宁波三江口水域原核生物群落结构分析

首次应用16S rRNA基因-Illumina Miseq高通量测序技术对甬江流域宁波三江口区域的表层水体原核生物群落进行了分析,共获得215 504条高质量序列.多样性指数分析表明,该流域的水体原核生物群落具有较高的遗传多样性和丰富度.菌群分类分析发现,β-变形菌纲(β-Proteobacterium)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是主要的优势菌群,其相对丰度占总群落的78.88%.对比不同站位的原核生物群落,发现水文环境可能是影响三江口水域原核生物群落组成和结构的重要因素之一.与以往报道对比分析表明,甬江流域分布有多种污水和粪便污染指示菌,其中余姚江污染指示菌的丰度最高,说明其受污染的风险可能较高.病原菌BLASTN分析表明,在种和亚种水平上,分别检出76和18种潜在病原菌,占序列总量的2.19%和0.40%.本研究为系统认识甬江流域原核生物群落结构及生态功能提供了重要基础数据.     

九龙江河流-库区系统沉积物磷特征及其生态学意义

采用沉积物磷形态的标准测试方法 (SMT)分析了九龙江北溪河流-库区系统16个站位的沉积物磷含量和形态组成,探讨了该系统沉积物磷的空间分布、形态特征及其生态学意义.结果表明,沉积物总磷(TP)的含量为387～2 092 mg.kg-1,平均1 032 mg.kg-1.以无机磷(IP)为主要赋存形态,IP占TP的48%～98%,而IP中以铁铝结合态磷(Fe/Al-P)为主,占IP的43%～99%.TP和Fe/Al-P含量呈现上游高、下游低的空间分布规律,与表层水DTP含量和陆源污染负荷的分布一致.北溪沉积物TP含量的高低主要受Fe/Al-P控制.沉积物富磷、高Fe/Al-P比例(释放潜力大)以及"上游高下游低"的空间分布特征,加上九龙江上游水体较低的氮磷比值属于藻类生长磷弱限制,极可能是九龙江水华首先在上游暴发并向下游库区蔓延的主要原因.九龙江沉积物磷的这些特征在水华过程中具有重要的调控作用和生态学意义.     

九龙江表层沉积物重金属赋存形态及生态风险

分别用改进的BCR四步提取法和稀硝酸单级提取法分析九龙江17个表层沉积物中15种重金属元素的赋存形态特征.BCR四步提取法表明,九龙江表层沉积物中大部分重金属(Fe、Ni、V、Tl、Ba、Sb、Ga、Cr和Sr)以残渣态为主;Mn可提取态含量最高(占总量83.8%),其次为Cd、Pb、Zn、Co和Cu(分别占总量80.0%、75.5%、74.3%、70.8%和57.7%).稀硝酸提取法表明,Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu的稀硝酸可提取态具有较高比例(分别占总量70.4%、65.4%、58.7%、48.4%、44.5%和45.5%).次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果表明,九龙江表层沉积物中Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu具有较高生态风险.综合对比两种提取方式分析结果,各有优缺点.一般情况下,稀硝酸单级提取法已足以分析沉积物中重金属生物有效性及生态风险.     

九龙江口微塑料与抗生素抗性基因污染的分布特征

河口区域普遍存在微塑料（MPs）和抗生素抗性基因（ARGs）污染,同时微塑料还可能富集ARGs,从而扩大ARGs的传播范围.本研究以福建省九龙江口为调查区域,首次分析了九龙江口不同采样点水样以及沉积物中的MPs分布特征,同时测定各样品中8种常见的ARGs丰度,并对二者之间的丰度进行相关性分析.结果表明：①九龙江河口水环境中微塑数浓度范围为2~66 n ·L^-1,沉积物中含量范围（以dw计）为8~85 n ·kg^-1,85%以上的微塑料粒径在1 mm以下,微塑料材质主要为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）;②九龙江河口优势的ARGs为四环素类抗性基因tetC和tetG以及磺胺类抗性基因sul2,水中ARGs丰度随盐度增加呈递减趋势;③九龙江水体中MPs浓度、ARGs相对丰度和一类整合子基因intI1丰度呈两两正相关性,说明微塑料可能促进了水体中ARGs的传播和水平基因转移（HGT）.     

九龙江下游河口水域抗生素及抗性细菌的分布

2011年8月和2012年5月对九龙江下游河口流域中的四环素和氟甲砜霉素的残留进行检测,显示这2种抗生素含量呈现明显的季节性,四环素(8月)和氟甲砜霉素(5月)的平均浓度分别为2.81ng/L和16.28ng/L.同时采用抗生素平板筛选培养法分析得出分析抗性细菌的丰度,得出2011年8月和2012年5月该海域中表层水样中四环素抗性细菌平+均丰度分别为1.14×105和8.41×103cells/mL,氟甲砜霉素抗性细菌的平均丰度分别为1.61×102cells/mL和5.88×102cells/mL.四环素抗性细菌的丰度明显高于氟甲砜霉素抗性细菌.2种抗生素抗性细菌的季节差异与抗生素含量的季节差异一致.2种抗生素抗性细菌的丰度与抗生素浓度均不具有显著相关性,显示九龙江流域水体中抗生素浓度不是决定抗性细菌的丰度的唯一因素.     

太湖竺山湾春季浮游细菌群落结构及影响因素

为研究太湖竺山湾春季浮游细菌群落结构,利用高通量测序对竺山湾4个采样点(雅浦港、沙塘港、竺山湖南和椒山)浮游细菌的16S rRNA基因进行序列测定.结果表明:测序文库的覆盖率很高,测序结果完全可以代表样本的真实情况;椒山的物种丰富度最高,但物种分布均匀度较低;竺山湾主要优势菌门为蓝藻门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),蓝藻门平均丰度高达64.73%,正处于水体复苏阶段,已有蓝藻水华暴发态势.属水平优势细菌主要有鱼腥藻属(Anabaena)、hgc I_clade、CL500-29_marine_group、微囊藻属(Microcystis)、聚球藻属(Synechococcus)和分枝杆菌属(Mycobacterium);运用冗余分析(RDA)探讨浮游细菌与环境因子的关系,结果表明,水温、Chl-a、NH+4-N、DO和PO3-4-P是影响浮游细菌群落的主要环境因子,其中,DO能显著影响微囊藻属,营养盐和水温对其也有一定程度影响.     

九龙江流域大气氮湿沉降研究

通过2004～2005年对位于我国东南沿海的九龙江流域及周边共17个站点的实地观测,运用GIS技术定量揭示了大气氮湿沉降强度和时空分布特征,并利用氮稳定同位素分析雨水硝态氮的主要来源.结果表明,①17个站点雨水总氮平均浓度为(2.20±1.69)～(3.26±1.37) mg·L-1(以N计,下同),铵态氮、硝态氮和有机氮分别占39%、25%和36%;②雨水氮浓度随降雨强度的增大呈降低趋势,旱季浓度明显大于雨季,降水对大气具有清洗作用;③低δ15N值表明雨水硝态氮主要来源于汽车尾气排放、化石燃料燃烧和化肥施用;④九龙江流域大气氮湿沉降量平均9.9 kg·hm-2,春夏2季约占全年的91%,大气氮湿沉降占沉降总量的66%,揭示了该地区1∶2的大气氮干湿沉降结构.大气氮湿沉降时空差异与降雨量和氮的排放直接相关.     

北方某城市饮用水处理中卤乙酸浓度水平的调查研究

利用SPEGCFPD对厦门附近海域的微表层、表层、底层海水及九龙江入海口高、低潮水中有机磷农药进行了分析.结果表明,有机磷农药的含量范围为:低于检测限～725.54ng·L-1,平均值为136.47ng·L-1.研究海区中马銮内湾有机磷农药污染最为严重(165.77～453.42ng·L-1,平均296.01ng·L-1),九龙江口、西海域和西南海域污染水平接近(16.26～200.65ng·L-1,平均84.59ng·L-1),东部海域有机磷农药污染最轻(10.38～66.01ng·L-1,平均38.14ng·L-1).九龙江入海口高潮水中农药的浓度明显低于低潮水中浓度,说明海域中多数农药污染来源于九龙江流域输入,少数农药来源于海域周边地区或九龙江流域和海域周边地区共同输入,微表层对有机磷农药的富集作用不明显.     

AnnAGNPS模型在九龙江流域农业非点源污染模拟应用

运用连续-分布式参数模型(AnnualizedAgriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)进行中国南方山区中等尺度流域———九龙江流域农业非点源污染负荷估算和对流域过程和管理措施的模拟.利用4个典型汇水区校正模型参数,并进一步在九龙江的北溪和西溪两大支流流域验证模型的适宜性.以此为基础模拟西溪总氮负荷为24.76kg/(hm²·a),总磷负荷为0.67kg/(hm²·a);北溪总氮负荷10.28kg/(hm²·a),总磷负荷为0.40kg/(hm²·a).运用AnnAGNPS模型对典型汇水区特定集水单元、西溪和北溪流域的土地利用管理措施进行分别模拟.模拟结果显示坡地种植退耕返林后,天宝仙都集水单元92地表径流、泥沙、总氮和总磷负荷可分别削减了21.6%、25.9%、96%和79.2%;下庄集水单元93地表径流、泥沙总氮和总磷负荷削减率分别为94.1%、54.9%、99.2%,和79.7%;模拟西溪香蕉地改种双季稻,西溪总氮、可溶态氮、总磷和可溶性磷依次削减了23.83%、25.44%、9.08%和19.84%;模拟北溪流域内生猪场全部搬迁,流域出口总氮和可溶态氮的削减率分别为63.54%和76.92%.     

九龙江流域氮的源汇时空模式与机理初探

综合运用定位监测、野外试验、模型模拟与GIS技术等手段和方法,定量研究了南亚热带地区九龙江流域和五川小流域氮的大气沉降、河流输送(地表径流)、淋失、反硝化和氨挥发等输入输出(源汇)时空模式与机理.结果表明,九龙江流域氮"源"以化肥与饲料输入为主(占总输入125.6kg·hm-2的86%).氮"汇"以氨挥发和河流输送为主(占总输出72.9kg·hm-2的82%).氮输入后50%以上进入大气和水环境,14.5%通过河流输送至河口与近海.大气氮沉降通量为14.9kg·hm-2,其中干沉降占34%,湿沉降占66%,形成1:2的干湿沉降结构;源于化肥施用与畜禽养殖引起的强烈氨挥发,氮沉降集中在春夏两季(占全年80%),且以铵态氮为主(39%以上).氮的径流输出及河流输送受人为氮输入与水文条件的双重控制,2004年九龙江向厦门海域输送无机氮11.5kg·hm-2,其中90%发生在春夏秋季(同期流量占全年89%);五川小流域总氯径流输出负荷为67.1kg·hm-2,其中85%发生在施肥量大、降雨集中的春夏两季(作物生长期);基流与降雨径流分别贡献25%和75%.总氮淋失负荷为27.5kg·hm-2,占总输入的9%;pH<5的酸性土壤带正电荷导致氮淋失以铵态氮为主(约占40%).九龙江流域反硝化通量为7.7 kg.hm-2,而氮挥发高达42.1kg·hm-2,氨挥发主要来自化肥施用与畜禽养殖(分别贡献50%和39%).减少春夏时期肥料氮的输入(养分管理),有效截留雨季的降雨径流(水文控制)是该流域氮素管理的关键.     

草街水库蓄水后嘉陵江浮游植物群落特征及水质评价

为了解草街水库蓄水后嘉陵江的水环境变化情况,对嘉陵江浮游植物群落结构及水质状况进行了研究.研究期间共检出浮游植物145种,隶属8门74属,其中硅藻门种类数最多,23属57种,其次为绿藻门,28属53种.浮游植物平均细胞密度1.82×105cell·L-1,细胞密度居于前3位的分别为硅藻门、甲藻门、隐藻门,所占总密度比例分别为39.2%、29.9%、24.5%,春季细胞密度显著高于其他季节(P0.05).优势度分析显示,优势种主要为颗粒沟链藻(Aulacoseria granulata)、变异直链藻(Melosira varians)、倪氏拟多甲藻(Peridiniopsis niei)、具尾逗隐藻(Komma caudate)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)等.聚类分析结果表明,草街水库蓄水后对浮游植物的影响作用已初步显现.嘉陵江草街水库区在纵向上已初步形成不同特征的生态区域,各区域浮游植物群落结构存在差异,同时,草街水库大坝上、下游间浮游植物和水体特征也产生了差异.嘉陵江浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielous均匀度指数分别介于2.06~3.55、0.76~1.90、0.50~0.78,表明嘉陵江水体处于轻-中度污染状态.根据浮游植物群落结构评价显示,研究期间的嘉陵江水体营养水平为中营养类型.     

典型血吸虫病疫区表层水中酚类化合物的污染特征及潜在风险

为研究典型血吸虫病疫区酚类化合物的污染现状,通过采集枯水期松澧洪道、藕池河下游和沱江这3条河的南县段27个表层水样,采用高灵敏的GC-MS/MS技术对水样中14种酚类化合物进行分析,结果表明松澧洪道、藕池河下游和沱江表层水样中Σ酚类的浓度分别为878.05、148.36和594.49 ng.L-1.松澧洪道水样中Σ氯代酚的浓度为203.03 ng.L-1,Σ非氯代酚的浓度为97.21 ng.L-1,在这3条河流水样中都是最高的;t-检验的结果显示3条河流水样中的Σ氯代酚之间以及Σ非氯代酚之间都不存在显著性差异(P>0.05).五氯酚、2-硝基酚、2,6-二氯酚和苯酚是松澧洪道水样中主要的污染物,分别占这条河流总酚类污染物质量分数的27%、54%、4.4%和1%;2-硝基酚和2,6-二氯酚是藕池河下游与沱江水样中主要的污染物,这2类污染物分别占藕池河下游水样中总酚类污染物质量分数的61%和4.3%,占沱江水样中总酚类污染物质量分数的30%和2%.研究结果中五氯酚的检出浓度与文献报道的国内血吸虫病疫区水样中的浓度相比较,表明该研究区水样中五氯酚的浓度处于各疫区的中等污染水平,说明因五氯酚及其降解产物的污染会给当地水环境带来潜在风险.     

贝江浮游藻类群落特征及富营养化风险分析

为了解贝江浮游藻类的分布特征与水质状况,于枯水期和丰水期对浮游藻类群落结构的时空动态进行调查和分析.结果表明,贝江共检出浮游藻类6门29科48属74种,其中枯水期5门23科41属58种,丰水期6门26科40属59种,藻类组成以硅藻门、绿藻门、蓝藻门为主,硅藻种群全年占优势,主要有颗粒沟链藻、变异脆杆藻、二列双菱藻、双头菱形藻、简单舟形藻、梅尼小环藻、肘状针杆藻、窄异极藻和膨胀桥弯藻;藻细胞总密度两期差异较小,枯水期平均值为3.54×105cells·L-1,丰水期平均值为4.87×105cells·L-1.RDA分析表明,DO、高锰酸盐指数和氮磷营养盐是影响贝江浮游藻类群落分布的主要环境因子,贝江流域水质整体良好,处于贫-中营养水平,但氮磷浓度较高,农业面源污染是导致水体中氮磷偏高的主要来源.     

互花米草沼泽湿地产甲烷古菌的多样性及垂向分布

为了深入探究影响河口沼泽湿地甲烷排放空间变异的关键因素,采用PCR-RFLP技术及测序分析对闽江河口互花米草沼泽湿地产甲烷古菌的多样性及垂向分布进行了研究.系统发育分析表明,闽江河口互花米草沼泽湿地产甲烷古菌的多样性划分为3大类群:甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷微菌目(Methanomirobiales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales).在不同的土壤深度,产甲烷古菌的群落结构呈现出空间变异的特征.0~10 cm土层占优势的产甲烷古菌菌属为Methanoregula和Methanobacterium,分别约占46%和43%;10~20 cm土层主要菌属为Methanoregula、Methanobacterium和Methanolobus,分别约占66%、13%和12%,Methanoregula为优势菌属;20~30 cm土层主要菌属为Methanoregula、Methanobacterium和Methanogenium,分别约占65%、11%和12%,Methanoregula为优势菌属.Shannon指数(H')和Simpson多样性指数(D)计算结果表明,10~20 cm土层(H'=2.69,D=0.073)和20~30 cm土层(H'=2.47,D=0.093)产甲烷古菌的多样性明显高于0~10 cm土层(H'=1.60,D=0.292).     

松花江干流2014~2019年夏季着生藻类群落结构特征及其对环境因子的响应

着生藻类的群落特征常被用作评价水生态环境质量的重要指标.通过对2014~2019年夏季松花江干流着生藻类的群落结构特征及其对环境因子的响应关系分析,对松花江干流的水生态环境质量状况及变化趋势进行探讨.结果表明,2014~2019年夏季松花江干流共鉴定着生藻类4门和58属.其中硅藻门28属、绿藻门17属,蓝藻门10属和裸藻门3属.流域主要组成物种为硅藻门、绿藻门和蓝藻门,分别占总数48.28%、29.31%和17.24%.着生藻类细胞密度平均值为4.35×10⁴ ind·cm^-3,变化范围在1.29×10⁴~8.42×10⁴ ind·cm^-3之间,优势属主要为硅藻门小环藻属（Cyclotella）、直链藻属（Melosira）、星杆藻属（Asterionella）、桥弯藻属（Cymbella）、针杆藻属（Synedra）、羽纹藻属（Pinnularia）、舟形藻属（Navicula）和绿藻门的栅藻属（Scenedesmus）等.分析松花江干流水环境质量演变趋势,溶解氧含量逐年升高,氨氮、总磷和总氮含量呈先升高后下降趋势,2019年水体改善效果显著.运用冗余分析（RDA）探究着生藻类与环境因子间的变化关系,发现驱动松花江干流着生藻类群落结构演替的主要环境因子随时间推移而有所变化,溶解氧、氨氮、总氮、总磷和生化需氧量等指标是这一区域着生藻类种类分布的重要环境影响因子.     

Effects of residual organics in municipal wastewater on hydrogenotrophic denitrifying microbial communities

Hydrogenotrophic denitrification is promising for tertiary nitrogen removal from municipal wastewater. To reveal the influence of residual organics in municipal wastewater on hydrogenotrophic denitrifiers, we adopted high-throughput 16S rRNA gene amplicon sequencing to examine microbial communities in hydrogenotrophic denitrification enrichments. Using effluent from a municipal wastewater treatment plant as water source, COD, nitrate and pH were controlled the same except for a gradient of biodegradable carbon (i.e., primary effluent (PE), secondary effluent (SE), or combined primary and secondary effluent (CE)). Inorganic synthetic water (IW) was used as a control. Hydrogenophaga, a major facultative autotroph, accounted for 17.1%, 5.3%, 32.7% and 12.9% of the sequences in PE, CE, SE and IW, respectively, implicating that Hydrogenophaga grew well with or without organics. Thauera, which contains likely obligate autotrophic denitrifiers, appeared to be the most dominant genera (23.6%) in IW and accounted for 2.5%, 4.6% and 8.9% in PE, CE and SE, respectively. Thermomonas, which is related to heterotrophic denitrification, accounted for 4.2% and 7.9% in PE and CE fed with a higher content of labile organics, respectively. In contrast, Thermomonas was not detected in IW and accounted for only 0.6% in SE. Our results suggest that Thermomonas are more competitive than Thauera in hydrogenotrophic denitrification with biodegradable organics. Moreover, facultative autotrophic denitrifiers, Hydrogenophaga, are accommodating to residual organic in effluent wastewater, thus we propose that hydrogenotrophic denitrification is amenable for tertiary nitrogen removal.     

子牙河水系河流氮素组成及空间分布特征

选取海河流域子牙河水系典型污染河流为研究对象,对河流水体与沉积物中氮素组成及空间污染特征进行了研究.结果表明,子牙河水系各河流为高NH+4-N污染,TN浓度均值为31.28 mg·L-1,超过国家地表水Ⅴ类标准15倍,NH+4-N浓度最高,占TN的质量分数为79%,总有机氮(TON)次之;表层沉积物中含氮物质主要以有机氮形式存在,平均含量为3.290g·kg-1,约为NH+4-N的4.5倍;子牙河水系水体中NH+4-N与TON、NH+4-N与t存在显著正相关(P<0.01),表层沉积物中NH+4-N、有机氮(SON)与TOC之间存在显著正相关(P<0.01);子牙河水系河流表层沉积物普遍处于有机污染状态,根据有机污染评价结果显示有机氮污染造成的影响要略高于有机碳,北澧河沉积物污染最为严重.     

北京市居家空气微生物污染特征

在北京市选取31户有1岁至10岁儿童的家庭进行空气微生物取样,系统研究了室内家庭空气微生物污染特征.结果表明,北京市居家环境空气微生物总浓度变化范围为269～13066 CFU·m-3,均值为2658 CFU· m-3,空气细菌浓度变化范围为47 ～ 12341 CFU·m-3,均值为1821 CFU·m-3,空气真菌浓度变化范围为62～3498 CFU·m-3,均值为837 CFU·m-3.空气细菌和真菌浓度百分比分别为61.0％和39.0％,细菌浓度明显高于真菌浓度.居家环境优势细菌属依次为微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和库克菌属(Kocuria),4属细菌百分比约占63.1％ ～70.9％,优势真菌属为青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)、链格孢属(Alternaria)和茎点霉属(Phoma),分别约占总数的36.0％、17.8％、9.3％、5.3％和3.6％.文中最后针对北京市居家环境空气微生物污染的现状及其来源,从宠物饲养、空调清理、室内外优良环境的保持及垃圾处理、室内花卉种植等方面提出了治理建议.     

浑河底泥产甲烷古菌多样性空间分布特征

为了深入探究影响河流甲烷排放的关键因素,采用PCR-RFLP(限制性片段长度多态性聚合酶链反应)技术及测序分析对浑河底泥产甲烷古菌的多样性及空间分布进行了研究.结果表明,浑河底泥产甲烷古菌划分为4大类群:甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷微菌目(Methanomirobiales)、甲烷胞菌目(Methanocellales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales).从河流上游到下游,产甲烷古菌的群落结构呈现出空间变异的特征.河流上游占优势的产甲烷古菌菌属为Methanosarcina和Methanospirillum,分别约占46.2%和20.8%;中游主要菌属为Methanosarcina、Methanobacterium和Methanomethylovorans,分别约占40.9%、20.7%和15.2%;下游主要菌属为Methanosarcina和Methanobacterium,分别约占46.7%和22.1%.浑河底泥中Methanosarcina为优势菌属.Shannon指数(H')和Simpson多样性指数(D)计算结果表明,河流上游(H'=1.56,D=0.33)和中游(H'=1.79,D=0.26)产甲烷古菌的多样性与下游(H'=1.65,D=0.32)均较为接近.