醇酚类化合物毒性的QSAR研究

化合物毒性与描述符通常呈现为非线性关系,量子化学计算的化合物分子描述符中包含诸多无关特征与冗余特征.最大相关最小冗余(m RMR)是应用较广泛的特征选择方法,但当前的m RMR对连续型因变量不适用,且存在相关性测度与冗余性测度不可比的缺陷.定量构效关系(QSAR)研究中因变量(毒性)与自变量(描述符)多为连续型变量,本文以非线性的距离相关系数(d Cor)取代线性的Pearson相关系数(R),在非线性条件下实现了相关性测度与冗余性测度可比,由此提出了新的特征选择方法 m RMR-d Cor.3个醇酚类化合物毒性QSAR数据集的分析表明,基于m RMR-d Cor选择特征的支持向量回归(SVR)模型独立预测Q2分别为0.954、0.941、0.981,明显优于参比模型与文献报道,m RMR-d Cor选择的多数保留分子描述符得到文献报道支持.m RMR-d Cor在化合物QSAR、定量构质关系等研究中有广泛应用前景.     

渤海湾浮游植物群落特征及其环境影响因子

于2013年8月、11月分别对渤海湾近岸海域28个点位的浮游植物及水质进行了同步监测调查,并应用冗余分析建立了浮游植物丰度与水环境因子的关系。结果表明,浮游植物共计4门79种(属),以硅藻为主,甲藻占据一定比重。8月优势种为尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus);11月优势种为刚毛根管藻(Rhizosolenia setigera)、优美旭氏藻矮小变型(Schro咬derella delicatula)和中肋骨条藻。浮游植物丰度范围在0.039×103～464.8×103cells/L之间,生物量范围在0.013～81.9 mg/L之间。渤海湾近岸海域浮游植物具有较为明显的空间分布差异,富营养化程度呈现近岸高远岸低的特点。冗余分析(RDA)结果表明,溶解氧、总氮、亚硝酸盐、悬浮物、盐度和水温是影响丰度变化的主要环境因子。     

海河干流浮游植物调查及环境影响因子研究

为研究海河干流汛期富营养化状况,于2013年8月对海河干流进行了浮游植物调查和水质监测,并采用冗余分析(RDA),研究了浮游植物群落与环境因子的关系.结果表明,浮游植物共计5门37种(属),优势种为水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)、微小色球藻(Chroococcus minutus)、颤藻属(Oscillatoria sp.)、钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana).浮游植物丰度范围为583.00～12 021.00×104 cells·L-1,生物量范围为4.01 ～45.70 mg·L-1,以蓝藻为主,海河干流处于重富营养状态.RDA分析结果表明,硝酸盐氮是显著影响海河干流浮游植物丰度变化的主要环境因子.控制营养盐的输入是防治海河干流蓝藻水华的主要措施.     

全氟化合物对表层沉积物中细菌群落结构的影响

选择集中分布氟化工相关企业的山东省小清河水系,自上游至莱州湾入海口采集10个表层沉积物样点(XQ1~XQ10),采用高效液相色谱/质谱联用(HPLC/MS-MS)监测全氟化合物(perfluoroalkyl substances,PFASs),分析影响细菌群落结构的基础环境因子,提取细菌DNA并运用第二代Illumina Mi Seq测序技术分析其细菌群落结构.结果表明,在小清河流域沉积物中12种PFASs均有不同程度检出,并以全氟辛酸(PFOA)为主,生产企业集中区下游样点XQ5的PFOA浓度在4、7月分别高达456.2 ng·g-1和748.7 ng·g-1.PFOA是小清河4月影响微生物群落结构的关键因子,与群落丰富度和均匀度呈显著负相关;硫杆菌属(Thiobacillus)在低浓度PFOA条件下数量较少,但在高浓度PFOA下数量较高且成为优势菌种,初步证明硫杆菌属是PFOA污染响应的敏感物种,有作为指示微生物的潜质;PFOA在浓度较低时(100 ng·g-1)对微生物群落结构的影响不显著.     

不同植茶年限土壤氮素组分变化及其与环境因子关系

茶园土壤氮素组分变化影响茶园土壤供氮能力和氮素循环.以植茶30、50和70 a的茶园土壤为研究对象,探讨不同植茶年限土壤氮素组分变化特征及其与理化性质和酶活性之间的关系.结果表明：①随着植茶年限的增加,粉粒、全磷、脲酶和过氧化氢酶活性逐渐增加,砂粒、黏粒、pH、电导率、有机碳和蔗糖酶活性逐渐降低,碱性磷酸酶活性先增加后降低,土壤含水量和酸性磷酸酶活性无显著变化.②随着植茶年限的增加,酸解性铵态氮、氨基酸态氮和硝态氮含量显著增加,且茶园土壤全氮、酸解性铵态氮、未知态氮和非酸解氮含量显著高于林地.③全磷、碱性磷酸酶和脲酶是土壤氮素组分变化的主要影响因子.其中,有机氮组分与全磷、碱性磷酸酶活性具有显著相关性,无机氮组分与碱性磷酸酶活性具有显著相关性,全氮与砂粒、粉粒、全磷、脲酶和碱性磷酸酶活性具有极显著的相关性.     

淮河干流大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

2011年3月、6月、9月和12月对淮河干流大型底栖动物群落进行了取样调查,共采集到大型底栖动物4门41科94种。结果分析表明,淮河干流大型底栖动物群落结构具有一定的时空变化。在时间尺度上,生物密度呈极显著的季节性变化(p=0.002),其最大值332.5 ind./m2出现在6月,最小值96.6 ind./m2则出现在9月;生物量的变化趋势与生物密度不同步,其最大值155.8 g/m2出现在9月,最小值40.0 g/m2则出现在3月,且季节性差异不显著。冗余分析(RDA)结果表明,溶解氧、盐度、溶解性总固体、水温和底质类型是影响底栖动物群落结构的主要环境因子。Shannon-Wiener多样性指数的季节性变化不显著,Margalef丰富度指数的季节性差异极显著(p=0.000);自上游至下游,这2个指数的变化规律表现出高度的一致性,其水质评价结果表明淮河干流水质总体上处于中度污染的水平。     

汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其环境驱动因子

为探究汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其与环境驱动因子关系,以铜仁汞（Hg）矿区周边（碧江区坝黄镇、石阡县花桥镇、江口县凯德镇和碧江区川硐镇,分别用BJ、SQ、JK和TR表示）农田土壤为研究对象,分析了土壤理化性质、Hg污染状况、酶活性以及微生物群落结构特征.采用冗余分析（RDA）和相关性网络分析了土壤微生物群落结构与环境因子互作关系.结果表明,研究区土壤存在一定程度的Hg污染,其中,JK和TR属于轻度污染,SQ和BJ属于偏中度污染;TR存在中等潜在生态风险,BJ和JK存在强潜在生态风险,SQ存在很强潜在生态风险.研究区土壤的主要细菌优势菌群包括：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）;主要真菌优势菌群包括：子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）.RDA分析表明,pH、蔗糖酶（SC）和过氧化氢酶（CAT）活性是土壤细菌群落结构组成的主要环境因子,pH、碱解氮（AN）、速效钾（AK）、HCl-Hg、酸性磷酸酶（ACP）和脲酶（URE）活性是土壤真菌群落结构组成的主要环境因子.相关性网络分析表明,pH、AP、HCl-Hg、SC、ACP和CAT是影响土壤Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、厚壁菌门（Firmicutes）、棒状杆菌门（Rokubacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）等细菌群落结构的主要环境因子;而AK、pH、TN、AP、AN、ACP、URE和SC活性是影响土壤Ascomycota、Basidiomycota、Mortierellomycota、球囊菌门（Glomeromycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、红藻门（Rozellomycota）、梳霉门（Kickxellomycota）和Mucoromycota （毛霉门）等真菌群落结构的主要环境因子.     

白洋淀湿地水质与水生物相关性研究

水质与水生物间关系是湿地生态学的研究热点,研究成果可为湿地水生态修复提供科学依据.在白洋淀湿地设置14个采样点,选取9个水质因子、4类11个水生物指标,利用冗余分析(RDA)方法对其进行研究.结果表明,白洋淀湿地水质和水生物相关性显著,前两个排序轴水质与水生物的相关系数分别为0.973和0.821,特征值分别是0.862和0.059.DO、NO₃^--N、SD、TN和TP是影响水生物的主要水质因子,第一排序轴与NO₃^--N和DO显著正相关;第二排序轴与SD显著正相关,与TN和TP显著负相关.比较可知,NO₃^--N、DO对浮游动植物影响显著,特征值占主要水质因子总特征值的89%;SD、TN和TP对底栖动物及大型水生植物影响大,特征值占主要水质因子总特征值的94%.     

青格达湖重金属分布特征及健康风险水平

以青格达湖为研究对象,对45个表层水样中的常规水质指标和As、Cu、Pb、Cr、Cd、Ni等6种重金属进行测定,运用冗余分析法研究重金属-水环境因子中的内在联系,利用Kriging空间插值法探究重金属的分布特征,并采用人体健康风险评价模型进行了健康风险评价。结果表明:(1)青格达湖水体中重金属的含量普遍较低,介于0.001～5.230μg/L之间,符合鱼虾养殖、农田灌溉、娱乐用水等要求。(2)Pb含量呈现由西向东逐渐递减的趋势,Cu含量呈现由北至南逐渐递增的趋势,浓度高值点主要集中在湖区西南沿岸;(3)RDA分析结果表明,电导率对重金属含量分布的影响最大,水温对重金属含量分布的影响最小,pH与Pb、Cr、Cu之间不存在显著相关性,水温、pH值、溶解氧、电导率4个水质因子可解释98.8%的重金属-水环境因子信息;(4)青格达湖水环境总体健康风险水平较低,风险大小仅为国际辐射防护委员会ICRP推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5/a的1/2,非致癌性重金属风险水平比致癌性重金属小5～6个数量级,As和Cr应视为致癌风险决策管理的重点对象。     

北方寒冷地区冻融期河岸缓冲区土地利用结构对河流水质的影响

以松花江哈尔滨段为研究区域,基于2014—2015年哈尔滨市6个国控水质监测断面逐月水质监测数据和2014年秋季ETM遥感数据,通过不同空间尺度和土地利用类型划分,利用冗余分析等方法研究土地利用结构在北方寒冷地区冻融期对河流水质的影响,结果表明:松花江流域哈尔滨段水质状况整体状况一般,氮污染比较严重,融水期COD与BOD_5高于冰封期,冰封期氮、磷含量高于融水期;冻融期河岸带100、200、500、900、1500 m缓冲区这5种尺度下,对河流水质指标影响最显著的土地利用方式为水域和建设用地,影响最大的空间尺度为100 m缓冲区,200 m缓冲区次之.其中建设用地和旱田与除DO以外的任何水质指标呈正相关,水域则与其呈负相关.融水期水质对土地利用结构的响应关系强于冰封期.在冰封期,水域对NH_3-N影响较大呈显著负相关,建设用地对TN影响较大呈显著正相关.在融水期,建设用地对COD影响较大呈显著正相关.在流域管理中,针对植被覆盖率低、建设用地占比高的流域应加强冻融期土地利用管控,合理开发建设用地.