Zn2+对藻类生物膜生长生理特性影响研究

利用自制的简易生物膜反应器,在3500 lx的光照和14∶10的光暗比下,以Zn2+为模式重金属,利用模拟氮磷废水驯化培养鞘藻（Oedogonium sp.）使其形成藻类生物膜,研究不同Zn2+浓度对鞘藻形成的藻类生物膜生长及生理特性的影响。综合考虑藻类对Zn2+的耐受范围,选定模拟氮磷废水中Zn2+5个质量浓度水平：1.0、3.0、5.0、10.0、20.0 mg·L-1,定时从反应器中取一定量的藻类生物膜,测定以下生理生化指标：叶绿素、超氧化物歧化酶（SOD）、硝酸盐还原酶（NR）、蛋白质及胞外多聚糖,并以藻细胞干质量为基准。研究结果表明：藻类生物膜对Zn2+有一定的耐受性,且质量浓度为5 mg·L-1的Zn2+对藻类生物膜的生长有明显的促进作用,但当质量浓度增大至20 mg·L-1时,藻体大量死亡,藻类生物膜生长明显受到抑制。Zn2+质量浓度为3 mg·L-1的实验组对鞘藻的叶绿素含量有明显的促进作用,而当Zn2+质量浓度为20 mg·L-1时,鞘藻内的叶绿素含量明显减少。不同Zn2+质量浓度对鞘藻的生理生化指标也表现出不同的作用,其中SOD含量随着Zn2+质量浓度的升高明显受到抑制;10 mg·L-1的Zn2+对NR有明显的促进作用;各实验组蛋白质含量在实验初期均有增加,但随之又均有降低;在实验前2 d,20 mg·L-1的Zn2+对胞外多聚糖有明显的促进作用,其含量为对照的1.4倍。以上现象均表明藻类生物膜在重金属的作用下其生长代谢会发生一定的变化,使藻类生物膜能够在一定重金属浓度范围内较好地生长,为藻类生物膜的进一步利用奠定理论基础。     

不同浓度藻类水华对两种沉水植物的影响

为了研究藻类水华对沉水植被恢复的影响,通过模拟不同浓度的藻类水华,开展了篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）和伊乐藻（Elodea nuttallii）在不同浓度藻类水华下（0,6.25×10⁸,2.5×10⁹,10¹⁰cell/L）的生长和生理试验.结果表明,低浓度（6.25×10⁸cell/L）处理组中伊乐藻的干重显著低于对照组,而藻浓度达到10¹⁰cell/L时,篦齿眼子菜的干重才显著低于对照组.与其它处理组相比,在藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的株高最矮,而伊乐藻的株高最高.叶绿素荧光特性表明藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的光合活性从0.77降低至0.50,而伊乐藻的光合活性无显著性变化,在0.72～0.79之间波动.沉水植物的抗氧化酶活性在藻类水华胁迫环境下先增加后降低.这表明,藻类水华对水生植物的生长影响有差异性;水体中过高的藻浓度会影响植物的抗性生理.沉水植物能忍耐短期低浓度的藻类水华胁迫,但是长期高浓度的藻类水华会严重影响沉水植物的生长,进而影响水生植被的恢复.     

基于大型底栖动物摄食群上的生态质量评价

基于2011年5月和9月航次获取的大型底栖动物和环境数据,采用建立在功能摄食群上的摄食均匀度指数（the feeding evenness index,j_FD）并辅以建立在群落结构指标上的多元AZTI海洋生物指数（Multivariate AZTI Marine Biological Index,M-AMBI）评价渤海湾生态质量状况.本研究将所有大型底栖动物划分为5个摄食群,但2个航次均未发现植食者.从物种丰富度的角度看,碎屑食者和肉食者占比最高;从栖息密度的角度看则是浮游生物食者占比最高,而杂食者则在上述两个指标中均占比最低.摄食均匀度指数值大都低于0.60,说明研究区大部分海域的大型底栖动物群落受到不同程度的干扰,生态环境质量较差,这可能与该海域所受到的人为干扰如陆源排污、围海造陆有关.与M-AMBI相比,二者指示的渤海湾生态质量状况基本一致,且均能敏感地响应渤海湾近岸河口至离岸海域的环境压力梯度.总体上来讲,j_FD适用于评价渤海湾的生态质量状况.     

藻类有机质的组成结构对菲和壬基酚生物吸附的影响

对不同来源藻及其有机级分进行元素分析,利用高级核磁共振技术(multi/CP13C NMR)来准确地定量其有机官能团,并研究它们对菲和壬基酚的生物吸附行为和机理。结果表明游离脂和非水解有机碳级分对菲和壬基酚有最高的吸附能力,其吸附容量与脂肪结构呈极显著的正相关,而与极性官能团呈极显著的负相关;而且对壬基酚的吸附容量都大于对菲的吸附容量,可以用专性作用(如π-π键作用和氢键作用)来解释。     

太子河流域大型底栖动物功能摄食类群与环境要素的关系

根据2009年8月太子河流域野外调查数据,分析了大型底栖动物的5个主要功能摄食类群的组成,包括直接收集者(gc)、捕食者(pr)、过滤收集者(fc)、撕食者(sh)和刮食者(sc),研究结果表明,太子河大型底栖动物以gc为主,占底栖动物总个体数的85.5%,其次为fc、sh、sc和pr,分别占总个体数的6.0%、3.0%、5.5%和0.0%,并且gc对人为干扰的耐受性较强,pr、sh、sc对环境条件变化较为敏感.通过5种功能摄食类群的相对丰度与水质因子相关分析,分析结果表明,海拔、水温、电导率、总氮、硝态氮、亚硝态氮与gc相关性较大;而海拔、水温、电导率、pH值、总氮、亚硝态氮与pr、sc和sh相关性较大.将土地利用格局与5种功能摄食类群进行逐步回归分析,结果表明,农田和河滩对gc影响显著;而农田对pr、sc和sh影响显著.     

“气浮-多面球-膜”集成工艺处理微污染湖泊水

采用“气浮-多面球-膜”集成装置处理高藻、低浊、有机物浓度较高的某微污染湖泊水,进行为期3个多月的小试试验,重点关注该集成工艺对有机物和藻类的处理效能。试验结果表明,该工艺能够有效去除有机物和藻类,对浊度、色度、嗅味、COD、氨氮、叶绿素a的平均去除率分别为97.8%、81.7%、71.4%、71.9%、61.4%和94.6%。膜单元对浊度的去除发挥主要作用,对浊度的平均去除率为56.7%。气浮单元对藻类、色度和嗅味的去除均发挥重要作用,对上述3项水质指标的平均去除率分别为73.5%、45.3%和50.1%。气浮和多面球生物处理单元对COD和氨氮的去除均发挥重要作用,气浮单元对COD和氨氮的平均去除率分别为30%、29.5%,多面球生物处理单元对COD和氨氮的平均去除率分别为30.8%、25.2%。     

牡丹江中游底栖动物分布及其与栖境因子的关系

2013年秋季对牡丹江中游的3条河流(牡丹江、蛤蟆河、卧龙溪)150km河段进行大型底栖动物野外采样,共采集到大型底栖动物18种,隶属于3门5纲11目16科,其中昆虫纲(Insecta)、腹足纲(Gastropoda)和寡毛纲(Oligochaeta)物种居多.通过典范对应分析(CCA),研究大型底栖动物群落结构与主要的栖息地环境因子之间的相关关系,并通过香农-威纳(Shannon-Wiener)指数等生物多样性指数分析评价河流等级对物种多样性的影响.研究表明,流速、溶解氧、底质中的砾石含量是牡丹江中游影响大型底栖动物分布的关键栖息地环境因子,河流等级对底栖动物群落结构有一定影响,牡丹江干流底栖动物物种多样性高于支流,平均生物密度低于支流,且河流间等级差距越大,差异越显著.     

庙岛群岛南部海域大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系

为了解庙岛群岛南部海域大型底栖动物群落结构特点及其与环境因子的关系,于2012年11月和2013年2月、5月、8月(分别代表秋季、冬季、春季、夏季)进行了4个航次的采样,分析了大型底栖动物群落结构及其与水深、水温、透明度和MD(沉积物中值粒径)、w(OM)(OM为有机质)、w(Chla)(Chla为叶绿素a)、w(Pha)(Pha为脱镁叶绿酸)等环境因子间的关系. 结果表明:调查共发现大型底栖动物164种,其中环节动物多毛类82种,节肢动物甲壳类39种,软体动物29种,棘皮动物9种,其他类群动物5种;季节上表现为夏季>冬季>春季>秋季. IRI(相对重要性指数)计算结果表明,不同季节的优势种存在差异,但主要优势种大多为环节动物多毛类;其中,秋季最主要的优势种为彩虹明樱蛤(Moerella iridescens),其IRI为4 280;冬季和春季均为梳鳃虫(Terebellides stroemii),IRI分别为1 092和435;夏季为刚鳃虫(Chaetozone setosa),IRI为542. Spearman相关分析表明,底栖动物丰度和沉积物含水率呈显著正相关(P<0.05);生物量与σi(沉积物分选系数)、w(OM)呈显著负相关,而与水深呈极显著正相关. MD、透明度、w(Pha)组合可以很好地解释研究海域不同底栖动物群落结构的差异.      

乌江主要支流夏季底栖动物群落组成及其与汞污染的相关性

对贵州省境内乌江流域的16条主要支流进行了底栖动物调查,共获底栖动物78种,分别隶属于4门7纲17目39科,密度为22～21 712 m-2. 瓮安河及其下游各支流底栖动物的种类和数量较丰富,上游各支流的种类和数量则较少. 从群落相似性看,上游支流以节肢动物占优势,群落组成较相似,中下游支流以软体动物占优势,群落组成差别较大. 以HAKANSON的潜在生态危害系数法进行评价,结果表明,流域中底泥汞生态危害程度表现为轻微、中等或强度危害. 底栖动物物种数和密度与底泥汞的潜在生态危害系数均呈负相关关系,但相关性不显著(R分别为-0.32和-0.12,P＞0.01),因此,流域汞污染对底栖动物的影响还有待进一步研究.      

长江口崇明东滩底栖动物在不同类型沉积物的分布及季节性变化

研究分析崇明东滩沉积物类型对底栖动物种群生长的限制和底栖动物对不同类型沉积物的选择性.结果表明,砂质的低潮滩较适宜双壳类底栖动物的生长,在四季里,栖息在低潮滩的双壳类底栖动物占整个潮滩双壳类数目的比例分别高达73.4、66.4、98.5和96.9%;相反,腹足类底栖动物适宜生长在高潮滩的粘土质粉砂,四个季度中分别有77.5、64.4、69.3和92.4%的腹足动物栖息在高潮滩;甲壳类多栖息在高、中潮滩,但在9月份,由于正是蟹类的生殖季节,低潮滩的甲壳动物却占有了相当的比例,约51.6%.并以食悬浮物底栖动物和食底泥动物的分布丰度对沉积物粒径分别做回归性分析,得到方程分别是y＝39.496x-790.07（r＝0.9223）, y＝-127.27x＋6037.7（r= 0.9489）.