生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮（NH₄+-N）废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器（membrane aerobic biofilm reactor,MABR）因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD）脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧（DO）浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH₄+-N、总氮（TN）去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属（Pseudofulvimonas）、脱氮副球菌属（Paracoccus）、鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和不动杆菌属（Acinetobacter）等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因（napA、napB）总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.000 13‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.      

潮汐-复合流人工湿地系统优化及对抗生素抗性基因的去除效果

抗生素抗性基因随废水排放传播扩散,对环境生物和民众健康构成严重威胁.针对废水中抗性基因的深度去除值得重点关注.在前期研究中发现潮汐流人工湿地能有效去除废水中多种氮素.本研究通过增加隔板和种植植物等方式进一步优化潮汐流人工湿地系统,并考察了工艺优化对抗性基因去除和脱氮功能微生物的影响机制.结果表明,同时增加隔板和种植植物后的潮汐-复合流人工湿地系统能有效提高抗性基因的去除效率,在增加隔板和种植植物组对7类21种抗性基因去除率最高达到83.82%~100.0%,显著高于单一增加隔板或种植植物组.从湿地基质和植物中的抗性基因绝对丰度对比可以看出,增加隔板能促进湿地基质中抗性基因量积累,而植物对抗性基因吸附也是其去除途径之一.同时,结合氮循环功能基因测序结果显示,湿地系统优化能提高基质中硝化和反硝化功能微生物物种多样性和丰富度,这与优化系统对废水中硝化量、反硝化量和总氮的去除率相对更高结果一致.     

不同类型植物凋落物参与下炼锌废渣对斑马鱼抗氧化酶和神经毒性的影响

为评价矿山生态修复过程中植物凋落物参与下炼锌废渣体系浸出液对水生生物抗氧化酶和神经毒性的影响,通过模拟添加不同类型代表性修复植物（三叶草、刺槐、构树和法国梧桐）凋落物处理黔西北土法炼锌废渣,检测在不同处理废渣浸出液中暴露28 d斑马鱼（Danio rerio）组织中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）和乙酰胆碱酯酶（AChE）的变化,以及红细胞DNA的损伤情况.结果表明,无凋落物组在28 d时SOD和CAT活性受到显著抑制,而添加凋落物组抗氧化酶活性在实验期间无明显规律,基本维持在正常水平;在实验期间,无凋落物组MDA含量显著升高,并在28 d时含量最高,凋落物组MDA含量并无明显升高,仅刺槐组在暴露后期（28 d）时显著高于空白组.随暴露时间延长,各处理组对斑马鱼脑AChE活性表现为先诱导后抑制的作用,并在28 d时受抑制程度明显加强.无凋落物组在28 d时DNA发生明显偏移,而添加凋落物处理后,Olive尾矩（OTM）明显缩短.综上,添加凋落物可明显降低废渣浸出液对斑马鱼抗氧化系统损伤和遗传毒性,其中阔叶高蛋白乔木构树凋落物可以显著降低炼锌废渣生态风险,可作为废渣污染控制的有机改良剂.因此,在开展金属冶炼废渣堆场生态修复过程中选取合适的植物种类及其凋落物对加速冶炼废渣生态修复进程及有效降低废渣污染物的生态风险具有重要意义.     

钻井废弃液中石油污染物及细菌生态多样性

采用GC/MS分析方法,发现平湖油田钻井废弃液中含有烃类、酸类和酯类等23种有机污染物质,含量达到49 800 mg/L。运用16S rRNA基因分析法测得的微生物生态多样性表明,废弃液中微生物种类丰富,包括γ和β变形杆菌,γ-Proteobacteria是优势菌群,占克隆总数78.6%。Oceanospirillales、Pseudomonadales和Enterobacteriales是γ-Proteobacteria纲的主要菌群。     

油松叶绿体DNA间隔序列特点及系统学意义

对全国分布区12个天然油松种群进行取样,测定了叶绿体DNAtrnT-trnL、trnS-trnG、trnL-trnF基因间隔序列,分析了序列碱基组成特点及在松科系统分类中的意义.测序结果显示,3个片段碱基序列均富含A/T,长度依次为448bp、636bp和421bp,所测片段在种群水平上十分保守,没有发现具有种内鉴别意义的碱基变异.但此片段适合于松科属间和种间的系统学分析,运用PHYLIP软件构建松科植物的邻接系统树,支持松科分为两个亚科的分类系统,拓扑结构表明松属与银杉属的关系最近.由于叶绿体DNA序列长度适中,扩增和测序较为容易,适合作为研究松科植物系统进化较为理想的分子标记.图2表2参24     

不同浓度Cd~(2+)对鲤鱼基因组DNA的影响

鲤鱼(建鲤品种)幼鱼暴露于4个浓度组(0.005、0.05、0.5、5mg/L)的镉离子(Cd~(2+))2d,期间各组的个体均无死亡.用10个RAPD引物对处理后鲤鱼基因组进行扩增,亦未发现有明显的差异扩增条带.但在用甲基化敏感扩增多态性方法研究暴露后鲤鱼肌肉组织的基因组DNA甲基化的变化时发现,5mg/L的Cd~(2+)在d2会使鲤鱼基因组DNA中CCGG区域甲基化发生明显的变化.该组个体1mol后出现大量死亡.另外,0.05mg/L和0.5mg/L Cd~(2+)组个体基因组DNA中CCGG区域甲基化比例2d内略有下降,甲基化位点没有太大改变.说明鲤鱼幼鱼基因组CCGG区域的胞嘧啶甲基化比例在不同浓度Cd~(2+)处理中都比较稳定.低浓度Cd~(2+)条件下鲤鱼主要通过甲基化区域的微调减少Cd~(2+)的生理毒性.高浓度Cd~(2+)处理下,利于基因组DNA甲基化区域发生相当的变化,可能导致一些沉默基因的异常表达.图2表2参31     

滇西北地区裸子植物多样性的地理分布格局及其与区系分化之间的关系

研究利用大尺度的物种分布信息,探讨了长江上游滇西北地区裸子植物多样性的地理分布格局及其与区系分化之间的关系。结果表明,在属和种的水平上,裸子植物的多样性从南到北呈递增趋势,但在科的水平上无明显变化趋势。在科和属的水平上,裸子植物的区系分化强度随着纬度的升高呈递增趋势。较高的裸子植物多样性和区系分化强度主要出现在北部地区。区系分化强度与表征地形复杂度的单位面积海拔高差之间存在显著的相关性。区系分化强度明显影响研究区域内裸子植物多样性的地理分布格局,这可能与地质历史上滇西北地区地层的差异性抬升和地形格局有关。     

基于PCR-DGGE的重金属污染土壤微生物种群指纹分析

采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析方法,研究沈阳市细河沿岸重金属污染土壤中微生物结构多样性、种群丰富度及种群结构的动态变化规律。结果表明：直接从土壤中抽提总DNA,对16SrRNAV3可变区序列进行扩增,DGGE指纹图谱分析,微生物种群结构和变化规律明显,同时也表现为重金属污染程度越重,多样性指数越低;其中细河底泥重金属含量严重超标,多样性指数最低。经方差分析,重金属污染情况与Shannon-wiener多样性指数呈负相关,其中重金属污染对微生物的均匀度指数影响最显著,并且锌污染对其影响最大为-0.985。表明PCR-DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究,也为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据。     

深圳湾浮游植物的季节变化

2008年2月至11月对深圳湾的浮游植物和理化环境因子进行了4个季度月的调查,结果共检出浮游植物150种（包括变种和变型）：春季66种、夏季72种、秋季54种、冬季50种,其中硅藻门36属108种,甲藻门14属36种,绿藻门3属3种,蓝藻门2属3种。优势种共有湖沼圆筛藻Coscinodiscus lacustris、中肋骨条藻Skeletonema costatum、夜光藻Noctiluca scientillans 3种：春季1种、夏季1种、秋季1种、冬季2种,优势种群由春夏季的湖沼圆筛藻演替至秋季的中肋骨条藻、冬季的中肋骨条藻和夜光藻,没有全年广布优势种;4季均出现的种类共有9种,其中硅藻8种,甲藻1种,各季节间共有种类数在13～31种,Jaccard种类相似性指数范围在0.12~0.35,季节更替明显。多样性指数和均匀度的变化范围分别为0.006~1.724和0.001~0.306,群落结构较脆弱。细胞密度在1.25×107~217.90×107 cells.m-3,夏季最高,春季次之,冬季最低,属季节单峰型变化,与一般亚热带春、秋季出现密度高峰不一致,这与深圳湾陆源营养物质的扰动有关,其无机氮和活性磷酸盐含量均劣于国家海水水质标准的四类水,因此,该海域水质营养类型属于亚热带富营养型。细胞密度与硅酸盐呈极显著的负相关,相关系数为-0.446（p〈0.01,n=36,双尾）,与水温呈显著的正相关,相关系数为0.371（p〈0.05,n=36,双尾）,与其他因子的相关性不明显。从优势种的种类数和多样性指数分析,深圳湾浮游植物的群落结构已趋于单一化,生态系统抗干扰能力极为脆弱。     

氨氮对中华绒螯蟹仔蟹肝组织RNA/DNA及肝细胞结构的影响

以中华绒螯蟹（Eriocheir sinesis）仔蟹为研究对象。采用静水试验法,温度在20℃左右,用氨氮与过滤海水分设5个质量浓度组（2.04、6.35、9.04、11.75和19.13 mg.L-1）,同时以过滤海水为对照组（氨氮质量浓度为0.30 mg.L-1）,每一个质量浓度组设3个平行样本,对中华绒螯蟹仔蟹进行6 d胁迫试验。每2 d观察仔蟹的蜕壳情况,并分别于实验后的2、4和6 d取仔蟹肝组织样,应用激光共聚焦技术分析测定RNA/DNA荧光相素比,同时用透射电镜观察6 d后,最高浓度组和对照组仔蟹肝细胞结构的变化情况。试验结果表明;对于氨氮的胁迫,仔蟹的变态率随染毒浓度的增高而降低,同时变态蜕壳的时间也会产生延迟现象。氨氮的胁迫会引起仔蟹的肝组织细胞内的DNA和RNA的质量分数逐渐降低,导致RNA/DNA比率的不断下降。在高质量浓度氨氮的胁迫下,使得仔蟹肝细胞线粒体部分解体、胞质空泡化和染色质浓缩、转运泡数量增多,体积增大,细胞出现许多空泡和微绒毛消失等一系列的损伤变化。破坏了仔蟹自身机能正常的代谢和生长水平。