荒漠绿洲土壤抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环境健康风险,促进绿洲农业生态的发展具有重要意义.采用高通量测序和高通量定量PCR技术对荒漠绿洲土壤微生物的群落结构和抗生素抗性基因多样性开展了研究,旨在探究干旱区土壤抗性基因的分布特征及其驱动机制.结果表明,从沙漠边缘到绿洲,荒漠沙生植物土壤、棉花地土壤、玉米地土壤、芦苇地土壤和湖泊沉积物中抗生素抗性的种类和丰度显著增加,与土地利用变化关系密切,农田土壤是抗性基因的重要存储库;荒漠绿洲土壤微生物群落与抗生素抗性基因显著相关,硫杆菌属(Thiobacillus)、沙漠细菌属(Pontibacter)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、耐盐微杆菌属(Salinimicrobium)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)和链霉菌属(Streptomyces)等是各类抗性基因重要的潜在携带者;干旱区土壤中重(类)金属元素和可移动基因元件,与微生物群落共同塑造了抗生...     

中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议

植物修复作为一项绿色且有效的原位修复重金属污染土壤技术,在近20年引起了中国学者的关注并取得了一系列成果.通过检索镉超富集植物相关关键词,对过去20 a(2002～2021年)科技文献中报道的中国镉超富集植物的物种特征、野外发现地在中国各植被地带的分布、原生境特征、地质特征和镉的地球化学进行归纳总结,为镉超富集植物的筛选提供建议.结果表明,目前报道的镉超富集植物有45种.在植物物种上,隶属22科,36属,其中菊科(Compositae)植物最多,为14种.由野外调查发现的镉超富集植物有25种,主要发现于亚热带常绿阔叶林区域,其主要生长于铅锌矿周围的高浓度镉土壤上.归纳总结发现,丰富的植物物种资源、高浓度重金属土壤和长时间的驯化共同促进了超富集植物的形成.因此,具备这3点的区域可以视为超富集植物存在的高概率区域,并且超富集植物的野外筛选可以围绕此展开.最后,提出可以通过高概率区域识别和调查、富集能力验证、富集能力逆境习得筛查、生态型筛查、继代遗传检验和修复能力验证这6步,来进行超富集植物的筛选和植物超富集能力的鉴定.     

密云水库入库河流微生物群落演替对氮素形态转化的影响

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,但近年来,密云水库库区及入库河流中的总氮（TN）浓度呈现连年上升的趋势.以密云水库上游典型入库河流牤牛河为例,考察各形态氮素变化的空间分布规律,并从微生物群落组成和功能预测的视角,解析氮素形态的转化,以期为密云水库的氮污染治理提供科学依据.结果表明,密云水库上游除TN外,其余水质理化指标均满足我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的Ⅱ类标准.入库河流TN浓度显著高于库区（P<0.05）,且以NO₃^--N为主,占比为77.7%~92.9%.半城子水库库区的C/N较高,有助于反硝化脱氮的发生,表现出一定自净能力.牤牛河水体和底质中微生物群落结构具有显著差异,呈现一定的空间分布特征,高NO₃^--N浓度是影响微生物群落结构演替的主要环境因子.牤牛河中存在大量硝化和反硝化功能微生物,反硝化菌相对丰度高于硝化菌,且均呈现出底质略高于水体的特点.牤牛河优势硝化菌和反硝化菌分别为Nitrosopumilus和Pseudomonas.PICRUSt2功能预测结果表明,牤牛河微生物氮代谢以NO₃^--N还原模块为主,且主要发生于水体中;硝化过程的功能基因在水体中的丰度最高,主要为narGH;而参与NO₃^--N还原反应的主要功能基因为底质中的异养反硝化菌（DNRA）所携带的nirBD,而反硝化模块的功能基因主要为nirK.     

饮用水砂滤池中微生物对微量污染物的降解潜力与途径

砂滤池已广泛应用于饮用水处理中,已有研究证明砂滤池能有效降解部分微量污染物,但对其降解途径和降解微生物缺乏深入探讨.据此,本研究首先采集2个实际饮用水厂滤池中的石英砂和锰砂滤料,通过宏基因组分析了滤料对阿替洛尔、阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平的降解基因和相关降解微生物.结果表明,锰砂滤池生丝微菌科和石英砂滤池中的假单胞菌属具有将阿特拉津转化为羟基阿特拉津的潜力;砂滤池含多种分泌阿替洛尔酰胺水解酶的微生物,具有将阿替洛尔转换为阿替洛尔酸的能力;在滤池中广泛存在单、双加氧酶和细胞色素P450,能将阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平氧化.进一步通过培养实验验证了滤料对这4种微量污染物的降解途径.本研究最后对其它9个实际水厂砂滤池滤料的宏基因组分析发现所有砂滤池都含有丰富的酰胺水解酶、加氧酶和细胞色素P450,说明饮用水砂滤池都具有降解多种微量污染物的潜力.     

长江流域总氮排放量预测

水环境污染是长江流域突出的环境问题之一,预测污染物排放特征可为流域水污染防治提供科学基础.本研究综合采用灰色理论预测模型、Conversion of land use and its effects at small region extent(CLUE-S)模型以及 Integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs(InVEST)模型,预测2025年长江流域非点源以及点源总氮排放趋势.结果表明:①非点源总氮排放呈减少趋势,2015～2025年区域非点源总氮排放量减少23.96％,中下游农业区总氮排放骤减,而上游局部地区呈增加趋势;②点源总氮排放总体呈现增加趋势,2015～2025年区域点源总氮排放量增加1.79％,主要是由于城镇废水排放的增加以及中下游沿江城市群生活污水排放显著增加,而中下游丘陵地区点源总氮排放呈现减少趋势;③长江流域总氮排放量呈现减少趋势,2015～2025年减少2.67％,但仍有37.64％区域呈现总氮排放增加的趋势.长江流域未来应加强对上游面源污染治理以及中下游工业、城镇废水排放的管控.采用多模型结合的手段可以精细揭示了长江流域总氮排放空间格局及未来趋势,可为明确流域总氮排放控制目标提供科学基础,也可为实现高效的水环境治理提供科学依据.     

巢湖湖滨带植被特征及其退化原因分析研究

于2009年和2010年对巢湖湖滨带植被进行了详细踏查,结果表明:(1)植被群落结构单一,多样性较差,大都集中分布于浅水、河口、滩地,受水质和水位影响显著;(2)挺水植物有5科6属6种,以芦苇(Phrag-mites australis)为优势种;(3)浮叶植物3科3属3种;以野菱(Trapa incisa)和荇菜(Nymphoides peltatum)为优势种;(4)漂浮植物2科2属2种;主要是凤眼莲(Eichhornia crassipes)和浮萍(Lemna minor);(5)沉水植物4科5属8种;以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)为优势种;(6)湿生和陆生植物27科76属101种;以禾本科为主,菊科、蓼科植物次之。调查结果与历史资料(1954年-2007年)对比,得出巢湖流域土地利用格局、江湖建闸等水利工程、围湖造田与堤坝建设等人为活动以及富营养化与蓝藻水华等综合因素严重破坏了巢湖湖滨带健康的生态系统,加剧了湖滨带植被的衰退。本研究可为巢湖湖滨带植被的恢复提供理论指导。     

黄土高原风尘沉积中石英结晶度的变化

中国北方的风尘沉积为研究区域构造隆升和全球气候变化提供了宝贵的材料。近20年来,尽管风尘沉积的古气候研究取得重大进展,但地质历史时期风尘的物源是否存在变化仍有很大争议。石英结晶度(CI)是黄土物源研究的可靠指标,本文用粉末X射线衍射仪对灵台剖面(~6.8 Ma—0)和庄浪岩心(~23.0—4.8 Ma)风尘沉积中石英结晶度进行了测量,发现灵台剖面石英的结晶度在时间序列没有明显的变化;庄浪钻孔的石英结晶度在~14.0—8.7 Ma明显的增大,表明风尘的物源在此存在变化。这种变化可能是由于此时段全球气候变冷和青藏高原隆升导致青藏高原东北部相对中亚造山带剥蚀量的增加引起的。     

铁锰复合氧化物同时吸附锑镉性能研究

以五价锑（Sb（V））和镉（Cd²⁺）为对象,考察了二者单独存在和共存体系下铁锰复合氧化物（FMBO）对其吸附性能,探讨了Sb（V）（或Cd²⁺）的吸附对Cd²⁺（或Sb（V））吸附的影响.研究发现,单独存在体系下Sb（V）和Cd²⁺的吸附常数K_F分别为0.48和1.13 L·mg^-1,而共存体系下则分别提高至1.88和1.51 L·mg^-1;Elovich动力学模型可较好地描述共存条件下Cd²⁺与Sb（V）在FMBO表面的吸附,表明该体系的吸附为多层吸附且为非均相扩散过程;吸附48 h后Sb（V）和Cd²⁺的最大吸附量分别达到0.32和1.43 mmol·g^-1;Sb（V）在偏酸性而Cd²⁺在偏碱性pH范围具有较好的吸附效果.Sb（V）（或Cd²⁺）通过改变FMBO表面ζ电位和反应平衡pH等机制影响Cd²⁺（或Sb（V））的吸附.此外,XPS和吸附后水相铁锰浓度结果显示,Cd²⁺可能与FMBO体相中Mn²⁺进行晶格置换并促进Mn²⁺的溶出,进而促进了Sb（V）的吸附.     

自来水处理工艺对溶解相中全氟化合物残留的影响

为探究自来水原水到出厂水各处理环节对自来水中全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)残留的影响,了解原水中PFCs的季节性变化规律,应用WAX固相萃取分离富集与高效液相色谱-质谱联用相结合的方法,分析了深圳市某自来水厂一年间原水、出厂水及絮凝池、沉降池、砂滤池、臭氧+活性炭池出水溶解相中13种PFCs的残留水平.结果表明,原水和出厂水中ΣPFCs残留呈春夏高而秋冬低的趋势,检出的PFCs呈中短链(C≤10)长链(C≥11)的分布,而全氟辛烷磺酸是PFCs最典型残留种态.在原水经过的5个处理环节中,臭氧+活性炭、沉降和砂滤具有PFCs去除效应,然而絮凝和液氯消毒却分别使短链(C≤6)和中链(10≥C≥7)PFCs显著上升,导致出厂水中ΣPFCs浓度较原水增加了10%～44%.但出厂水中PFCs残留远低于其限值,尚不足以影响人体健康.     

傀儡湖供水口围栏挡藻效果及数值模拟

2010年4月和9月对傀儡湖供水口水源地阳澄湖湖区进行了调查,通过调查确定了傀儡湖供水的流速并在此基础上建立了3维数值模型,模拟了傀儡湖供水口的流场特征,采用粒子追踪模式模拟藻类漂移,分析了藻类的主要堆积趋势,从而为改善傀儡湖供水质量提供理论依据.