浑河(沈阳段)的自净作用

<正> 一前言河流的自净作用(自然净化作用),从广义上来说是指受到污染的河流在自然过程中,水中的污染物质浓度降低的现象。从净化机制来看,可分为物理净化、化学净化、生物净化,统称为广义自净作用。河水中有机污染物质,在微生物的作用下而进行的生物化学的分解作用往往称为狭义上的自净作用。河流的自净能力是有一定限度的,在这一限度内利用河流的自然净化能力,对处理有机污染是经济的。所以通过研究河流的自净规律,掌握其自净能力,为控制、解决污染提供科学依据,具有重大的工程价值。     

富营养化水体细菌去除氮磷能力研究

微生物既是营养物质的分解者,又是生产者。研究浮游细菌和根际细菌在植物+微生物复合水生态系统中的作用机理及影响因素,对合理选择和使用水体净化的水生高等植物具有重要意义。实验以常见水生漂浮植物荇菜为实验材料,设计总磷(TP)和总氮(TN)两个浓度梯度,每个梯度各设5个浓度,研究水体氮磷营养物质浓度和细菌数量的变化。浮游细菌和根际细菌总数的变化以及它们与TN、TP去除率之间的相关性分析表明,无论在总磷或总氮浓度梯度中,浮游细菌、根际细菌总数的增量基本都与TN去除率呈正相关性,而与TP去除率的相关性不大明显,浮游细菌的总数是在第7天达到最大值。在植物+微生物系统去除氮、磷过程中,对氮的去除以细菌为主,包括浮游细菌和根际细菌;对磷的去除则以植物吸收为主,根际磷细菌也起了一定的作用。因此,在一些富营养化水体,尤其是氮浓度较高的富营养化水体,荇菜是一种较好的水体净化植物。     

袁河流域不同土地利用方式下河流浮游细菌群落结构特征

于2018年8月采集袁河上游至下游的16个采样点表层水样,基于高通量测序技术分析土地利用方式下河流浮游细菌群落特征并对比土地利用与水化学指标对浮游细菌群落的影响差异.结果表明：①袁河优势浮游细菌群落为变形菌门（Proteobacteria,35.17%）,放线菌门（Actinobacteria,33.99%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,17.59%）,其中Bacteroidetes丰度随流向显著降低;②受农田和建设用地增加的影响,袁河上、下游河段细菌群落多样性均随流向呈升高趋势;中游河段浮游细菌群落多样性由于湖库滞留作用明显下降;③水域和林地是土地利用方式中最佳组合因子,土地利用方式显著影响浮游细菌群落,两者相关系数为0.4797,土地利用方式对浮游细菌群落的方差解释量为31.3%;④土地利用方式对浮游细菌群落的影响大小与水化学指标相近,同时存在土地利用方式与水化学的交叉影响（方差解释量为10.9%）,表明在袁河浮游细菌群落的形成中,质量效应与物种分选机制并存.本研究表明,在河流浮游细菌研究中要重视流域土地利用方式造成的外源细菌输入差异,以及土地利用方式输入的不同水化学成分对浮游细菌的分选作用.     

长江稀释自净能力的探讨

<正> 关于河流自净作用的研究工作,国外曾有一些资料报导,但主要限于流量较小的河流。其结果和理论未必适用于像长江这样水面宽阔、水流湍急、流量庞大、河床结构复杂的河流。国外开展河流自净作用采取的研究方法     

污水处理厂尾水排放对受纳河流细菌和真菌微生物群落的影响

污水处理厂尾水的持续排放会重塑受纳河流的理化和生物条件,对河流水质和水生态产生潜在影响.选取惠州市东江沿线2座污水处理厂的受纳河流进行水样采集及分析,利用高通量测序进行样品DNA分析,系统研究细菌和真菌群落的组成结构及其分布,结合水体的理化指标更全面地反映尾水排放对受纳河流的影响.结果表明,污水处理厂尾水排放口处TP和NH₄⁺-N等营养盐指标均高于受纳河流上游,尾水排放对受纳河流微生物的影响显著,细菌群落的丰富度明显降低.对受纳河流微生物群落组成和水体理化指标进行统计分析,发现DOM、TP和NH₄⁺-N的变化对浮游微生物群落结构可能起关键作用.通过对浮游细菌和真菌群落结构及水体的理化性质综合分析研究,能够更加全面地揭示污水处理厂尾水排放对受纳河流引起的复合生态效应,对污水处理厂提标改造和城市河流的保护具有重大意义.     

三门湾近海有机污染对浮游细菌群落的影响

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基因,对比研究有机污染对浮游细菌群落的影响.三门湾的有机污染(A)为4.57±2.41,显著(P0.001)高于鱼山保护区0.43±0.74.三门湾和鱼山保护区的浮游细菌多样性和群落结构差异显著,其中三门湾水域的放线菌门(Actinobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、SAR406的相对丰度显著高于鱼山保护区,而拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度低于鱼山保护区.多元回归树分析(multivariate regression tree,MRT)发现浮游细菌多样性主要受pH、有机污染和叶绿素a(Chl-a)的影响,分别控制了27.7%、15.6%和6.7%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis)结果表明驱动细菌群落变异环境因子为有机污染、pH和盐度(salinity),共解释了14.8%的群落变异.同时,空间距离与细菌群落组成显著相关,解释了4.42%的变异,表明浮游细菌的空间分布不是随机的.此外,本研究筛选到与有机污染状况显著相关的23个细菌科,各科相对丰度的变化与其已知的生态功能特征相吻合,因此可以作为潜在的有机污染指示种群.本实验结果表明近海有机污染显著地改变了浮游细菌群落结构,特别是潜在病原菌丰度的增加;此外,筛选到敏感指示种群用于评估有机污染程度.     

制药废水受纳河流中四环素抗药基因及微生物群落结构变化研究

考察了含有土霉素制药废水的污水处理厂排放在冬季和夏季对受纳河流中四环素抗药基因及微生物群落结构的影响.利用PCR方法,对该河流中16种四环素抗药基因(TRGs)进行了检测,其中6种在排放口及下游被检出.通过Real-timePCR对其中的3种抗药基因(tet(L)、tet(W)和tet(X))及总细菌的16SrRNA基因进行定量分析(TRGs/16SrRNA基因),结果表明:tet(L)、tet(W)和tet(X)与16SrRNA基因的比值在排放口和下游(3.34×10-3～2.38×10-1)显著高于排放口上游(1.16×10-5～2.38×10-2),表明污水排放造成了抗药基因的增加.夏季河水中TRGs/16SrRNA基因明显低于冬季.利用PCR-DGGE对不同河流沉积物中微生物群落结构进行了研究,结果表明,污水的排放显著改变了河流中的微生物群落结构,一些代表性TRGs宿主细菌的条带在排放点和河流下游明显增加.     

北运河浮游细菌集合群落空间变化的环境解释

环境选择在精细地理尺度河流浮游细菌多样性构建机制中的贡献已得到普遍认同.为回答浮游细菌集合群落中核心分类操作单元(Core Operational Taxonomic Units,Core OTUs)和特有分类操作单元(Unique Operational Taxonomic Units,Unique OTUs)是否具...     

苦草叶表附生和水体浮游细菌群落多样性格局及其影响因素

浮游与附生细菌群落在湿地氮污染物去除及其水质净化方面具有重要作用,然而与湿地土壤细菌群落相比,它们的群落动态还远未被了解.以榆古桥人工湿地水体浮游细菌群落和常见沉水植物苦草(Vallisneria natans)叶表附生细菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法对浮游和附生细菌群落的组成、结构与功能多样性进行了比较分析.结果表明,浮游与附生细菌群落的组成具有显著差异,相比浮游细菌群落,附生细菌群落中存在更多的异养细菌和反硝化细菌.浮游细菌群落的α多样性在3个采样点间存在显著差异,而附生细菌群落的α多样性没有显著差异;整体来看,附生细菌群落的OTU指数与Shannon指数显著高于浮游细菌群落且二者存在明显的空间异质性.RDA分析表明DO、 IC、 TP、 NH⁺₄和TOC对浮游和附生细菌群落的结构变化均具有重要影响,但对浮游细菌群落的影响更大.共现性网络分析表明附生细菌群落有更多的生态位分化,网络更加稳定,对外界干扰的抵抗力也更强.FAPROTAX功能预测结果分析表明,附生细菌群落的氮循环特别是反硝化作用显著大于浮游细菌群落.研究结果揭示了浮游和...     

再生水河道浮游微生物多样性季节变化分析:以北运河为例

浮游微生物作为分解者在城市水生生态系统发挥重要作用,但外界环境变化显著影响其在污染物降解和转化过程的作用.以高度人工化的北运河为研究区域,利用16S rRNA高通量测序结果分析了浮游微生物群落结构的季节变化,以揭示以再生水为主要补给水源的城市河道浮游微生物多样性季节变化机制及其与环境因子的响应关系.结果表明,浮游微生物群落多样性和群落结构组成存在显著的季节变化.季节性降雨和再生水补给物理扰动过程引起的水体扩散能力增强是夏季α多样性显著高于春季的直接原因,同时减弱了夏季浮游微生物群落多样性空间分化程度.季节性径流和温度是影响高度人工化城市河道水文水质季节变化的主要原因,由于季节性径流和温度变化引起的ČNO₂^--N和TP变化是河道浮游微生物多样性变化的主要原因.春季季节性断流导致的北运河水体还原性状态,使得春季水体中富集的细菌大都为厌氧菌,如与溶解性有机物降解有关的拟杆菌门（Bacteroidetes）和与反硝化过程有关的纤细菌门（Gracilibacteria）等.而夏季季节性径流和频繁降雨以及河道闸坝、闸门开闭频率增高引起的水体复氧能力增强,一方面显著缓解河道营养物质污染,另一方面使得夏季水体中富集的细菌大多为好氧菌或兼性厌氧菌,如具有嗜高温特性的蓝藻（Cyanobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）等自养微生物,以及在污染物降解转化过程中有重要作用的酸杆菌门（Acidobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）等.研究结果对以再生水为补给水源的城市河道污染治理和生态修复有实际指导意义.     

基于浮游细菌生物完整性指数的河流生态系统健康评价——以滇池流域为例

生物完整性指数(IBI)已被广泛运用于河流生态系统的健康评价中.然而,现存的IBI缺少基于分解者的评价方法.因此,基于浮游细菌的T-RFLP结果,通过对关键环境因子与候选生物参数的筛选和确定,建立浮游细菌生物完整性指数(BP-IBI)评价体系,对滇池流域入湖河流生态系统健康状况进行评价.评价结果表明,作为参照点的11个滇池流域入湖河流水源地或上游出水口样点健康状况为Ⅰ级健康(8个)或Ⅱ级亚健康(3个),27个下游入湖口样点健康状况分别为Ⅰ级健康(4个)、Ⅱ级亚健康(14个)、Ⅲ级一般(7个)和Ⅳ级较差(2个),无V级极差点.对BP-IBI的可行性验证结果表明,与底栖IBI、着生藻IBI和综合污染指数相比,BP-IBI结果能够更好地反映各主要环境因子、不同土地利用方式以及上游的来水方式对生态系统的影响,对退化生态系统的健康状况具有良好的表征作用.因此,BP-IBI是评价受损河流生态系统健康的一种良好方法.     

中国湖泊细菌群落的生物地理分布格局及驱动机制——基于文献数据的统计分析

为阐明中国湖泊细菌群落的生物地理分布格局及驱动机制,基于已发表文献,收集了228个湖泊的浮游或沉积物细菌门水平分类数据和环境因子数据进行分析.结果表明:中国湖泊浮游细菌群落的优势类群为变形菌门(Proteobacteria,35.92%)、放线菌门(Actinobacteria,25.03%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,10.77%),沉积物中的优势类群为变形菌门(Proteobacteria,40.37%)、绿弯菌门(Chloroflexi,8.74%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,8.55%).中国湖泊浮游细菌距离衰减程度显著低于沉积物细菌;湖泊细菌群落结构在北方、南方、青藏高原的空间差异显著,北方水体及沉积物中细菌的距离衰减模式均不显著,南方水体中显著但沉积物中不显著,青藏高原水体及沉积物中均显著.浮游细菌优势类群中除Proteobacteria外,Actinobacteria (南方>北方>青藏高原)和Bacteroidetes (青藏高原>北方>南方)的丰度在三个地区均具有显著差异;沉积物细菌优势类群Proteobacteria (北方>南方>青藏高原)、Chloroflexi (南方>北方>青藏高原)、Bacteroidetes (青藏高原>北方>南方)的丰度在三个地区均具有显著差异.影响北方湖泊浮游细菌群落分布的主要环境因子是溶解性有机碳,南方是溶解氧,青藏高原是硝酸盐氮;影响北方湖泊沉积物细菌群落分布的主要环境因子是总氮和pH值,南方是总磷,青藏高原是pH值.空间扩散限制与环境筛选作用共同塑造了中国湖泊细菌的生物地理分布格局.扩散限制对浮游细菌的影响小于沉积物细菌,对青藏高原湖泊浮游及沉积物细菌影响最大,对北方湖泊浮游及沉积物细菌影响最小;环境筛选作用对青藏高原湖泊浮游及沉积物细菌影响最大,对南方湖泊浮游细菌及北方湖泊沉积物细菌影响较小.     

金沙江丰富类和稀有类浮游真核微生物的分布特征与影响因素

浮游真核微生物通常由少数丰富类和大量稀有类组成,二者在维持水生生态系统健康稳定方面具有重要作用.目前对大型筑坝河流中这两类真核微生物的生物地理分布模式所知甚少.以我国西南梯级水电开发河流金沙江为研究区域,对比分析丰富类和稀有类浮游真核微生物在不同河段的分布特征,解析影响两类微生物空间分布的主导因素.结果表明,相比上游自然河段,金沙江浮游真核微生物的α多样性在梯级大坝河段显著升高,稀有类的α多样性增长比高于丰富类.浮游真核丰富类和稀有类微生物的群落组成在不同河段间存在显著差异,其中Vermamoeba属等优势属的相对丰度在两河段间同样存在明显差异.影响丰富类和稀有类浮游真核微生物群落组成的关键地化因子有海拔和pH等,两类微生物群落相似性与地理距离和环境异质性均符合距离衰减关系,其群落构建均受扩散限制和环境筛选共同影响;方差分解分析和偏Mantel检验结果显示扩散限制是影响丰富类和稀有类分布的主要驱动因素.研究结果为我国西南缺资料区水电开发河流中微生物的地理分布模式和生态响应提供数据支持.     

南京内秦淮河浮游细菌群落结构分析

为探讨城市河流浮游细菌群落结构的组成和多样性,并找出影响浮游细菌群落组成分布的主要环境因子。选取南京市内秦淮河3个采样点采集水样,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析各采样点的浮游细菌群落的随空间、时间的变化规律。结果表明,3个采样点共得到104个不同的片段(T-RFs)。各个采样点的浮游细菌群落组成不同,且不同时期不同采样点的优势细菌类群也不同。多维尺度分析(n MDS)的结果表明:浮游细菌群落按照水温的高低明显分为3个类群。典范对应分析(CCA)的结果表明:水温、溶解氧以及p H等理化指标对浮游细菌群落组成有显著影响(P0.05)。     

有机污染物对杭州湾海域浮游细菌群落的影响

杭州湾海域剧烈的人为干扰及大量的陆源输入,导致有机物污染严重,是我国近海污染最严重的海域之一.微生物在污染物降解过程中发挥着关键作用并能作为评价污染程度的生物标记,但对于浮游细菌群落如何响应有机污染物尚不清楚.因此,本研究从杭州湾采集了13个站点的表层水样(水表下0.5 m),并采集了邻近外海8个站点的水样作为对照,利用Illumina Mi Seq测序技术测定细菌16S rRNA基因,研究不同有机污染程度对浮游细菌群落的影响.结果表明杭州湾有机污染值A(13.2±1.6)显著(P0.001)高于邻近外海(5.4±3.0),且两区域浮游细菌分布和多样性存在显著差异.杭州湾浮游细菌群落优势菌群为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria,24.4%±5.5%)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria,16.5%±7.7%)和浮霉菌门(Planctomycetes,13.9%±8.6%),邻近海域主要优势菌群为蓝细菌(Cyanobacteria,20.1%±7.5%)、拟杆菌(Bacteroidetes,18.4%±1.5%)、放线菌门(Actinobacteria,17.5%±4.2%)、γ-变形菌纲(16.6%±1.2%)和α-变形菌纲(14.3%±1.7%).多元回归树(multivariate regression tree,MRT)分析表明:悬浮颗粒(suspended particulates,SP)、亚硝酸盐(NO-2)、油污(oil)、有机污染是影响浮游细菌群落多样性的最主要因素,分别解释了22.0%、6.5%、6.0%和5.5%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明:驱动浮游细菌群落变异的环境因子有机污染、化学需氧量(COD)、叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、硝酸盐(NO-3)和盐度对物种分布的总解释量为71.0%,而有机污染作为单因子控制了6.5%的群落变异,高于其它单一因子.此外,采用指示值方法共挑选出了35个敏感物种,这些物种相对丰度与有机污染显著相关,可用来指示近海有机污染水平.综上,浮游细菌群落对环境污染敏感,为评价海洋有机污染水平提供了敏感的生物学指标.     

渭河浮游细菌群落结构特征及其关键驱动因子

基于T-rflp技术和高通量测序技术,分析了渭河在平水期、枯水期和丰水期的浮游细菌群落变化特征,并采用冗余分析和典范对应分析识别了不同水文时期影响细菌群落的关键环境因子.结果表明,渭河水体浮游细菌群落空间和季节差异明显,且季节性差异比空间差异更加显著.平水期、枯水期和丰水期渭河(陕西段)干流浮游细菌群落Shannon多样性指数分别在2.13~2.82、2.05~2.84和2.61~2.91之间.平水期浮游细菌多样性指数空间差异最大(RSD=16.75%),样点间群落结构相似度最低(26.8%),流域优势T-RF片段数最多(23种);丰水期浮游细菌Shannon指数空间差异最小(RSD=9.27%),样点间群落相似度最高(62.6%),且检出的优势片段数最少(12种).咸阳-西安段是浮游细菌群落多样性最低、优势菌群结构最单一的河段.河流水体细菌群落在不同时期的关键环境驱动因子不同,而其中悬浮颗粒物(TSS)浓度是不同水文时期都不可忽视的关键影响因子.高通量分析结果表明,丰水期渭河水体浮游细菌物种涉及21个已知细菌门类和26个候选门类,其中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)共同的相对丰度占比达到75%以上,是最主要的细菌类群.汛期渭河干流各样点浮游细菌群落特征趋于一致,物种结构与泾河相似而与黑河存在明显差异.     

人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响

为分析人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响机制,本研究于2021年1月（枯水期）和7月（丰水期）在锦江21个采样点采集表层水样,基于高通量测序技术研究浮游细菌群落特征,运用网络分析等方法阐明浮游细菌群落的交互作用,并探讨人类活动强度对其结构及构建过程的影响.结果表明：(1)枯/丰水期第一优势浮游细菌门均为变形菌门（Proteobacteria,53.08%/37.84%）,其次是放线菌门（Actinobacteriota,30.89%/32.05%）和拟杆菌门（Bacteroidota,9.41%/13.94%）;(2)与枯水期相比,丰水期浮游细菌群落的距离衰减效应更强,且其群落结构的季节变化大于人类活动强度影响下的空间变化,平均最近邻体指数（ENN＿MN）和农田是影响河流细菌群落的最主要因子,而该群落构建过程主要由不同水化学指标驱动;(3)Proteobacteria和Patescibacteria是浮游细菌群落交互作用的关键物种,低干扰强度下浮游细菌群落交互网络的稳定性优于其他干扰强度,林地和温度（T）分别是影响枯/丰水期网络稳定性的主要环境因子.(4)人类活动强度变化可通过调...     

太湖入湖河流溶解性有机碳来源及碳水化合物生物可利用性

以太湖流域西北部殷村港和陈东港两条入湖河流为研究对象,于2012年9月至2013年8月每月采集表层水体样品,测定了水温、叶绿素a浓度和浮游细菌丰度,并分析了溶解性有机碳DOC(dissolved organic carbon)浓度及其碳稳定同位素特征值(δ13CDOC)、紫外吸光度SUVA254(specific UV absorbance)以及溶解性碳水化合物浓度的变化规律.结果表明,殷村港和陈东港δ13CDOC变化范围为-27.03‰±0.30‰~-23.38‰±0.20‰,以外源性碳为主.浮游植物光合作用产物的释放和外源输入是河流中溶解性碳水化合物的主要来源.两条入湖河流中多糖PCHO(polysaccharides)和单糖MCHO(monosaccharides)浓度在春夏季与秋冬季具有显著差异(P0.01,n=12;P0.01,n=12).这与碳水化合物的来源及组分的可利用性有关.秋冬季藻类消亡过程中释放的PCHO在低温下不易被降解,容易堆积,因此两条入湖河流总溶解性碳水化合物TCHO(total dissolved carbohydrates)以PCHO为主;而在春夏季,随着温度升高,PCHO被微生物分解利用转化为MCHO,MCHO是TCHO中主要组分.     

我国东北典型河流冰封期细菌多样性的研究——以松花江为例

在我国东北松花江冰封期时采集了该河流域5个监测断面的河水样本,并分别构建16S rDNA克隆文库,通过16S rDNA序列的系统发育分析,对水样中细菌群落结构和种群多样性进行了研究.试验结果表明,5个采样点的水样pH都呈弱酸性,并且都有不同程度的多环芳烃(PAHs)污染,其中,B(九站)采样点污染最为严重.5个样品中检测到的共同细菌种类有5个:β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).5个河水样品中的细菌与许多已知降解菌的亲缘关系较近,并以能降解多环芳烃类有机污染物的微生物种类居多,且在5个样品中均发现了指示河流富营养化的菌种,表明该河流存在普遍的富营养化趋势,特别是D、E段(佳木斯上和佳木斯下)比较严重.     

澜沧江硅藻的地理分布模式与关键驱动因素

硅藻作为重要的初级生产者,在水域生态系统中发挥重要作用,然而目前对于大型河流中硅藻的地理分布特征和驱动因素知之甚少.本文以我国西南地区典型大河澜沧江干流1200 km河段为研究区域,基于真核微生物高通量测序数据集,探究浮游硅藻和底栖硅藻在不同河段的分布特征和关键驱动因子.结果表明,澜沧江浮游硅藻和底栖硅藻的物种多样性在上游自然河段较高,两类硅藻的群落结构在不同河段间存在显著差异,建坝对两类硅藻的优势属相对丰度均产生显著影响.方差分解分析结果表明,扩散限制是浮游硅藻和底栖硅藻地理分布的主导驱动因子,解释率分别为16.7%和29.8%.共现网络分析结果表明,相比底栖硅藻,浮游硅藻的种间竞争关系和网络连通性较强;梯级库区段两类硅藻的网络连通性均高于上游自然河段.本研究补充了大型河流硅藻地理生态分布的认知不足,同时揭示了河流硅藻群落对水电开发的响应.