应用大型底栖无脊椎动物评价常州市“清水工程生态修复”示范河道的研究

通过连续两年对常州市19条"清水工程生态修复"示范河道大型底栖无脊椎动物(以下简称底栖动物)的调查,了解市区河道底栖动物群落现状及发展趋势,同时从底栖动物群落多样性的角度评价各河道生态修复的效果,并利用污染生物效应指数(BPI)评估河道水质及生态变化发展趋势。结果发现,各调查河道底栖动物群落结构和多样性的指标与污染生物效应评价结果相互印证,保持高度一致性。2011年各河道的底栖动物群落结构完整性、种群多样性均较2010年有所提升,BPI则较2010年有所下降。说明在这些河道实施的生态修复工程具有一定成效,有望实现城市河道水体生态循环系统的全面恢复。     

江苏省不同营养状况湖泊底栖动物群落结构与多样性比较

为了解江苏省湖泊底栖动物群落结构和多样性并研究其对水环境质量变化的响应,于2012年春秋两季对江苏省16个湖泊51个采样点湖泊底栖动物群落结构与多样性以及湖泊综合营养状态指数进行调查,分析水质指标与底栖动物指数间Pearson相关关系。结果表明,江苏省16个湖泊营养状态指数范围为35.5~66.4,其中约81.2%的湖泊处于轻度-中度富营养状态,表明水质从好到中度污染;湖泊底栖动物优势种为寡毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri),优势度为13.0%;香浓多样性指数(Shannon-Wiener diversity index)范围为0.00~2.20,级别范围由极贫乏到较丰富状态,表明水质污染程度从重度到轻度污染。从全省尺度看,水质评价结果与生物学(香浓多样性指数、Pielou均匀度指数和Biotic Index(BI)指数)评价结果存在一定差异。与历史数据相比,江苏省湖泊底栖动物清洁敏感物种减少甚至消失,总体群落结构趋于小型化。16个湖泊水体总氮和总磷与底栖动物密度呈显著负相关,而综合营养状态指数与底栖动物指数(香浓多样性指数、Pielou均匀度指数和BI指数)间关系不显著。上述研究结果表明综合营养状态指数无法完全客观反映湖泊水生态健康状况,因此需要综合水质、水文、水生生物、生境状况等因素发展新的评价指标体系。     

处理畜禽废水的序批式生物膜反应器中的细菌多样性

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理畜禽废水,在室温(9～18℃)下,采用8 h/周期、交替停曝气的模式运行,控制曝气阶段DO浓度在2 mg/L,可实现明显的亚硝酸盐积累,氨氮及总氮的去除率分别可达(95.1±0.8)%和(87.2±0.6)%。为揭示SBBR中细菌种群构成及其动态变化规律,采用PCR-DGGE技术进行了细菌多样性分析,并构建了系统发育树,结果表明:与接种污泥相比,驯化期生物膜中细菌种群丰富度未发生明显变化,运行期交替曝气、停曝模式有助于提高生物膜中细菌的多样性指数,但受运行模式及氨氮负荷变化影响,运行期氨氧化菌多样性指数略低于驯化期;生物膜内存在一些具有反硝化功能的变形菌和特殊的氨氧化细菌,在本实验条件下未发现厌氧氨氧化菌,说明主要脱氮机理为同时短程硝化反硝化。     

有机碳源条件下厌氧氨氧化SBBR中的微生物多样性

研究有机碳源对SBBR厌氧氨氧化菌群等微生物的影响。采用16S rDNA序列与PCR-DGGE分析技术相结合的方法,对稳定运行的反应器内的活性污泥和生物膜样品,进行细菌多样性图谱分析,同时采用巢式PCR-DGGE技术对浮霉状菌属(Planctomycetes)细菌进行分析。结果表明,在有机碳源反应系统细菌条带数和多样性指数均高于无机系统,与活性污泥相比,生物膜表尤为明显。当进水不含有机碳源时,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB),厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,ANAMMOX)为优势功能菌;当进水含有机碳源时,系统中存在的AOB以亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)为优势菌群,同时存在反硝化菌,如索氏菌(Thauera sp.)以及厌氧氨氧化菌,它们共同作用完成N的去除。此外,与无机碳源系统相比,有机碳源的存在,有利于浮霉状菌的积累,但压缩了ANAMMOX的生存空间。本研究可为厌氧氨氧化工艺处理低C/N比有机废水提供了理论依据。     

Insights into the structural and conformational requirements of polybrominated diphenyl ethers and metabolites as potential estrogens based on molecular docking

PBDEs and their metabolites are of concern due to their increasing concentrations in the environment and their toxic effects. Knowledge about the toxicological mechanisms of PBDEs and metabolites is urgently needed for further screening. The objective of the present study was to explore the structural and conformational requirements of PBDE compounds as human estrogen receptor alpha (hERα) agonists, and further screened out hERα agonists from PBDE compounds. Molecular docking and postdocking analysis were adopted to attain the aim. The obtained results revealed that PBDEs can be primarily screened for their estrogenicity using score values, hydrogen bonds interaction with amino acid residues Glu353 and/or Arg394 might be important for HO-PBDEs’ estrogenicity. For most MeO-PBDEs, hydrophobic interaction might be the key factor affecting their estrogenic activity. The current study suggested that molecular docking and postdocking analysis can serve as an efficient pre-screening technique for identifying potential estrogens.     

Nitrogen Saturation of Terrestrial Ecosystems: Some Recent Findings and Their Implications for Our Conceptual Framework

The consequences of nitrogen (N) enrichment for terrestrial and freshwater ecosystems are of increasing concern in many areas due to continued or increasing high emission rates of reactive N. Within terrestrial ecosystems various conceptual frameworks and modelling approaches have been developed which have enhanced our understanding of the sequence of changes associated with increased N availability and help us predict their future impacts. Here, some recent findings are described and their implications for these conceptual frameworks and modelling approaches discussed. They are: (a) an early loss of plant species that are characteristic of low N conditions as N availability increases and a loss of species with high N retention efficiencies (so called N ‘filters’), (b) suppression of microbial immobilisation of deposited due to increased availability in the early stages of N saturation, (c) the early onset of leaching due to these changes (a and b above) in both plant and microbial functioning, (d) reduced sensitivity of vegetation to N additions in areas with high historical N deposition, (e) delayed changes in soil C:N changes due to increased net primary productivity and reduced decomposition of soil organic matter. Some suggestions of early indicators of N saturation are suggested (occurrence of mosses; ratio in surface soils) which indicate either a shift in ecosystem function and/or structure.     

突发环境污染事件对湖泊浮游动物的影响

中国北方某地空难对某湖泊浮游动物的种类、群落结构、优势种和个体密度及其空间分布产生了重要影响.基于浮游动物的水质生物学评价显示:①该湖泊有浮游动物24种,其中原生动物9种,优势种为累枝虫;轮虫7种,优势种为萼花臂尾轮虫;枝角类4种,优势种为直额裸腹;桡足类4种,优势种为直刺北镖水蚤;浮游动物优势种多为α-中污带或β-中污带的指示种类和富营养化指示种类. ②浮游动物个体密度(4 770 L-1)较小且分布不均匀,空难事故发生地及其附近区域的种类数和个体密度均为最低值,桡足类在其中4个样点没有出现. ③浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数略高于1,结合浮游动物个体密度、群落结构、优势门类和种类,可以认为该湖泊水体污染和富营养化程度比较严重,这一结果与该湖泊水质理化评价结果(1.030 5)基本一致.      

民勤绿洲退耕地土壤微生物群落结构与功能多样性特征

为明确退耕阶段对土壤微生物群落结构和功能的影响,选取3个不同退耕阶段的荒漠绿洲区土壤为研究对象,通过宏基因组测序技术来研究不同阶段退耕地中土壤微生物群落的结构和功能多样性特征.结果表明,3个阶段退耕地土壤中放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的相对丰度存在显著差异,为优势菌门.与退耕前期相比,退耕修复后期增加了群体感应、卟啉与叶绿素代谢、泛酸盐和辅酶A生物合成以及苯乙烯降解的功能基因比例,且相对丰度存在显著差异（P<0.05）,表明不同退耕阶段改变了土壤微生物群落营养循环与能量代谢的功能潜力.RDA结果表明电导率（EC）、速效钾（AK）和全氮（TN）对土壤微生物功能组成具有显著影响,其中EC对微生物功能组成的影响最大.不同退耕阶段对土壤微生物群落结构和功能组成多样性具有显著影响,在民勤绿洲退耕地生态修复中,微生物群落结构和功能组成对不同阶段的土壤修复敏感性可综合相关指标进行考虑.     

太岳山不同林龄人工油松林土壤微生物特征

油松（Pinus tabuliformis Carr.）具有保土保肥和改善水土流失的作用,是黄土高原地区植被恢复中广泛使用的树种.为了探究土壤微生物多样性和群落结构对人工油松林演替的响应及其环境因子驱动机制,以太岳山脉潘家山10、20和30 a人工油松林土壤为研究对象,基于野外采样、室内理化分析和高通量测序等手段,分析不同林龄表层和亚表层土壤微生物群落结构、多样性及其与土壤理化性质之间的关系.结果表明：(1)30 a的人工油松林演替显著改变了土壤养分状况. SOM、TN、NH4+-N、NO3--N、AP和AK均随演替的进行显著升高;TP和TK含量随演替年限逐渐降低.(2)不同林龄油松林土壤真菌的优势门为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门,细菌的优势门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.(3)油松林土壤微生物中细菌占绝对优势,真菌和细菌拷贝数随林龄增加均显著增加,30 a油松林土壤真菌拷贝数和细菌拷贝数分别是10 a油松林的6.61倍和2.55倍.(4)随着林龄增加,土壤真菌多样性显著下降.属水平上,子囊菌门中青霉菌属相对丰度大幅下降,达21.07%,担子菌门中红菇属相对丰度...     

宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌海拔分布特征

研究农田土壤微生物多样性、结构与功能的海拔分布特征及其影响因子,对保护农田生态系统生物多样性具有重要意义.利用高通量测序技术对宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落结构和代谢功能沿海拔分布特征及其对土壤理化性质的响应进行分析.结果表明:①土壤细菌Alpha多样性指数与海拔呈显著负相关,沿海拔呈现先降低再略升高的变化趋势.②变形菌（Proteobacteria）、放线菌（Actinobacteria）和酸杆菌（Acidobacteria）等7个菌门为优势菌群,其中5个菌群在海拔间具有极显著性差异.③二级分类水平上包括膜运输、碳水化合物代谢和氨基酸代谢等36个细菌代谢功能,其中22个在不同海拔间具有显著性差异,12个具有极显著性差异.④Pearson相关分析表明,土壤含水量、容重、pH和碳氮比对细菌Alpha多样性影响最为显著,总有机碳、全氮和全磷等土壤养分对细菌Beta多样性具有显著影响.⑤Mantel分析表明,门水平细菌群落结构受土壤含水量、总有机碳和碳氮比影响,细菌代谢功能与土壤pH、总有机碳、全氮、全磷和碳氮比均有显著相关性.方差分解分析显示土壤含水量对群落结构解释度最高,pH对代谢功能解释度最高.由此可知,土壤含水量和pH是影响宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落组成和代谢功能的主要土壤因子.