鄱阳湖入湖河口沉积物细菌群落特征

基于高通量测序技术分析了鄱阳湖入湖河口15处沉积物的细菌群落特征.结果发现鄱阳湖入湖河口细菌优势门类为Proteobacteria（32.1%）,Acidobacteria（16.6%）、Chloroflexi（14.4%）、Nitrospirae（8.8%）和Actinobacteria（6.0%）.在属分类水平上相对丰度最高的是norank_Acidobacteria（8.9%）和Nitrospira（8.4%）.根据采样点沉积物细菌群落结构差异,5条主要支流入湖河口可分成赣江-饶河-信江组和抚河-修水组.赣江-饶河-信江组Acidobacteria、Nitrospirae、Gemmatimonadetes和Latescibacteria丰度显著较高;抚河-修水组Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Ignavibacteriae和Deltaproteobacteria丰度显著较高.鄱阳湖主航道下游沉积物细菌群落结构与其它入湖河口差异明显,具有显著较高的Chloroflexi、Aminicenantes和Firmicutes丰度.pH值和有机碳是影响鄱阳湖入湖河口沉积物门分类种群的主要环境因子,pH值是影响赣江-饶河-信江组和抚河-修水组细菌群落结构差异的主要环境因子.以上研究结果有助于从微生物的角度分析鄱阳湖入湖河口生态系统的物质和能量循环机理.     

不同雨强下黄土裸坡水-沙-氮磷流失耦合模拟

采用室内人工模拟降雨试验研究6种雨强3种坡度下黄土裸露坡面水沙及氮磷养分流失规律.结果表明：1）降雨强度与土壤入渗速率,坡面产流产沙量的线性拟合决定系数均大于0.8,有较好的正相关关系;2）25°黄土坡面下：NO₃^--N初始浓度较高,随降雨历时呈波动性减少,具有明显的初期冲刷效应;NH₄⁺-N初始流失浓度由90mm/h雨强下0.6057mg/L增至120mm/h的1.3076mg/L,但其浓度随降雨历时均不断减小;TN流失浓度在雨强为90,105和120mm/h时分别为0.6056,0.8011和1.3076mg/L,随雨强增大而增大;TP初始流失浓度在105mm/h时最大,90mm/h时最小,且不同雨强下TP流失浓度相互交错,不稳定;3）养分流失与坡面产流量具有较强的线性相关性,与产沙量呈显著的幂函数关系.15°坡面时,氮素流失在6种雨强下均以颗粒态为主,平均约占72%,但在雨强增大过程中,颗粒态所占比例先减少后增加;而磷素流失颗粒态所占比例均大于90%,与降雨强度和坡度均没有直接关系.     

Variations in concentrations and bioavailability of heavy metals in rivers caused by water conservancy projects: Insights from water regulation of the Xiaolangdi Reservoir in the Yellow River

Water regulation of the Xiaolangdi Reservoir of the Yellow River was chosen as a case to investigate variations in concentrations and bioavailability of heavy metals caused by water conservancy projects in rivers. Water and suspended sediment (SPS) samples were collected at downstream sampling sites along the river during this period. Concentrations and speciation of Zn, Cr, Cu, Ni, and Pb in water and SPS samples were analyzed, and their bioaccumulation was studied with Daphnia magna. This study indicated that the exchangeable and carbonate-bound fractions of heavy metals in SPS decreased along the studied stretch, and the dissolved heavy metal concentrations increased along the river with 1.6–15 folds. This is because sediment resuspension increased along the river during water regulation, giving rise to the increase of heavy metal release from SPS. The dissolved Zn, Cu, Ni, and Pb concentrations were significantly positively correlated with SPS concentrations, and their increase along the river was greater than Cr. The body burdens of heavy metals in D. magna exposed into samples collected from the reservoir outlet were 1.3–3.0 times lower than those from downstream stations, suggesting that the heavy metal bioavailability increased during water regulation. This should be considered in the reservoir operation.     

高原深水湖泊沉积物重金属背景值研究及潜在生态风险评估

为了解青藏高原湖区典型深水湖泊——羊卓雍错沉积物重金属污染水平及当前生态风险,以表层沉积物为基础,采用参考元素法计算研究区的重金属背景值,并对重金属生态风险状况进行了初步评估.结果表明:①羊卓雍错沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的背景值分别为（27.49±11.39）（22.53±4.74）（15.93±6.44）（28.22±9.68）（11.96±2.34）（0.22±0.11）（0.04±0.03）（11.59±5.29）mg/kg.②羊卓雍错表层沉积物重金属生态风险指数为66.96~227.79,平均值为119.45,各采样点重金属潜在生态风险均处于低风险或中等风险,流域整体处于低风险.③羊卓雍错表层沉积物中8种重金属的潜在生态风险顺序为Hg > Cd > As > Pb > Ni > Cu > Cr > Zn,各重金属生态风险指数范围为0.97~123.25,平均值在1.01~56.67之间,除Hg处于中等风险外,其余7种重金属均处于低风险状态.研究显示,参考元素法可便捷、准确地计算受人类活动影响较小湖泊的沉积物重金属背景值,当前羊卓雍错沉积物中重金属质量分数主要受背景值影响,而人类活动对重金属污染亦有贡献,需适当加强关注.      

样品量对河流沉积物组分分析结果的影响

在完全相同的实验条件下 ,将 GSD-9水系沉积物作为监控样品 ,对河流表层沉积物 (<63 μm粒级部分 )取不同重量进行消化并用 ICP-AES法分析测定主要元素 K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Mn、Ti,分析的准确度大于 94% ,分析结果相对标准偏差小于 5 % ,说明消化过程和分析结果是可信的。通过对四条不同河流黄河、赣江、汾河和辽河沉积物样品量与元素分析结果之间的关系图发现 ,在样品量小于 2 0 mg的情况下 ,总体会造成分析结果较大的波动 ,实验数据很难保证 ,而当样品量达到 2 0 mg以上 ,测定结果逐渐趋于平稳基本呈水平线 ,在 5 0～ 2 5 0 mg之间分析结果最为稳定。因此为了保证测定结果的准确性 ,河流表层沉积物的样品量至少应保证大于 2 0 mg。     

环境监测现场工作流程解析

在监测准备过程中,按照明确监测内容,收集现场资料,制定监测方案,监测人员落实及培训,监测仪器材料准备;在现场监测过程中,按照到达监测现场安顿,现场监测前评估,开始监测采样,监测资料数据收集,样品保存与运输;在监测结束过程中,按照监测结束评估,监测现场恢复,样品及资料交接,返回前最后检查,监测设备交接,进行监测总结等现场监测的基本过程,对环境监测中现场工作流程进行了解释和分析.     

Cd~(2+)、Pb~(2+)在湘江流域河床表层沉积物上的吸附特性研究

以湘江流域河床表层沉积物为吸附剂,用于去除水中Cd~(2+)、Pb~(2+),系统研究了沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附规律,并探讨了其吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后的化学稳定性。结果表明,当2种离子单独存在时,沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)均具有较好的吸附效果;当2种离子同时存在时,由于竞争作用,沉积物对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附量分别减小了约40%和16%。对吸附平衡的溶液进行曝气和用双蒸水清洗吸附饱和的沉积物后,Cd~(2+)、Pb~(2+)的释放比例较小,说明湘江流域河床表层沉积物吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后,其化学稳定性较好。沉积物的SEM、FTIR和XRD分析发现,沉积物结构多孔,表面含有大量—OH、—NH,这些基团在吸附重金属阳离子过程中起重要作用。研究结果表明,湘江流域河床表层沉积物对去除水中的Cd~(2+)、Pb~(2+)有较好的效果,该成果对湘江流域重金属污染控制具有重要参考价值。     

稳定剂增强的土壤原位覆盖抑制河流底泥氮磷释放研究

采用添加稳定剂的方式增强土壤覆盖对氮磷营养盐的抑制效果。以河流黑臭底泥为试验对象,通过底泥培养试验研究了无覆盖层、土壤覆盖、土壤+H2O2覆盖和土壤+KMn O4覆盖对底泥氮磷释放的抑制效果。研究结果表明:与无覆盖组相比,3种材料覆盖都可抑制底泥氮磷的释放。KMn O4的添加会促进含氮有机物的分解,提高土壤中三价铁含量,H2O2会提高水体溶解氧水平;对于氮释放的抑制效果顺序为土壤+H2O2组>土壤组>土壤+KMn O4组,对于磷释放的抑制效果顺序为土壤+KMn O4组>土壤+H2O2组>土壤组。从抑制氮磷释放效果和环保角度综合考虑,土壤+过氧化氢是最佳的覆盖材料。     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.