复合填料ANAMMOX系统脱氮效能及微生物群落研究

为实现厌氧氨氧化菌(AnAOB)的高效富集,于第26天和第95天在反应器内分别添加活性炭填料和组合填料,构建复合填料ANAMMOX (anaerobic ammonium oxidation,厌氧氨氧化)系统. 通过测定进出水NH₄+-N、NO₂?-N和NO₃?-N浓度变化,考察在不同时期添加填料对反应器脱氮效能的影响,并运用16S rRNA高通量测序技术考察污泥的微生物多样性和群落结构变化情况. 结果表明:①经过160 d的运行,成功构建了具有良好抗冲击负荷能力的复合填料ANAMMOX系统,且其稳定运行期间,TN容积负荷(NLR)和TN去除负荷(NRR)分别可达0.97和0.83 kg/(m3·d),化学计量比接近理论值1∶1.32∶0.26. ②复合填料ANAMMOX系统促进了AnAOB的富集,污泥颜色由初始的黑色逐渐转变为红褐色,并出现ANAMMOX颗粒污泥,复合填料表面有大量AnAOB聚集形成了红色生物膜. ③第160天时,AnAOB在系统中处于主导地位. 门水平分析发现,浮霉菌门的相对丰度由0.77%提至33.17%,绿弯菌门的相对丰度从9.17%提至22.65%,其他菌门的相对丰度降低;属水平分析发现,ANAMMOX菌种Candidatus jettenia和Candidatus brocadia的相对丰度分别为30.56%和1.93%. 研究显示,复合填料ANAMMOX系统可以维持反应器稳定的脱氮效率,同时能实现AnAOB的高效富集.      

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

沙质农田作物不同间作采收模式休耕期的防风效应

油沙豆(Cyperus esculentus)是集粮、油、牧、饲于一体的高利用价值新兴经济作物,在我国沙区调整种植结构及沙化土地改良中有重要作用. 油沙豆茎块在采收过程中易破坏表层土壤、引发风蚀,因此,探究油沙豆防风阻沙的保护性耕作模式是实现油沙豆在沙区种植的重要前提. 本文基于乌兰布和沙漠油沙豆农田现有间作模式,通过风洞模拟试验,探究不同风速下6种间作模式(2种间作作物×3种带间距)的防风蚀效果. 结果表明:①不同带间距模式在各风速下的风速廓线均呈对数形式,粗糙度随带间距的增加而减小. ②间作作物对垂直流场结构分布特征有显著影响,间作玉米各带间距模式近地表风速均低于当地起沙风速(6 m/s);间作向日葵各带间距模式近地表风速均高于起沙风速,约为9 m/s. ③风速对各间作模式的防风效能具有显著影响,防风效能随风速的增大呈减小趋势. ④间作带的防风效能随带间距的增加而减小,表现为带间距8 m>带间距16 m>带间距24 m. 间作玉米模式的防风效能大于间作向日葵模式,其中,玉米带间距8 m及16 m的模式其近地表防风效能均大于50%,是油沙豆农田防风阻沙的最优模式. 研究显示,考虑到农田的经济效益,带间距16 m的间作玉米模式是油沙豆农田兼顾生态效益和经济效益的最优间作模式.      

不同氮肥策略对汞污染土壤修复效果的影响

为明确不同施氮肥策略对汞污染土壤的改良效果及其对土壤细菌群落的影响作用,该研究选取受汞污染的酸性土壤(G)和碱性土壤(S)为研究对象,分别设置未施肥空白对照（GK、SK）、仅施速效氮肥（GA、SA）、仅施缓释氮肥（GS、SS）以及生物炭配施缓释氮肥（GB、SB）8种实验处理,基于盆栽实验,探究各处理对汞污染土壤的改良作用、微生物群落的影响,并进一步明确对作物安全的作用效果。结果表明,与GK、SK相比,施肥使汞污染土壤中汞含量分别降低了20.47%～81.60%（酸性）与23.38%～75.74%（碱性）;与GA、SA相比,GS、SS处理中,土壤中汞含量分别显著降低了75.96%、69.86%;值得注意的是,生物炭配施处理（GB、SB）对汞污染土壤的改良效果与仅缓释氮肥（GS、SS）处理之间并无显著差异。生物炭配施缓释氮肥处理与其他各处理相比,对原土壤微生物群落结构影响显著,其中,酸性土壤的微生物丰度增加了6.23%,多样性下降11.36%,而碱性土壤中二者均呈下降趋势,分别下降了17.69%、16.81%。对韭菜中汞含量的研究发现,各施氮肥处理中,酸性土壤的可食用部分与根部的汞含量分别下降20.38%～66.46%、20.76%～35.22%;而在碱性土壤中,仅配施处理中作物的可食用部分与根部中的汞含量显著下降,与仅缓释氮肥相比显著下降,分别为45.05%、28.15%。根据Spearman相关性分析金属汞、pH和有机质是影响细菌群落的重要因子。由此可得,施缓释氮肥是降低汞污染土壤的最佳策略,而生物炭配施缓释氮肥在有效改良土壤汞污染（尤其酸性土壤）的同时,显著提高了土壤中细菌的丰度,降低作物中汞含量。该研究在为汞污染土壤改良提供理论依据的同时,探究了缓释氮肥及其与生物炭配施的作用效果。     

2016－2019年夏季长江口海域大型底栖动物群落结构的变化及其原因分析

笔者于2016－2019年夏季对长江口海域进行了4个航次的生态环境调查,分析了大型底栖动物群落结构的现状及变化,并对其变化的原因进行了探讨。结果表明,2016－2019年夏季调查海域大型底栖动物的种类数量、丰度、生物量和多样性指数均呈现一定程度的下降。大型底栖动物的种类由2016年的38种下降为2019年的15种;丰度由189.88 ind/m2下降为81.25 ind/m2;生物量由11.60 g/m2下降为5.33 g/m2;多样性指数由1.72下降为0.72。中蚓虫（Mediomastus sp.）、索沙蚕（Lumbrinereis sp.）等为调查海域的主要优势种,多毛类为主要的优势类群。相关性分析表明,富营养化加重和浮游植物初级生产力的下降,是2016－2019年夏季长江口海域大型底栖动物数量和群落结构发生变化的主要原因,而底层低氧以及沉积物底质的变化也对大型底栖动物的群落结构产生了一定的影响。     

辽宁营口滨海湿地春季迁徙期水鸟现状评价

2016－2020年连续对营口滨海湿地春季迁徙期水鸟种类和数量进行了调查监测。5年的长期调查监测共记录到水鸟4目8科39种,其中鸻鹬类、鸥类及雁鸭类（共占记录物种总数的92.31%）是构成营口滨海湿地春季迁徙期水鸟的主要类群。年际间水鸟种类和数量总体呈增加趋势,翘鼻麻鸭（Tadorna tadorna）、斑尾塍鹬（Limosa lapponica）、黑尾塍鹬（Limosa limosa）、大杓鹬（Numenius madagascariensis）、环颈鸻（Charadrius alexandrinus）、黑腹滨鹬（Calidris alpina）6种优势种处于动态变化之中。记录到的39种水鸟都被列入国内外有关保护条例,且分布达到全球种群评估数量1%的濒危大杓鹬、易危黑嘴鸥（Saundersilarus saundersi）、翘鼻麻鸭、环颈鸻、黑尾塍鹬、斑尾塍鹬、黑腹滨鹬7种水鸟,表明营口滨海湿地及水鸟具有国际重要保护价值。为更好地保护营口滨海湿地水鸟及其栖息地,建议尽早在目前未受保护的营口滨海湿地新建国家公园、自然保护区或自然公园,或纳入生态保护红线;并将营口滨海湿地申报列入《国际重要湿地名录》。     

基于简化基因组测序的三门湾海域无脊椎动物的遗传多样性分析

本研究通过简化基因组测序（2b-RAD）技术,对浙江省三门湾海域定居性优势无脊椎动物（哈氏仿对虾、口虾蛄、脊尾白虾、三疣梭子蟹、曼氏无针乌贼、棒锥螺和牡蛎）进行遗传结构和遗传多样性分析,以评估三门湾海域水生无脊椎动物资源现状,并为渔业可持续发展提供物种遗传资源监测依据。7个物种共获得12336～108139个SNP位点,变异位点比例为0.168%～1.571%。遗传分析结果显示,7个物种的平均核苷酸多样性（Pi）为0.147～0.306,平均观测杂合度（Ho）为0.142～0.289,多态信息含量（Polymorphism Information Content,PIC）为0.124～0.234,个体间平均遗传距离为0.118～0.246。本研究表明,三门湾水域7种代表性无脊椎动物中,生物群体变异位点比例较低,遗传多样性水平较低,且相同种群个体间的遗传分化较小, 结合本次对三门湾海域渔业资源调查分析,这可能与人工增殖放流等因素有关。     

2018年山东近岸养殖区营养盐结构及限制特征

本研究依据2018年山东近岸养殖区调查资料,采用营养盐限制法则评价方法,对DIN、PO₄-P、SiO₃-Si的平面分布、结构及限制特征进行了分析。结果显示,2018年,山东近岸养殖区DIN、PO₄-P和SiO₃-Si年平均浓度分别为（0.253±0.048）mg/L、（0.00743±0.00238）mg/L和（0.269±0.089）mg/L,渤海养殖区片的DIN、SiO₃-Si浓度总体高于黄海养殖区片,高值站位多分布于莱州湾等半封闭海湾;PO₄-P浓度均普遍较低。N/P、Si/N和Si/P的年平均值分别为131±47、0.92±0.47和90±60。N/P高值区多分布于渤海养殖区及海阳－莱阳区片;Si/N、Si/P高值区多分布于牟平区片及渤海的潍坊、龙口及莱州－招远区片。对营养盐限制状况的分析表明,山东近岸养殖区营养盐结构表现为明显的磷限制和枯水期的硅限制。4个季节磷限制状况都较为明显,枯水季节的冬季、春季和秋季硅限制较为明显。建议滩涂贝类养殖区片合理规划放养密度,充分利用海洋初级生产力,净化水质;筏式养殖贝类、藻类养殖区片积极推广贝藻兼养、轮养,开展时空立体养殖,调整养殖品种结构,改善因营养结构改变导致的贫营养状况。     

凌水湾不同海岸结构潮间带附着生物群落特征差异性影响分析

研究不同海岸结构潮间带生物群落特征的差异不仅可以了解结构的基质特征与潮间带生物栖息适宜度的关系,还可为人工岸线生态化措施的选择提供依据。本文对凌水湾自然岸线和6个不同海岸结构潮间带生物群落进行了调查,比较了潮间带生物群落特征在不同海岸结构之间的差异,探讨了基质和结构特征与潮间带附着生物指标的关系,总结了影响附着生物特征...     

单兵信息系统装备可靠性评估方法研究

首先介绍了士兵系统在环境适应性、信息安全、作战适应性、使用寿命等方面的需求,提出了一种可靠性设计方法,可有效解决单兵多模块信息系统可靠性评估问题,大幅提升士兵信息系统的设计效率。同时以典型士兵信息系统为例,进行了士兵结构可靠性、电气可靠性设计。