高通量测序技术研究典型湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构

为研究具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构组成,针对厌氧氨氧化的功能基因hzs B(联氨合成酶关键基因)进行高通量测序.结果显示,白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤共8个样品处理后共得到77082条序列,在相似度90%下聚类得到40个OTUs.多样性分析(OTUs水平)表明,在白洋淀湖泊岸边近湖岸交界处,上层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于下层,而在远湖岸交界处则相反,下层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于上层土壤.PCo A分析(OTUs水平)表明,近湖岸交界处采样点各不同深度土壤层之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构更相似,而远湖岸界面处采样点各不同深度之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构差异较大.群落结构分析表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,序列隶属于Candidatus‘Brocadia anammoxidans’(34.07%)、Candidatus‘Brocadia fulgida’(24.66%)、Candidatus‘Jettenia sp.’(3.00%)、Candidatus‘Kuenenia sp.’(0.22%)、Candidatus‘Scalindua sp.’(0.08%)及与Genbank中已探明的厌氧氨氧化细菌亲缘关系较远的Anammox-like cluster(37.98%).相关性分析(p0.10)表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,厌氧氨氧化细菌α-多样性指数中丰富度Chao指数与含水率(MC)呈负相关,多样性Shannon指数与氨氮(NH+4)呈负相关,优势度Simpson指数与NH+4呈正相关;但厌氧氨氧化细菌群落组成中Candidatus‘Brocadia anammoxidans’的富集与总碳(TC)及总硫(TS)含量呈正相关.综上,本文针对厌氧氨氧化功能基因hzs B扩增进行高通量测序,一定程度上揭示了具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的多样性、群落组成及其与土壤环境因子的关系.     

基于实地调研的广东省工业VOC排放清单改进研究

工业源是人为源挥发性有机物(VOC)排放的重要贡献源,然而现有基于统计年鉴数据建立的工业VOC排放清单仍然存在排放源缺失、排放量低估、空间分配精度不足等问题.为了提高清单表征及空间分配的精细度,本文在2014年基于统计年鉴数据建立的广东省工业VOC排放清单的基础上,利用问卷调研方式获取了12000多家工业企业的详细活动水平数据,对工业VOC排放表征与空间分配进行改进,进而建立了基于实地调研和统计年鉴数据相结合的2014年广东省工业VOC排放改进清单.结果表明,改进后广东省工业VOC清单排放量由500927 t增至716470 t,珠三角地区行业VOC排放量增加30%左右,非珠三角地区增加90%左右,其中,炼油及石化行业VOC排放量变化最为明显.改进前清单借助人口密度等空间地理信息为空间分配依据,导致部分VOC排放分配到工业源较少的居民区或市中心;改进后的空间分配优先采用基于经纬度信息的点源分配方法,点源调研数据使得分配后的工业VOC主要集中在工业园区,少数工业VOC排放分配给人类活动有限的偏远农村地区,分配结果更为合理、精细.利用CAMx模型结合实际观测站点监测结果评估此次改进对O_3生成的影响,总体上改进后清单提高了广州、东莞、惠州和茂名等城市的O_3峰值期的模拟浓度,降低了东莞及广州O_3污染时期的模拟偏差,部分被低估的模拟峰值可以提高6～9μg·m~(-3);同时,空间分配的改进也影响了城市间O_3传输模拟.     

莆田地区一次臭氧污染过程分析

利用2018年7月28日—8月5日莆田地区4个环境监测站臭氧逐小时浓度观测资料、莆田国家气象站逐小时资料、莆田地区风廓线雷达站逐小时资料对7月29日—8月4日的臭氧污染过程进行分析.结果表明,除7月30日臭氧最大浓度为193 μg·m^-3外,其余日期莆田市监测站的臭氧浓度小时最大值均超过200 μg·m^-3.本次污染过程在气象条件上臭氧浓度与温度呈正相关,与湿度呈负相关,臭氧浓度与两者的相关系数绝对值均大于0.77.边界层上的偏西风和西南风在此次过程中表现出有利于本地区臭氧污染的形成和维持.结合污染物排放资料和后向轨迹分析表明,污染主要成因以外来源输送为主,后向轨迹经过漳州、泉州排放区,本地区排放对污染的贡献较少.莆田市监测站的NO_x与O₃浓度呈正相关的特殊现象是海陆风和山谷风配合地形造成的O₃和NO_x共同堆积和扩散所导致的.     

天山低层云水资源中冰粒子物理属性年际变化

采用2003 年1 月至2012 年12 月美国宇航局NASA 发布的CERES SSF Aqua MODISEdition 1B、2B和3A云资料,从冰水柱含量、云等效温度、云等效高度以及冰粒子等效直径4 个云物理宏微观属性考察天山低层云水资源年际变化特征.结果表明:冰水柱含量均值在32.7~92.0 g/m²之间,云等效温度均值在214.9~257.3 K之间,云等效高度均值在3.9~5.7 km之间,冰粒子等效直径均值在12.7~22.4 μm之间.冰水柱含量、云等效高度、云等效温度均呈降低的年际变化特征,冰粒子等效直径呈增加的年际变化特征.     

微塑料对水中铜离子和四环素的吸附行为

微塑料作为载体可与水中重金属、抗生素结合进而形成复合污染,这改变了污染物原有的环境行为与危害性.微塑料与重金属及抗生素间的作用途径与机制是评价其环境风险及毒理学机制的前提.目前有关微塑料与重金属及抗生素间的相互作用机制尚不清晰.以高密度聚乙烯(HDPE)和通用级聚苯乙烯(GPPS)颗粒作为代表,研究了微塑料在单一体系和复合体系中对Cu~(2+)和四环素的吸附行为,并就相关机制进行了探讨.结果表明,单一体系中,GPPS和HDPE分别对TC和Cu~(2+)表现出更大的平衡吸附量;复合体系中,GPPS对Cu~(2+)和TC的平衡吸附量均大于HDPE,且2种微塑料的吸附能力均较单一体系有所提高.准二级动力学模型对微塑料吸附过程的描述更为合理,吸附过程可划分为表面吸附和孔内扩散2个阶段.Langmuir等温吸附模型较Freundlich等温吸附模型更符合实验情形.单一体系中,GPPS和HDPE对Cu~(2+)和TC的饱和吸附量分别为0.178、 0.257、 0.334和0.194μmol·g~(-1),而在复合体系中,相应的饱和吸附量则分别增大至0.529、 0.411、 0.471和0.341μmol·g~(-1).表面形态特征及化学官能团的不同是导致GPPS和HDPE吸附行为差异的主要原因.体系pH影响微塑料和吸附对象的存在形态及表面电性,继而影响平衡吸附量.环境温度在15～35℃范围时,提高温度不利于微塑料的吸附.Cu~(2+)和TC在共存条件下可产生协同效应,络合物的形成及相互间的桥接作用使得二者更易于被微塑料吸附.     

未开发油气田地表烃氧化菌空间定量分布

利用Real-time PCR技术,分别对非油气田对照区域、未开发油田、未开发气田地表30、60、100、150、200 cm深度的甲烷氧化菌、C5～C16烃氧化菌进行定量研究,目的在于加深对该类型区域烃氧化菌空间分布特征的了解,为微生物油气勘探技术的发展提供基础资料.结果表明,气田区域甲烷氧化菌(pmoA)含量为1.34E+04～3.90E+05 copies.g-1,并随深度的加深逐渐减少;油田仅为3.14E+02～4.32E+03 copies.g-1.100～200 cm深度,油田C5～C16烃氧化菌(alkB)含量为1.38E+07～3.61E+07 copies.g-1,高于等深度对照(4.24E+06～2.14E+07 copies.g-1)和气田区域(5.82E+06～3.52E+07copies.g-1).甲烷氧化菌分布受全氮、有机碳、pH影响显著,相关系数分别为0.859、0.631、-0.549,而C5～C16烃氧化菌分布受环境因素影响相对较小.100～200 cm深度范围内,该区域全氮、有机碳、pH等理化因素相对稳定,烃氧化菌含量在不同深度间差异较小.因此,本研究表明,气田区域具有明显的甲烷氧化菌异常,油田在100 cm以下深度具有一定的C5～C16烃氧化菌异常;100～200 cm更适于作为统一取样深度进行大范围定量调查,但仍需要进一步的验证.     

小球藻对养殖废水中N、P的去除研究

针对工厂化对虾养殖废水处理进行了初步研究,通过模拟试验进行小球藻N、P去除能力的探索.结果表明:被试藻类在水体中生长良好,小球藻能很好地去除水体的N、P,培养4 d后,水体中NH4-N的去除率达到80%以上、PO4-P的去除率达到85%以上;在适宜的温度、光照、pH值条件下,最适合小球藻生长的N/P值为8,小球藻的4 d增长量可以达到初始量的10倍.     

厦门市环境监测管理信息系统开发

以厦门市环境监测管理信息系统为例，介绍了计算机管理信息系统在环境监测业务管理方面的应用，探讨了市级环境监测部门合理的信息管理构架。     

Biotransfer of heavy metals along a soil-plant-insect-chicken food chain：Field study

The study investigated the accumulation and transfer of Pb,Zn,Cu,and Cd along a soil-plant-insect-chicken food chain at contaminated sites.The study site nearing the Pb/Zn mine had been contaminated by heavy metals severely.Cadmium and Pb concentrations steadily declined with increasing trophic level (p<0.01),but concentrations of Zn and Cu slightly increased from plant to insect larva (p>0.05).The concentrations of heavy metals were the highest in chicken muscle,with lower values in liver and blood.Bioaccumulation of Pb was observed in the chicken livers.The eliminations of Pb,Zn,Cu,and Cd via insect and chicken feces avoid metal bioaccumulation in insect and chicken body.These results suggest that the accumulation of heavy metals in specific animal organ of tissues could not be neglected,although transfer of metals to chicken from plant and insect is limited.     

松嫩平原芦苇湿地退化与修复过程中土壤细菌和甲烷代谢微生物的群落结构

湿地是全球CH₄重要的源与汇.受人为活动和气候条件影响,我国湿地退化严重,相关部门近年来已逐步开展湿地生态修复的工作.为研究湿地退化与修复过程中细菌和甲烷代谢微生物群落结构的响应,以松嫩平原芦苇湿地为研究对象,采集原始未退化芦苇湿地土壤、退化的和正在修复的芦苇湿地土壤,采用基于细菌16S rRNA基因、产甲烷菌mcrA基因和甲烷氧化菌pmoA基因的高通量测序技术研究细菌和甲烷代谢微生物的多样性和群落组成.结果表明,芦苇湿地退化导致土壤细菌和产甲烷菌的α多样性降低,甲烷氧化菌的α多样性升高,而细菌和产甲烷菌的α多样性与土壤含水率呈显著正相关关系,含水率越高的湿地土壤产甲烷菌的多样性也越高.原始未退化芦苇湿地土壤中细菌Rhizobiales和产甲烷菌Methanobacteriaceae的相对丰度较高;湿地退化导致根际促生菌Rhizobiales的相对丰度下降,致病菌Burkholderiaceae、耐污染细菌Sphingomonas、抗辐射细菌Rubrobacter以及Type Ⅰ型耐受极端环境的甲烷好氧氧化菌Methylobacter、Methylomonas和Methylococcus的相对丰度上升;正在修复的芦苇湿地土壤中细菌Bacillus和产甲烷菌Methanosarcinaceae、Methanomicrobiaceae以及Type Ⅱ型甲烷好氧氧化菌Methylocystis的相对丰度较高.因此,不同的芦苇湿地状态可以间接改变土壤性状进而改变湿地甲烷代谢菌群落结构.