分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

碧流河水库细菌群落结构特征及其关键驱动因子

为了解碧流河水库细菌群落结构及其多样性变化,探讨环境因子对其的影响,于2016~2017年应用16S r DNA高通量测序技术,分析比较了碧流河水库一年周期内4个季节的细菌群落结构及其多样性差异,使用冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨水体环境因子与细菌群落结构及其多样性的关系.结果表明,全年碧流河水库细菌群落多样性指数(ShannonWiener指数)平均达6.9,冬季夏季春季秋季.序列比对结果显示,除了分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,共发现了细菌44门115纲184目368科865属,优势菌门为变形菌门Proteobacteria 34.16%,蓝菌门Cyanobacteria 24.35%,放线菌门Actinobacteria 13.35%,拟杆菌门Bacteroidetes 12.42%.优势菌门变形菌门中优势菌纲为β-变形菌纲β-Proteobacteria18.34%,优势菌属为unidentified_Chloroplast 17.73%;RDA结果表明不同菌群受环境因子影响不同,悬浮物(TSS)、透明度(SD)、酸碱度(p H)、活性磷(ADP)、溶氧(DO)、总磷(TP)、亚硝酸氮(NO-2-N)为影响群落分布主要的环境因子,其中夏季菌群与NO-2-N、ADP、TP和TSS显著正相关.     

于桥水库沉积物-水界面氮磷剖面特征及交换通量

于桥水库是天津市重要的饮用水源地,但近年来呈现富营养化加重趋势,而其内源负荷及污染分布特征尚不清楚.本研究利用Peeper(pore water equilibrium)技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析于桥水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样分析沉积物中易释放态氮及磷的赋存特征,并利用原柱样静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明:(1)沉积物中活性磷、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分别为0.5~6.5、0.5~10.9、2.2~16.2和0.05~0.6 mg·kg~(-1),在垂直方向随深度增加营养盐含量降低,而在空间分布上差异显著.(2)上覆水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度较低,间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度远大于上覆水,表明于桥水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N具有在0~5 cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.(3)静态释放结果表明,PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N从沉积物间隙水扩散至上覆水中,其释放通量分别为1.1~13.3 mg·(m~2·d)~(-1)和20.6~250.5 mg·(m~2·d)~(-1);NO-3-N交换通量在-20.4~33.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间,NO_2~--N交换通量在-7.4~0.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间.PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N为于桥水库主要的沉积物内源向上覆水释放营养盐,总体释放速率在空间上呈现南高北低、淋河口和水坝前较高的释放特征.与类似研究比较可知,于桥水库沉积物-水界面通量相对较高,表明沉积物是于桥水库上覆水营养盐的重要来源.     

周村水库主库区水体热分层形成过程中沉积物间隙水DOM的光谱演变特征

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外-可见光谱技术,对周村水库热分层形成过程中沉积物间隙水中溶解性有机物(DOM)的垂向分布及光谱特性进行分析.结果表明:周村水库沉积物间隙水DOM的紫外-可见吸收光谱吸收系数的变异系数在-400%~400%之间,表明其性质在不同深度上存在差异; E2/E3变化说明随着热分层的形成,富里酸所占DOM的比例也随之升高; E3/E4 3. 5以及SR 1表明DOM为生物源,以富里酸为主;荧光光谱中出现了类富里酸峰(C1、C3)、类蛋白峰(C2、C5)和类腐殖酸峰(C4、C6);类富里酸以及类蛋白是DOM的主要构成组分; DOM总荧光强度、各组分荧光强度随着热分层形成过程呈下降趋势,垂向间和采样点的分布差异明显;热分层形成过程中水库沉积物间隙水的高BIX、FI、β:α以及低HIX,表明沉积物间隙水DOM以生物活动的内源为主,具有低腐殖化,强自生源特征.     

水库热分层期沉积物中有机物特性及对好氧反硝化细菌脱氮的影响

本研究以水源水库热分层期沉积物中有机物为研究对象,在分析其相对分子质量分布和有机物荧光特性的基础上,探究了沉积物中有机物为碳源时,好氧反硝化细菌的脱氮效能、细菌生长及碳去除性能.结果表明：①水源水库在热分层期,沉积物中相对分子质量>100×10³的有机物所占比例较高;同时相比于不同月有机物的相对分子质量分布,7月时沉积物中相对分子质量大的有机物所占的比例最低（44.62%）,显示出较小的相对分子质量;②水源水库沉积物中有机物由陆地类腐殖质组分C1（250 nm,425 nm）、类色氨酸和氨基酸物质C2（230 nm/280 nm,322 nm）和传统微生物类腐殖质混合物C3（250 nm,340 nm）所组成,其中色氨酸和氨基酸类的物质（组分C2）所占比例较高,同时在7月时显示出较大的总荧光强度;③好氧反硝化过程中,5月有机物显示出较好的作为电子供体的特征,而7月的有机物却表现出较好的作为能源物质的性能,同时使得好氧反硝化细菌WGX-9显示出较高的氮去除特性;④相比于天然有机物、藻类有机物和实际水源水库水,沉积物中有机物作为碳源时可以较好地促进菌株WGX-9的好氧反硝化脱氮效能.本文阐明了水源水库热分层期沉积物中有机物特性及对好氧反硝化细菌的影响,将为微污染水体氮污染控制工程提供依据.     

喀斯特山区水库底泥养分与重金属的含量特征——以阿哈水库为例

为摸清喀斯特山区阿哈水库底泥的养分情况和重金属污染状况,评价底泥农业资源化利用潜力,根据水库地形地貌、入库河流和出库口分布等特点,采集0~100 cm深度的底泥样品12个,分析和评价了阿哈水库底泥的养分状况及重金属污染水平。结果表明:底泥的有机质、总氮、总磷和总钾平均质量比分别为92.25 g/kg、3.35 g/kg、0.76 g/kg和14.18 g/kg,对照全国第二次土壤普查有关标准,有机质和总氮处于很高水平,总磷处于中上水平,而总钾处于中下水平,各养分指标的变异系数为25.49%~41.06%,空间差异较强;底泥Cr、Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn的平均质量比分别为104.86 mg/kg、1.12 mg/kg、75.87 mg/kg、26.68 mg/kg、0.27 mg/kg、59.53 mg/kg和164.65mg/kg,均高于贵州省土壤重金属背景值、贵州表生沉积物背景值和全国水系沉积物平均值,各重金属元素的变异系数为31.41%~132.34%,具有很强的空间变异性;以《食用农产品产地环境质量评价标准》为评价标准,底泥重金属內梅罗综合污染水平和潜在生态危害程度均为中等,且Cd的贡献最大。综上,阿哈水库底泥养分丰富,但污染较严重,不适于耕地利用,可考虑用于园林绿地。     

水库温室气体排放及其影响因素

水库是温室气体的一个重要排放源.探讨水库温室气体排放及其影响因素有利于精确估算水库温室气体排放量、减少水利工程与水电开发过程中水库温室气体排放.本文阐述r水库中温室气体的产生机制.总结了水库温室气体的3个排放途径:水库自然排放、水轮机和溢洪道、大坝下游河流,从水库特征、气候、水体pH值、水库中植被状况等角度深入探讨了水库温室气体排放的影响因素.最后,重点分析了水库温室气体排放的空间异质性以及研究结果不确定性的产生根源,并对今后的研究重点进行了展望.     

大伙房水库周边环境污染现状及治理措施探讨

根据对大伙房水库周边环境污染现状的调查,针对存在的环境污染问题,提出了建立生活污水处理厂、生活垃圾处理厂以及入库河流综合治理、畜禽粪便治理、第三产业污染治理、面源污染治理的建议措施。这些措施的实施可大大降低水库周边一级、二级保护区内的面源污染,有效减少入库河流中的污染物,全面提高大伙房水库水质安全。     

基于污染损害指数法的深圳水库水质评价与分析

采用基于污染损害指数的普适公式,计算各种污染物的污染损害分指数,并利用广义模糊对比法对分指数进行赋权,求出水质综合污染损害指数。将该方法应用于深圳水库2001年至2007年的水质评价,并对水质变化原因进行了分析。研究结果显示,近7年来深圳水库水质综合污染损害指数从52．61降至9．70,水质类别由Ⅴ类上升至Ⅲ类,呈现明显改善趋势,表明系列治理工程和管理措施成效较为显著。污染损害指数法能够客观反映水体质量状况,使用方便,值得推广。     

水库出流对水库环境容量的影响研究

水库的出流是影响水库流场的重要因素,也是影响水库水环境容量的重要因素。文章以某水库为例,利用计算流体力学及水质计算软件计算了水库在不同泄流宽度下出流的流量,并根据不同泄流宽度下水库的流场和浓度场计算了对应的水库环境容量值,分析了出流宽度、出流流量和水环境容量三者之间的关系。