义.本研究以岩口水库上游点源污染和面源污染池塘为研究对象,分析了藻华暴发期水质参数之间的相关性,并采用16S和23S测序分析了不同微型水体中细菌和藻类的群落结构组成特征,对细菌和藻类群落结构与水质参数之间的偶联关系进行了分析.相关性分析表明,不同微型水体中的叶绿素a浓度与其他水质参数之间的相关性并不明显;高通量测序结果表明,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门均为不同微型水体中相对丰度较大的细菌门类;蓝藻和硅藻是点源污染池塘中的相对丰度较大的优势藻类,而蓝藻和裸藻是面源污染池塘中的相对丰度较大的优势藻类.冗余分析结果表明,总磷、高锰酸盐指数和不同形态氮浓度是影响点源污染池塘中菌藻群落结构的主要因素;高锰酸盐指数和不同形态氮磷浓度是影响面源污染池塘中菌藻群落结构的主要因素.本研究对富营养化微型水体藻华暴发期细菌和藻类的群落结构变化及其主要驱动因素进行了探究,可为富营养化微型水体的藻华控制以及污染治理提供科学依据.     

纳木措不同水文期水体酵母菌影响因素分析

于2020年8月(丰水期)和2021年5月(枯水期)对纳木措水体可培养酵母菌群落结构特征进行研究,共分离得到33个属70个种的2411株酵母菌.生物信息学和统计学结果显示,纳木措不同水文期水体酵母菌总丰度、物种组成和群落结构存在显著差异,枯水期水体pH值、电导率、化学需氧量及总氮显著高于丰水期.中性群落拟合及相关性分析显示,相较随机过程而言,确定性过程对水体可培养酵母菌群落结构的影响更为明显,水体氨氮、总磷、电导率以及化学需氧量是显著影响水体酵母菌群落结构的环境因子.生态位量度显示,枯水期酵母菌优势种生态位宽度指数和生态位重叠指数均低于丰水期,环境因子对优势酵母菌类群的资源利用方式及种间关系具有较大影响.对枯水期水体营养水平的监测有助于纳木措水体酵母菌资源的保护.     

官厅水库水质特征及水体微生物多样性的响应

针对北京市原水源地官厅水库,选择了上下游共6个采样点进行了不同季节的水质及环境因子特征分析.总体看来,4个季节水体氮磷碳营养物质浓度依次为:夏季>秋季>春季>冬季,夏秋季出现明显水华.上游妫水河水质要好于下游水库库区水质,尤其以夏秋季节最为明显.夏季上游妫水河的总碳、总氮、氨氮、总磷平均浓度为26.5, 0.95, 0.55, 0.077mg/L,而水库库区响应平均浓度分别为111.47, 4.27, 3.16, 0.25mg/L.结合PCR-DGGE对不同时期各点水体微生物进行了群落分析,发现上下游水体中细菌群落结构差异很大,水华严重区的细菌群落多样性和丰度要低于比水质较好区域.CANOCA软件分析了夏秋季水华时水体微生物群落变化与环境因子的响应关系,发现细菌群落结构与环境因子(T、pH值、DO、NFR、TP、Fe)之间存在较强的关联.水质较好的上游水体夏秋细菌群落结构主要受温度、DO影响较大;而水质较差的库区水体夏秋季细菌群落结构变化与固氮速率、pH值、总磷的相关性较好.     

漓江流域含氮化合物及细菌群落特征分析

为了解漓江流域主要含氮化合物含量、来源,探究其对细菌群落结构组成的影响,于2018年1月采集水样同时检测水环境因子,利用主成分分析法对水样进行源解析,并基于高通量测序技术对水样的细菌群落结构特征进行分析,采用冗余分析方法探讨导致群落结构差异的主要驱动因素。结果表明,不同类型水体中的各形态氮含量存在差异,氮素主要来源于生活污水。流域中的三大优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,50.16%)、拟杆菌门(Bacterodetes,18.51%)和厚壁菌门(Firmicutes,8.89%),影响细菌群落结构变化的主要驱动因素为氮污染,其中具有脱氮功能的菌门受影响较大。     

西安市景观湖泊水体细菌群落结构分析与代谢功能预测

湖泊水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对城市景观湖泊水环境健康发展有着重要意义.以汉城湖、南湖、兴庆湖和桃花潭为研究区域,使用Illumina Nova高通量测序技术研究4个不同类型湖泊中群落组成和结构,使用冗余分析方法分析细菌群落与环境因子的相关性,采用Tax4Fun预测细菌群落的代谢功能.结果表明,不同湖泊水体细菌群落多样性各不相同,其中桃花潭α多样性最高,兴庆湖最低,同一湖泊水体的细菌群落结构有聚集趋势;4个湖泊水体的细菌优势门类相似,主要是变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,不同之处仅在于细菌的比例;4个湖泊水体属水平细菌群落分布有较大差异;水体理化性质与细菌群落存在显著相关性,其中最关键因子为氮磷营养盐(P<0.05); Tax4Fun功能预测表明,4个湖泊水体细菌群落代谢功能相似,氨基酸代谢和碳水化合物代谢相对丰度最高,此外,其潜在的耐药性细菌污染较大以及致人类患传染性疾病可能性较大.研究结果有助于了解西安市城市湖泊水环境细菌现状,为城市湖泊治理及可持续发展提供理论依据.     

潮汐作用对黄河口滨海浅层地下水细菌群落结构的影响

本研究通过连续采样获得完整潮汐周期的地下水样品,利用高通量测序和实时荧光定量PCR 技术对样品中受潮汐作用影响的细菌群落结构进行研究。结果发现,在涨潮期细菌群落组成发生明显变化,其中,海洋细菌的占比逐渐增大,而在退潮期细菌群落组成趋于稳定。细菌丰度在涨潮前期较高,在涨潮后期及退潮阶段有所降低。SiO₃^2-是显著影响地下水中细菌群落结构和丰度的环境因子(P<0.05)。综上可知,潮汐作用对滨海浅层地下水中微生物群落特征有明显影响。     

细菌群落结构对水体富营养化的响应

于2005年2月在太湖不同营养水平湖区采集水样,寞接提取水样的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16SrDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对细菌丰度进行了测定.结果表明,水体中细菌的群落结构随着水体富营养化程度的改变产生明显变化,细菌数量呈现随水体营养水平增加而上升的趋势,营养水平较低的湖心区细菌数量仅为2.87×106 cells·mL-1,超富营养化的五里湖区水体中.细菌数量高达5.92×106cells·mL-1;细菌群落多样性随水体营养水平增加呈现显著的下降趋势,在超富营养化的1#、2#采样位点,细菌DGGE主要条带数量仅为23条,在沉水植物丰富区(贡湖湾)细菌DGGE主要条带数量达33条.PCA(主成分分析)的聚类结果表明,太湖水体中不同营养水平下的细菌群落多样性可大致归为3种类型,超富营养化的五里湖区水体细菌群落结构与梅粱湾及汞湖湾存在明显不同,可以大体归为超富营养类型、藻型湖区及草型湖区类型3种.此结果反映了水体富营养化过程中,由于营养物质的增加,促进了某些类群微生物的大量繁殖,水体中微生物的生物量显著增加;生态环境条件的恶化,造成了微生物多样性的下降,这可能导致原本稳定的水生态系统脆弱化.     

分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

水源地简易水质评价法的对比研究

基于北海市2007—2009年地下水水源地、水库水源地水质监测数据,使用目前现行的几种简易评价方法进行水质评价,并比较了所用评价方法的优缺点。评价结果表明:北海市水源地水质良好,使用综合评价法对地下水水源地进行水质评价,其结果可表明水质的整体类别,真实地反映水质状况;使用水质指数评价法对水库水源地进行水质评价,可以确定水质类别,了解水质污染程度,获取首要污染因子。     

太阳能热水器新型节水开关的研发

随着经济以及时代的快速发展,特别是近20年来世界人口的大幅度增长以及人类工业的发展对水资源的大量使用,目前中国很多城市都面临着不同程度的缺水困境,因此节约水资源成为重中之重。太阳能热水器具有优良的性能被人们广泛使用在日常生活以及工业生产中,但其具有浪费水资源的弊端。对太阳能热水器浪费水的现象进行的调查并分析总结出其原因,在此基础之上,利用相关知识,研究设计出一种新型太阳能热水器节水开关,并投入使用。     

呼和浩特市地表水水质变化趋势分析

对黄河(过境)、大黑河水系及浑河水系十年水质检测结果进行综合分析,揭示其变化趋势,并针对各河流污染断面提出急需解决的问题.     

外调补水条件下流速对景观水体水华抑制效果模拟研究

城市景观缓滞水体水华控制及水力条件改善是当前城市湖泊、河流等景观水体生态健康恢复的关键问题。永定河生态补水措施用于缓解莲石湖8号湖等景观缓滞水体面临的水华易发问题,然而该补水过程对景观水体的水华控制成效尚不明确。基于2019—2021年水质、水文、藻类实测数据,通过构建莲石湖8号湖水动力-水质二维耦合数值模型,结合现场监测数据对耦合数值模型进行率定与验证,探讨了在不同补水条件下8号湖叶绿素a含量和缓流区域的变化特征,定量分析了不同外调补水条件下缓滞区空间分布、叶绿素a浓度与典型景观缓滞水体水文条件的响应关系。结果表明：不同外调补水流量能够有效控制缓滞水体内叶绿素a含量,当外调补水流量为0.23～0.96 m³/s时,莲石湖8号湖表层水体中叶绿素a浓度较低且缓流区域面积较小。该研究结果可为城市景观水体水华控制及外调补水优化方案的制定提供技术支撑。     

混凝剂特性对建筑景观水水质维护效果的影响

建筑景观水体的水质会直接影响居民身体健康和生活环境,采用简单、高效的水质维护技术具有较大实用价值。采用混凝-沉淀法对比研究了硫酸铝(Al2(SO4)3)、聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁(Fe Cl3)和聚合硫酸铁(PFS)4种常用混凝剂对建筑景观水体中主要污染物的去除效果,对混凝剂的电性中和特性与絮体特性进行初步分析。结果表明:在投药量为10~30 mg/L条件下PAC、PFS和Fe Cl3的混凝除污染效果均明显好于Al2(SO4)3;在投药量达到35 mg/L时,4种混凝剂的混凝效果趋于相近,均可达到较好的除污效果。由Zeta电位和絮体特性的分析可知:PAC电荷密度最高,PAC和PFS形成的絮体粒径和密度最佳。     

城市污水再生回用于景观水体水质安全保障技术

研究了再生水回用于景观水体时可能存在的水质安全性问题,并提出了保障再生水安全回用的处理工艺。研究表明,城市污水再生水回用于景观水体时,存在着卫生学安全、毒理学安全、富营养化以及底质二次污染等危害。为了满足景观水体的水质标准,需要重点控制的水质指标有病原性微生物、有毒有害有机物、重金属、氮磷植物性营养物质、悬浮固体。以城市污水厂二级出水作为再生水原水时,推荐采用的工艺有:二级处理混凝沉淀过滤消毒、二级处理过滤活性炭吸附消毒以及二级处理膜处理消毒工艺。     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

克鲁伦河水质评价及其对呼伦湖水环境影响分析

为研究克鲁伦河污染物输送对呼伦湖水质的影响,以克鲁伦河水体为研究对象,对水中氨氮、总氮、总磷及化学需氧量(COD)进行监测,分析了其水质变化的主要原因并研究了各指标之间的相关性,利用水污染指数法确定了水体中主要的污染因子。结果表明:克鲁伦河所有监测断面的水质等级均为劣V类,主要污染物为总氮及化学需氧量。水体中氨氮和总氮的相关系数为0.850,呈极显著的正相关关系,化学需氧量与总磷之间的相关系数为0.691,呈显著的正相关关系。氮磷及有机物的不断输入加重了呼伦湖水体的富营养化程度。     

软水作为连铸机净环水水质稳定研究

本文对软水作为连铸机净环水的循环冷却水系统水质稳定问题进行研究和探讨。     

模糊综合评价法在水质变化和水体管理中的应用

应用模糊数学中的模糊综合评价法，对徐州市的地面水体的水质变化趋势进行了探讨，结果表明模糊综合评价法能及时发现水质恶化现象，对水体的管理具有指导作用．