长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学

在室内模拟条件下,通过沉积物磷释放动力学实验,研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征,并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响,结果表明:(1)指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征,前20h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大释放量;(2)沉积物磷释放动力学特征与其组成有关,其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关,与沙粒含量呈显著负相关,而与粘粒含量没有达到显著水平,与Olsen-P(0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷)和易解吸态磷(RDP)含量达极显著正相关水平;(3)可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征,且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。     

乳化微米Fe/Cu降解有机氯农药污染土壤过程中微生物群落变化特征

利用磷脂脂肪酸(phospholipids fattyacids,PLFAs)法,以杭州某农药厂六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)污染土壤为例,研究了空白(对照组)、还原铁粉、微米Fe/Cu和微米Fe/Cu+5 mmol·L~(-1)TX-100这4种处理对土壤中微生物群落结构的影响。结果表明:在105 d的研究时间内,微米Fe/Cu+TX-100组细菌生物量显著降低,可能的原因是TX-100具有一定的毒性,破坏了细胞膜的功能和结构;各组真菌/细菌生物量之比均呈上升趋势,微米Fe/Cu+TX-100组比值最大;表面活性剂TX-100对革兰阴性菌有抑制作用,还原铁粉组革兰阴性菌略有增加,微米Fe/Cu组革兰阳性菌与革兰阴性菌显著增加。还原铁粉组革兰阳性菌/革兰阴性菌比值较小,说明还原铁粉的加入改善了土壤的营养状况,而其他几组营养胁迫较强。还原铁粉和微米Fe/Cu+TX-100这2种修复方式对土壤通气有明显促进作用。各处理组微生物总生物量高于对照组,表明处理过程有助于恢复污染土壤的生态功能。通过对不同处理组PLFAs进行主成分分析,发现微米Fe/Cu与微米Fe/Cu+TX-100处理组后期原生动物明显增加。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

富营养化太湖沉积物中微生物群落及对环境因子的响应

沉积物是水生态系统重要的组成部分,研究沉积物中的微生物多样性及群落结构有助于从侧面了解水体的水质状况.采集太湖中具有不同富营养化水平的梅梁湾(ML)与湖心区(HX)表层沉积物(0--2 cm),测定沉积物样品中的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、无机氮(NH4+-N与NO3--N)、pH、氧化还原电位(Eh)与溶解氧(DO),利用基于16S rRNA基因的Illumina Miseq宏基因组测序技术研究沉积物样品中的微生物群落结构,并分析沉积物中微生物群落结构与环境因子的潜在关系.从太湖两处采样点6个沉积物样品中共获得234 408条有效序列,Sobs指数在1 811-2 442之间,Shannon指数在6.16-6.49之间,Coverage值在96.2%-97.7%之间,说明序列信息量足够大且微生物多样性较高.沉积物中细菌相对丰度为99%以上,共检测到48个门118个纲.其中变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在ML和HX沉积物中的相对丰度分别为40.5%和35.4%,主要包括δ-proteobacteria和β-proteobacteria纲.其他较为丰富的门类包括绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺菌门(Nitrospirae)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等.将沉积物中纲水平微生物群落组成与理化因子进行Spearman相关分析可知,Eh、DO、pH、NH4+-N和TOC含量能显著影响纲水平优势微生物类群(OTU1%),且以Eh影响的微生物类群种类最多.上述研究表明,太湖沉积物中微生物资源丰富,不同富营养湖区理化因子是影响其中微生物群落结构的重要因素.(图4表3参42)     

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录湖泊沉积物中重金属的富集主要与流域的人类活动密切相关,其剖面分布反映了流域人类活动与自然环境相互作用的过程,是评价湖泊环境现状及演变趋势、识别流域主要环境问题的一个重要标志.中国湖泊历史监测数据稀缺,利用高分辨率沉     

生态修复对浅水湖泊沉积物磷形态特征及湖水磷浓度的影响

以恢复沉水植物为主要手段在浅水富营养化湖泊修复中得到广泛应用,但修复后水质差异很大,可能与沉积物特征有关.暨南大学南湖是浅水富营养化湖泊,在削减外源负荷后,实施了沉水植物恢复等修复工程.本研究选择具有不同水质的区域,采集水样与沉积物,分析沉积物NH4Cl-P(弱结合态磷)、Fe-P(铁结合态磷)、Al-P(铝结合态磷)、Bio-P(细菌可利用性磷)、Ca-P(钙结合态磷)和Ref-P(残渣磷)6种形态的磷,并检测水质差异,以探讨生态修复对沉积物磷形态及水体磷浓度的影响.结果显示,沉水植物较丰富的2号点沉积物密度显著高于沉水植物较少的1号点,2号点沉积物中Fe-P、Al-P和Ref-P含量较高,沉积物磷最大释放潜力(P-MSP)为4.87 mg/L,大幅高于1号点的2.58mg/L,然而2号点水体磷浓度却低于1号点,1号点水体的总磷、颗粒态磷、总溶解性磷和溶解活性磷浓度分别为2号点的1.29倍、1.11倍、1.17倍和1.14倍,水质较2号点差.本研究说明沉水植物能抑制沉积物中磷的释放,提高沉积物对磷的滞留能力,从而降低水体磷含量,改善水质.     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

从净化含银废水的水生植物残体中提取和回收白银

本文介绍了从凤眼莲等水生植物体中回收废水中白银的方法.第一种方法是将植物残体直接打捞、晒干、灰化、HNO_3浸取,氯化法沉淀直至火法冶炼(加入碳酸钠和硼砂)出银;第二种方法是将植物残体全部集中,晒干,最后由贵稀金属提炼厂专门处理.根据上述方法已成功地从净化含银废水的水生植物残体中提炼和回收白银561.7g.     

生物泥浆反应器中微生物数量变化与PAHs降解

分别以浓度、温度、接种量、通气量和表面活性剂为降解调控因子,采用平板记数法进行了生物泥浆反应器中微生物数量变化与ＰＡＨｓ降解的关系研究。结果表明：土壤中细菌数量与ＰＨＥ、ＰＹ投加浓度呈显著正相关。ＰＨＥ、ＰＹ初始浓度越高,细菌数量越大。此外,反应器的温度对微生物生长速度和数量有重要影响。反应器温度为３０℃时对细菌迅速繁殖有利,反应器温度为２０℃时对真菌生长繁殖有利。接种量为５％即可明显提高ＰＨＥ和     

消落带土壤黑碳降解过程中真菌群落结构及酶活特征

黑碳是生物质或化石燃料不完全燃烧或岩石风化形成的一种富含芳香族基团的产物,普遍存在于环境中,在全球碳循环中占有重要的位置。早期黑碳被认为是不可降解的,近年来许多证据表明黑碳是可降解的。腐生真菌降解是其降解的重要途径,该过程需要木质素降解酶的参与。然而,目前对降解黑碳的真菌群落结构和酶的种类和活性认识十分有限。选取消落带的典型土壤为研究对象,采用18S r DNA基因测序法,解析了消落带土壤黑碳降解过程中真菌群落结构,测定了木质素降解酶活性。结果表明,(1)该区土壤真菌以子囊菌(Ascomycota)和担子菌(Basidiomycota)为主。其中子囊菌以粪壳菌纲(Sordariomycetes)为优势类群,其次为散囊菌纲(Eurotiomycetes)、座囊菌纲(Dothideomycetes);担子菌以伞菌纲(Agaricomycetes)为优势类群。(2)木质素过氧化物酶(Li P)、锰过氧化物酶(Mn P)和漆酶(Lac)在该区土壤中均有不同程度检出,与Li P和Lac相比,Mn P活性相对较低。同时明确了研究消落带土壤黑碳降解应从水分对降解过程的影响和机制入手,并重视环境效应。该研究可为深入研究黑碳的生物地球化学循环提供重要依据。     

微生物群落对河流底泥中锑含量变化的响应

锑(Sb)矿的开采会造成周边水环境发生Sb污染,对周边生态环境和人体健康造成潜在风险。微生物是河流中Sb污染物生物地球化学循环的主要驱动力之一,通过氧化/还原过程调控Sb的价态转化过程,从而改变Sb的毒性和流动性。以贵州独山县Sb污染河流底泥为研究对象,利用地球化学参数分析、高通量测序和统计分析等方法,研究Sb污染河流底泥中Sb的浓度分布规律及其对河流底泥微生物群落的选择性影响。结果表明,随着与Sb冶炼厂排水口距离的增加,河流底泥中Sb浓度逐渐降低,这可能是微生物还原产生的Sb(III)在厌氧环境下易与铁锰化合物结合形成沉淀所导致的。基于随机森林分析发现,Sb是塑造河流底泥微生物群落结构的主要因素,河流底泥微生物多样性随Sb浓度的降低而呈现逐渐增加的变化趋势。通过LEfSe差异分析可知,Sb是河流底泥微生物群落结构组成演变的关键驱动因子,在不同Sb污染环境下富集了差异微生物。结合共现网络分析,发现栖泥沼杆菌属Paludibacter和糖发酵菌属Saccharofermentans是Sb污染河流底泥中的核心微生物,其相对丰度与Sb_tot、Sb(III)浓度呈显著正相...     

湖泊沉积物中磷化氢的释放动力学初探

采用柱状芯样模拟法,研究了太湖沉积物-水界面磷化氢的释放动力学.结果表明:当沉积物-水界面磷化氢的释放达到动态平衡时,水界面中磷化氢的浓度基本不再增大,大约在0.34 pg·l-1左右,此时磷化氢的释放通量约为0.008 pg·dm-2·h-1.根据室内模拟结果,太湖沉积物每年的磷化氢释放量在13.81-49.62 g之间,从而使磷化氢在湖水中的平均浓度达到0.16 pmol·l-1.     

自然生态恢复过程中尾矿废弃地土壤微生物变化

尾矿废弃地是一种人为的裸地,其自然生态恢复过程表现为典型的生态系统原生演替过程.尾矿废弃地自然生态恢复过程为人们了解生态系统发展过程中土壤微生物群落的变化提供了一个良好的机遇.该研究以2处(即,铜陵杨山冲尾矿废弃地和铜官山新尾矿废弃地)不同时期弃置的、处于3个演替阶段(原生裸地阶段、隐花植物结皮阶段和草本维管植物群落阶段)的铜尾矿废弃地为研究对象,利用传统培养法(稀释平板法)和分子生物学法(净DNA含量法)相结合的手段对土壤微生物量和土壤微生物群落结构变化及其影响因素进行了调查.数据分析表明:随着尾矿废弃地上植物群落的形成和发展,尾矿废弃地水分含量增加、pH降低、土壤有机质和总氮质量分数提高;土壤微生物数量逐渐增加,维管植物群落下的尾矿废弃地中土壤微生物数量明显高于处于演替初期阶段的隐花植物结皮,高于裸地;不同演替阶段尾矿废弃地中土壤微生物群落结构表现为细菌(60.68﹪～97.45﹪)>放线菌(2.50﹪～39.13﹪)>真菌(0.05﹪～0.82﹪);相关分析发现,尾矿废弃地土壤微生物量变化与基质的含水量、总氮和有机质质量分数呈正相关,而与pH变化呈负相关.研究结果表明,在尾矿废弃地自然生态恢复过程中,伴随着植物群落形成、发展和基质理化性质的逐步改善,尾矿中土壤微生物也逐步恢复.     

化学-生物絮凝污水处理工艺中微生物群落结构变化分析

利用分子生物学技术，直接从化学-生物絮凝工艺的活性污泥样品中提取DNA，对16S rDNA V3区进行PCR扩增，结合DGGE（变性浓度梯度凝胶电泳），分析了活性污泥中微生物群落结构，并对Shannon多样性指数进行分析讨论，通过研究指出系统中细菌数量的增加或减少．测定了活性污泥中部分菌种的16S rDNA V3区片段序列，通过NCBI（美国国立生物技术信息中心）基因库比对，初步确定细菌的属．结果表明，PCR—DGGE结合测序技术是一种完全可行的快速进行环境样品微生物研究的分析方法．图3表4参13     

黄土高原草地次生演替过程中微生物群落对植物群落的响应

采用时空替代法选取撂荒地(作为对照),自然演替20a、30 a和40a后的草地区域作为研究对象,分析黄土高原区植被恢复过程中植物群落与微生物群落特性的动态变化以及二者之间的相关性。结果表明:在草地次生演替过程中,植物覆盖度、丰富度、多样性、均匀度、生物量和生物量碳自演替初期至演替40 a分别增加了47.13%、41.20%、13.40%、10.34%、54.55%和11.85%,且均呈显著增加的趋势。随着植物群落的次生演替,细菌多样性整体呈现出显著增加的趋势,细菌相对丰度在1%以上的优势类群是放线菌(Actinobacteria)(34.8%)、变形菌(Proteobacteria)(26.0%)、酸杆菌(Acidobacteria)(15.0%)、绿弯菌(Chloroflexi)(7.5%)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)(8.7%)、硝化螺旋菌(Nitrospirae)(1.6%)、拟杆菌(Bacteroidetes)(2.1%)、疣微菌(Verrucomicrobia)(1.1%)和浮霉菌(Planctomycetes)(1.0%);真菌多样性在各演替阶段均呈增长趋势,但不同演替年限间没有表现出显著性差异,真菌相对丰度在1%以上的优势类群是子囊菌(Ascomycota)(67.19%)、担子菌(Basidiomycota)(16.23%)和接合菌(Zygomycota)(10.43%)。此外,微生物多样性与植物群落特性呈显著正相关,放线菌、变形菌、酸杆菌、芽单胞菌、硝化螺旋菌、浮霉菌和担子菌均与植物群落特性呈显著相关。总之,在草地次生演替过程中,植物群落是影响微生物群落的重要因素之一,二者相互联系、相互影响,共同调控着陆地生态系统的功能。     

景观人工湿地微生物群落结构的季节变化

采用PCR-DGGE技术对梦清园人工芦苇湿地不同季节的细菌群落变化进行了研究。结果表明,随着水体流动和季节更替,人工湿地中优势细菌一直在变化。测序结果显示芽孢杆菌在系统中较占优势,4个季节里都可以检测出来。恶臭假单胞菌在春夏秋3季比较有优势,而冬天枯草芽孢杆菌比较适合在该芦苇湿地中生存。经湿地处理后,水体细菌群落的多样性下降,相似性升高,部分细菌被淘汰出水体,但适应的细菌生长较快,整体细菌数量上升。对底泥的研究中,随运行时间的增加,进水口与出水口的细菌相似性分别下降,且进水口的相似性下降要明显快于出水口。     

紫色土丘陵坡地土壤微生物群落的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,以剌槐（Robinia pseudoacacia）天然次生林为研究对象,研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地表层（0~10 cm）土壤微生物群落的季节变化特征。结果表明：1）夏季,土壤微生物总数,细菌数量、真菌数量和放线菌数量最高,分别为16.34×106、16.09×106、10.43×104和14.64×104 cfu·g-1干土,春季次之：11.61×106、11.45×106、5.00×104和10.65×104 cfu·g-1干土,秋季最低：5.87×106、5.78×106、4.67×104和4.08×104 cfu·g-1干土,春、夏和秋3季的差异达显著水平（P<0.05）;2）在培养168 h时,土壤微生物C源平均颜色变化率（Average well color development, AWCD）以夏季最高（1.20）,春季次之（0.88）,秋季最低（0.83）;3）土壤微生物功能多样性表现为夏季明显高于春、秋2季（P<0.05）,夏季的Patrick丰富度指数（R）（28）、Shannon-Wiener指数（H）（3.22）、Simpson指数（D）（0.96）和McIntosh指数（U）（8.20）显著高于春、秋2季（P<0.05）,而春、秋2季的R（23,24）、H（3.06,3.08）、D（0.95,0.95）和U（5.90,5.91）无显著差异（P>0.05）;4）氨基酸类、聚合物类和羧酸C源类是衡阳紫色土丘陵坡地土壤微生物偏好且利用率较高的C源类型;5）主成分分析表明,土壤微生物群落的C源利用可分为2类,一类在夏季,另一类在春、秋2季,其得分系数的分布范围分别为（2.59~6.00,2.43~5.09）和（-7.65~-1.90,-6.38~-3.43）。研究结果为科学评价湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地土壤生境质量退化和恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

小陇山林区主要森林群落凋落物及死木质残体储量

采用固定面积样方取样法研究了小陇山林区锐齿栎和油松天然林死木质残体及凋落物的总储量.结果表明:小陇山林区锐齿栎天然林粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)和细小木质残体(Fine woody debris,简称FWD)储量分别为29 350.92 kg hm-2和2 298.41 kg hm-2,分别为油松天然林的3.8和1.3倍.油松林CWD组成中枯立木占到85.65%,倒木只占14.35%,而锐齿栎天然林枯立木和倒木所占的比例基本为1.从CWD的径级结构上来说,锐齿栎林内以大径级CWD为主(≥20 cm),占样地CWD总储量的60.81%,天然油松林以小径级(20 cm≥小径级≥10 cm)CWD为主,大、小径级分别占CWD储量的55.33%和44.67%.油松林内凋落物储量为30 472.31 kg hm-2,是天然锐齿栎凋落物储量8 902.29 kg hm-2的3倍以上.凋落物和死木质残体储量的不同是锐齿栎天然林和油松天然林种群结构、林分更新和群落内部竞争状况及凋落物分解状况差异所导致的结果.