白洋淀沉积物中抗生素污染及其对微生物群落结构和功能基因时空变化的影响

微生物群落在其湖泊水质调节和生物地球化学循环中发挥重要作用,其群落结构和功能受环境因素的影响.其中,抗生素会影响微生物群落的丰度、多样性、组成和功能.鉴于此,选取白洋淀为研究区域,共设置16个采样点,分别于2018年8月和2019年4月采集沉积物样品,运用超高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）方法测定沉积物中典型抗生素——喹诺酮类（QNs）含量,并利用高通量测序技术对沉积物中微生物群落结构及功能进行分析,探究其时空变化规律;运用冗余分析（RDA）识别微生物群落时空变化的主要影响因素.结果表明：①由2018年8月到2019年4月ω（QNs）平均值由3.91 ng·g^-1变为6.34 ng·g^-1,喹酸（OXO）和总QNs含量季节差异显著（P < 0.05）;②就时间变化而言,白洋淀沉积物中主要优势菌门为变形菌（Proteobacteria）和绿弯菌（Chloroflexi）,Proteobacteria相对丰度呈降低趋势,而Chloroflexi相对丰度则呈升高趋势;属水平上,8月主要优势菌属为norank_ f _Anaerolineaceae和硫杆菌属,4月优势菌属为不动杆菌属和norank_ f_Anaerolineaceae,且季节差异显著（P < 0.05）;③就时间变化而言,Simpson指数、 Chao指数、 Ace指数和OTU数量均呈升高趋势,且季节差异显著（P < 0.05）;④就空间变化而言,各类COG功能基因无显著空间差异;就时间变化而言,能源生产和转换类、碳水化合物运输与代谢类、转录类、细胞壁/膜/包膜生物发生类和信号传导机制类功能基因季节差异显著（P < 0.01和P < 0.05）;⑤微生物群落结构和功能基因与QNs含量呈现显著相关关系（P < 0.01和P < 0.05）,且QNs是其主要的影响因子.因此,QNs作为白洋淀沉积物微生物群落结构和功能基因变化的主要因素,应进一步加强沉积物中抗生素污染的综合管控.     

异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中微生物种群演变特征——典型城市景观水系

为了研究不同异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对景观水系沉积物富集驯化样本的微生物信息进行统计,对其微生物群落的α多样性以及β多样性进行分析,同时基于微生物属的信息进行了微生物网络分析.结果显示,两种类型培养基在富集驯化完成后氮素得到有效去除,脱氮效果明显;富集驯化过程中的OUT主要属于7个,分别是变形菌门（Protebacterice）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）,与此同时,富集驯化过程中有关氮循环的细菌有上升的变化过程;主成分分析（PCA）,非度量多维尺度分析（NMDS）以及主坐标分析（PCoA）表明异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中不同温度压力下的细菌群落组成存在明显差异,而培养基的类别带来的影响相对较小;网络分析显示模块核心和网络核心均为低丰度的稀有物种;膨胀因子分析（VIF）和冗余分析（RDA）得出温度、氨氮和硝酸盐氮是影响群落结构演变的关键环境因子.综上可知,Miseq高通量测序研究异养硝化-好氧反硝化菌富集驯化过程中微生物种群演变可行,为实现微生物菌剂"定向-精准-高效"的筛选提供技术支撑.     

河北省夏季降雨溶解性有机物光谱特征的空间分布、来源解析及氮素响应

溶解性有机物(DOM)是大气环境有机物的重要组成部分,为了探究大气环境中DOM的演变特征,结合紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱对河北省夏季降雨雨水DOM的组分和光谱特征进行解析和研究.结果表明,该时期雨水DOM的分子量存在显著差异,北部地区要显著低于中部和南部地区(P <0.05);平行因子法解析出2种类腐殖质组分(C1和C4),1种类蛋白组分(C2)和1种富里酸组分(C3),组分C2与组分C3和C4呈现显著正相关(P <0.001),可能具有相似的来源;平行因子法中类蛋白组分(C2)占主体、其均值达到40.59%,与此同时各组分的荧光强度和相对丰度空间差异不显著(P> 0.05)、城乡间差异显著(P <0.05);荧光区域积分得到的各组分呈现出空间差异不显著(P> 0.05),城乡差异显著的特征(P <0.05);荧光区域积分得到的DOM类蛋白物质占主体(61.59%～89.01%),与平行因子法的结果相一致.与此同时,冗余分析(RDA)显示雨水中总氮、硝氮和氨氮是影响雨水DOM组成分布的主要水质参数;三维荧光光谱指数分布呈现出显著的城乡差异,高F...     

白洋淀夏季汛期入淀河流水体溶解性有机物的光谱特征及来源

溶解性有机物（DOM）是全球最大的有机碳储存库,在天然水体的生物地球化学循环中起着至关重要的作用.河流是连接源头与受纳水体的过渡区,是进行DOM交换的关键环节.因此,运用紫外-可见光谱技术（UV-vis）和三维荧光光谱技术（EEMs）结合平行因子分析法（PARAFAC）,分析了夏季汛期白洋淀流域府河、小白河、白沟引河和瀑河水体中溶解性有机物的光谱特征及其来源.结果表明,府河和小白河水体的a₂₄₅和a₃₅₅显著高于白沟引河和瀑河;E₂/E₃显示入淀河流水体DOM相对分子质量大小为：瀑河>白沟引河>府河>小白河.三维荧光通过PARAFAC共解析出3种组分,分别为类酪氨酸（C1）、陆源类腐殖质（C2）和类色氨酸（C3）;各荧光组分间不存在差异（P>0.05）,C2和C3组分在不同入淀河流间存在差异（P<0.05）;易降解类蛋白质组分（C1+C3）占比高于类腐殖质组分C2.各入淀河流自生源指数BIX都大于1,腐殖化指数HIX都小于4,表明入淀河流水体自生源特征明显,腐殖化程度较弱;府河水体具有最高的FI指数（1.96 ± 0.25）和最低的HIX指数（0.46 ± 0.08）,且沿入淀河流方向自生源特征逐渐加强,表明府河水体呈现更高的内源特征.经入淀河流水体DOM的荧光组分与特征参数相关性分析得出,府河水体与小白河水体相关性呈现相似关系,白沟引河水体与瀑河水体呈现相似关系;各入淀河流水体DOM的荧光组分与水质参数的相关性呈现明显差异,并且与水体氮、磷关联较强;经多元线性回归分析,各入淀河流在C1组分之间不存在显著差异,在C2组分和C3组分之间存在显著差异.综上所述,通过对夏季汛期入淀河流水体的DOM光谱特征及来源的研究,进一步认识了白洋淀入淀河流的碳循环过程.     

岗南水库沉积物好氧反硝化菌群落时空分布特征

为研究岗南水库沉积物中好氧反硝化菌群的时空分布特征,运用好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了α-多样性分析、微生物群落组成分析、微生物群落差异分析以及微生物网络分析.结果表明,α-多样性分析显示Chao1指数、Observed species指数和Shannon指数秋冬季均高于春夏季,即秋冬季采样点丰富...     

岗南水库沉积物溶解性有机物光谱时空分布特征及环境意义

为探究岗南水库沉积物溶解性有机物(DOM)的时空演变机制,本文使用紫外-可见光谱(UV-vis)和三维荧光光谱-区域积分法(EEM-FRI),分析了岗南水库沉积物DOM的来源及分布特征.结果 表明:岗南水库夏季沉积物DOM的相对浓度显著高于春季、秋季以及冬季(P＜0.05);E2/E3值显示岗南水库沉积物DOM分子量为...     

固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定大气细颗粒物中全氟/多氟化合物

大气细颗粒物(PM_2.5)中全氟/多氟化合物(PFASs)浓度的测定对于了解大气环境中PFASs的赋存水平和远距离传输具有重要意义.本研究通过比较采样膜对PM_2.5以及PFASs的富集效率差异,选取了效果最佳的石英纤维滤膜(QFF)为采样膜.利用基质提取液添加法对基质效应进行评估,发现样品基质对短链PFASs存在一定的信号抑制,通过采用相对应的内标可消除部分影响.最终优化建立了固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)同时测定PM_2.5中包括氯代多氟醚磺酸(Cl-PFESAs)在内的16种PFASs的方法.PM_2.5样品经甲醇超声-振荡萃取后,选用弱阴离子交换(WAX)固相萃取柱富集净化,使用Acclaim 120 C18色谱柱,以甲醇和50 mmol·L^-1乙酸铵水溶液为流动相对目标PFASs进行梯度洗脱和分离,经电喷雾离子源离子化后在负离子多重反应监测模式(MRM)下进行检测.在优化的分析条件下,16种PFASs的方法检出限(MDLs)为0.09—1....     

雄安新区-白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落空间分布特征及驱动因素

为了定向精准地完成适于白洋淀低温期水体水质的好氧反硝化菌的筛选和分离,本文结合水质调查和好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了水体水质、微生物群落α多样性、β多样性分析以及微生物网络分析.结果表明,该时期白洋淀不同采样点的水体水质存在显著差异,入淀河口区的氮素最高;各采样点α多样性存在显著差异(P<0.05),藻苲淀(ZZD)和瀑河(BH)的菌群丰富度和多样性最低;与此同时,该时期水体的OTU主要属于变形菌门(Protebacteria)中的α-Proteobacteria纲、β-Proteobacteria纲和γ-Proteobacteria纲;韦恩图分析(Venn)表明各采样点水体好氧反硝化菌群组成存在明显差异;膨胀因子分析(VIF)和RDA分析显示,温度、溶解氧、氨氮、硝氮、溶解性总磷以及氧化还原电位是影响菌群组成的主要环境因子;网络分析表明,该时期微生物网络中物种间以共生关系为主;Mantel test分析得出温度、氧化还原电位、硝氮、氨氮、溶解性总磷以及铁锰是影响模块群落结构演变的关键环境因子.综上可知,基于好氧反硝化功能基因(napA)进行高通量测序来研...     

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.