基于16S rRNA测序技术的青藏高原河流细菌群落多样性

近年来由于气候变化和人类活动等影响,我国青藏高原生态系统面临退化风险.微生物作为河流生态系统的重要组成部分,能够反映流域的总体变化,是生态系统健康程度的指示器.为调查青藏高原河流生态系统的细菌群落多样性和组成特点,于2021年7月在青藏高原地区的黄河、长江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江和柴达木盆地流域进行大范围水样采集,共收集样品65个,并基于16S rRNA技术对样品中细菌进行测序分析.结果表明,共检测出的细菌群落涵盖65门1 311属,各流域α多样性指数较高,说明青藏高原河流细菌的丰富度和多样性均处于较高水平.其中,表征物种丰富度的Chao指数和OTU richness指数均与SRP/TP的值有极显著负相关关系.门水平优势类群主要有变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota)和蓝细菌门(Cyanobacteria);纲水平优势类群主要有γ-变形菌纲、拟杆菌纲和α-变形菌纲;属水平优势群主要有Flavobacterium和Limnohabitans.通过主坐标分析(PCoA)和置换多因素方差分析(Adonis...     

微污染河水旁路复氧修复效果及污染物去除动力学特征

为改善受污河流水质,保障小城镇饮用水安全,在野外条件下构建DW(跌水池)、SW(深水池)和QW(浅水池)3种装置对微污染河流进行旁路复氧修复,考察不同装置对污染物的去除效果及进水污染物负荷及水力负荷对污染物去除的影响.结果表明,3种旁路复氧修复装置在较高进水ρ(DO)情况下,能够进一步提升ρ(DO),复氧作用表现为QW>DW>SW.DW、SW和QW对NH₄+-N、TN、TP和COD_Mn的平均去除率分别为39.5%~41.8%、1.0%~25.8%、13.8%~16.4%和6.4%~8.8%.污染物出水浓度和进水负荷具有较强的线性关系(R2>0.8);随着水力负荷的降低,污染物去除效果均有所提升.一级动力学模型可以较好地模拟修复系统中水力负荷与污染物去除的关系(R2>0.9).      

沸石生物基材料促进污泥消化工艺研究

将活化沸石在厌氧状态下进行生物膜挂膜,制成沸石生物基材料并将其运用于城市剩余污泥消化中,研究沸石生物材料促进污泥厌氧消化的效果。结果表明:沸石生物基材料对污泥总固体量和挥发性固体都有较好的去除效果,去除率分别在50.4%～62.8%和56.8%～81.4%,其中粒径为200目的风干沸石生物基材料对污泥总固体减重率高达62.8%;对污泥上清液中氨氮和COD的去除效果明显且稳定,沸石生物基材料在风干状态下对污泥消化的促进效果更佳。     

环太湖主要河流氮素组成特征及来源

以2012年太湖20条主要环湖河流中氮素的逐月调查数据为依据,探讨了河水中氮素的含量、形态组成和季节性分布规律,旨在为进一步实施入湖河流小流域的污染治理提供依据. 结果表明,太湖20条环湖河流的ρ(TN)平均值为2.53~6.31 mg/L,鉴于太湖水体中ρ(TN)多年来居高难下,水质类别主要由ρ(TN)决定,因此按ρ(TN)年均值,将环湖20条河流分为重度、中度和轻度污染3类. DIN(溶解态无机氮)是氮素的主要存在形式,ρ(DIN)平均占ρ(TN)的72%以上. 其中,重度和中度污染河流中ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)各占ρ(DIN)的约50%,轻度污染河流则以NO₃--N为主,ρ(NO₃--N)占ρ(DIN)的60%以上. 除个别河流外,重度和中度污染河流水体中非汛期(11月—翌年4月)ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)普遍高于汛期(5—10月),并且汛期和非汛期差异显著. 这可能与非汛期的水温较低并且污水处理厂及湿地等生态系统的氮素去除率低于汛期有关,此外,也说明点源污染占主要地位;轻度污染河流中ρ(NH₃-N)在汛期和非汛期差异不显著,说明点源和非点源负荷相当. 重度和中度污染河流应重点针对点源污染开展治理;轻度污染河流应将点源、面源污染协同治理,以利于进一步改善水质.      

大连海域远洋船舶排放清单

为准确评估船用柴油机实际排放,利用船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)采集远洋船舶的船速、航行时间、地理位置信息等实时航行数据,采用动力法对2012年大连港远洋船舶的排放清单进行计算. 结果表明:2012年大连港远洋船舶PM₁₀、NO_x、SO_x、CO、HC、CO₂总排放量分别为5 785(包括4 628 t PM_2.5)、51 451、49 437、4 677、2 010及2 885 388 t. 在4种运行工况中系泊工况排放量最大,受船舶类型和污染物种类影响,系泊工况污染物排放所占比例有所不同,但其分担率均在75.0%左右. 船舶排放污染物的空间分析表明,船舶系泊停靠的港口区域是污染物排放最密集的区域. 从船舶类型来看,散货船、集装箱船、邮轮和油轮是污染物主要排放船型,在整个船舶排放清单中,这4类船舶对DPM(柴油机颗粒物)、NO_x、SO_x、CO、CO₂的排放分担率之和分别为90.9%、91.4%、91.9%、91.5%、91.9%. 在船舶的主机、辅机和锅炉3种排放源中,主机是主要排放源,集装箱船和滚装船的主机分担率为90.0%,货船和邮轮的辅机排放分担率达到40.0%.      

天津某老年社区夏冬季室内与个体暴露PM2.5对比

于2011年夏季(6月13日—7月2日)和冬季(11月30日—12月12日)在天津市某老年社区采集室内与老年人个体暴露PM_2.5样品,分析二者的质量浓度及化学组分特征. 结果表明:夏、冬季室内ρ(PM_2.5)分别为(138±103)和(173±136)μg/m3,二者差异显著(P<0.05);冬季室内ρ(PM_2.5)、ρ(SO₄2-)和ρ(OC)显著高于夏季(P<0.05),初步推断是由于冬季燃煤取暖排放的大量颗粒物渗透进入室内所致;冬季室内源(如清扫和吸烟)对某些室内PM_2.5组分(Al、Ca和Cd)的贡献较夏季显著. 对个体暴露与室内ρ(PM_2.5)的相关性分析发现,二者在夏、冬季均显著相关(P<0.05). 在受试老年人时间活动模式基础上,采用COD(分歧系数)评估室内和个体暴露PM_2.5化学组成的相似度,结果显示,室内与个体暴露PM_2.5的COD在夏、冬季分别为0.34±0.10和0.37±0.12;冬季受试老年人在交通微环境所处时间较长,致使COD大于0.5的样本数所占比例较夏季高. 室内和老年人个体暴露PM_2.5的ρ(OC)/ρ(EC)在夏、冬季均相近,说明二者的碳组分来源相似.      

藻毒素降解菌CQ5对MC-LR粗提液的降解动力学

针对近年来采用微生物法降解水体中的微囊藻毒素(microcystins,MCs)这一研究热点问题,以本课题组前期从太湖芦苇荡底泥中筛出的耐硼赖氨酸芽孢杆菌CQ5(Lysinibacillus boronitolerans)为考察对象,研究微生物对MC-LR的降解动力学.分别采用Logistic生长方程和Monod动力学方程构建菌株CQ5细胞生长动力学模型和MC-LR降解动力学模型.结果表明,菌株CQ5在以MC-LR粗提液为碳、氮源的无机盐培养基中的生长曲线符合Logistic生长模型,其中菌株生长环境承载量K为1.306,菌株生长平均速率r为0.1685,无量纲参数a为1.688;该菌株在6 d内可使MC-LR的浓度由14.12μg·L~(-1)降至1.57μg·L~(-1),降解率达88.86%,其一级反应速率常数k为0.3698,半衰期t_(1/2)为1.88 d;该降解过程中MC-LR浓度、菌株细胞密度和MC-LR降解速率3者间的偶合关系符合低浓度下的Monod模型,其中υ_max/K_s为0.342;一级反应动力学方程式S=e~(2.648-0.3698t)和Monod模型方程式S=14.12e~(-0.342Nt)(N=1.08)均可模拟预测降解体系中的MC-LR浓度,二者的模拟结果高度一致.本文可为研究微生物降解MC-LR的机理和推动MC-LR降解菌的工程应用提供理论参考.     

四川盆地西缘4种人工林土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

采集四川盆地西缘都江堰灵岩山柳杉、含笑、桢楠和麻栎4种人工林两个层次(0-20 cm和20-40 cm)土壤样品,通过干筛法分离6个团聚体组分,分析各团聚体组分有机碳、全氮和全磷含量,并计算生态化学计量比值.结果显示,含笑林土壤平均碳、氮、磷含量为15.07、1.78和0.33 g/kg,总体低于其他3个森林类型;柳杉林0-20 cm土壤碳、氮、磷含量分别为20-40 cm土壤的2.38、1.72和1.51倍;而其他3种人工林土壤碳氮磷含量在两个土壤层次之间差异较小.团聚体粒径对土壤碳氮磷含量及化学计量比没有显著影响,但林型、土壤层次和团聚体之间的交互作用对土壤碳氮磷含量及其化学计量比影响显著;含笑林土壤碳氮磷化学计量比都显著低于其他3种人工林.本研究表明森林群落对土壤碳氮磷含量及其化学计量比有显著影响,而林型效应与土壤层次和团聚体粒径有关.     

硬毛藻生长对水体和沉积物中碱性磷酸酶活性及磷含量的影响

为研究水体与沉积物中APA(碱性磷酸酶活性)与磷含量的相互关系,于山东省荣成天鹅湖藻类暴发区采集丝状硬毛藻和表层沉积物,进行室内模拟试验,分析了藻类生长过程中水体和沉积物中APA、磷含量、藻体生物量及磷富集量的动态变化. 结果表明:①试验初期(0~3 d),水体中ρ(TP)较高,无沉积物组各处理水体总APA变化不大,有沉积物组有所下降. 1周后,除ρ(TP)为2.00 mg/L处理外,其余处理水体ρ(SRP)(SRP为可溶性磷)降至较低水平(0~0.06 mg/L);水体总APA增加,其中无沉积物组低磷(0~0.20 mg/L)处理下APA变幅为6.02~18.32 μmol/(L·h),远高于相同初始ρ(TP)的有沉积物处理. ②与初始值相比,试验结束时低磷处理沉积物中各形态磷含量下降,APA升高. ③不同初始ρ(TP)条件下,藻体生物量相差很大,试验结束时藻体磷富集量与初始ρ(TP)呈显著正相关(P<0.05). 研究显示,硬毛藻生长可大量吸收水体中的磷,从而诱导水体中总APA增加,试验中期(4~12 d)低磷处理中AP(碱性磷酸酶)以颗粒态为主,而高磷(0.50~2.00 mg/L)处理中溶解态APA较高;另一方面,藻类生长使沉积物中APA升高,并加大了水-土界面磷的浓度梯度,从而可促进沉积物中可还原态磷和铁锰结合态磷向上覆水体释放.      

太湖不同营养水平湖区汞的形态和分布特征

为研究富营养化对太湖汞形态分布特征的影响,于2011年水华暴发期,在太湖不同营养水平湖区(竺山湾、贡湖湾及南太湖)采集水样,测定了水体中THg(总汞)、DHg(溶解态总汞)、RHg(活性汞)、TMeHg(总甲基汞)、DMeHg(溶解态甲基汞)的质量浓度及其分布特征. 结果表明,太湖不同营养水平湖区水体中ρ(THg)和ρ(DHg)无显著差异,ρ(THg)为4.67~12.15 ng/L,ρ(DHg)为2.27~10.36 ng/L. 太湖水体中ρ(RHg)平均值为0.79 ng/L,藻类的生长对水体中ρ(RHg)的分布有显著影响,水体营养水平越高,ρ(RHg)越低. 水体中ρ(TMeHg)和ρ(DMeHg)分别为0.10~0.27和0.09~0.23 ng/L,藻类的吸附及水体中较高的E_h(氧化还原电位)和pH抑制了汞的甲基化,但在富营养化较严重的竺山湾,受藻类生长及水华的影响,水体中ρ(TMeHg)(0.22 ng/L)仍相对较高.