黔西北土法炼锌区典型植物体内重金属的积累研究

对黔西北土法炼锌导致的重金属严重污染地区生长茂盛的自然植被及其根部土壤进行了重金属分析测试。土壤重金属形态用连续提取法区分为有效态和强结合态,结果发现植物体内的重金属含量与土壤中有效态的重金属含量成正比。所分析的4种植物体内的Pb、Zn、Cd含量表现为Zn>Pb>Cd。接骨草(SambucusChinensis)和柳叶苦荬菜(Ixerisgracilis)在体内富集、运输重金属元素的能力很强,是对污染区生态重建非常有前景的植物。     

两个海州香薷种群根对Cu的吸收及Cu诱导的ATP酶活性差异

通过水培实验,比较分析了分别来自湖北省铜绿山矿区和红安非矿区的海洲香薷种群根对铜的抗性和对Cu的吸收累积差异,同时应用微囊膜技术进行了ATPase的诱导和活性测定.结果发现,来自铜绿山种群植物的铜耐受性明显高于红安种群,在20μmol·L-1 Cu处理时红安种群根尖开始变黑,生长明显受到抑制;而铜绿山种群在80μmol·L-1 Cu处理时仍然能正常生长;在所有Cu处理中,铜绿山种群植物根的Cu含量明显低于红安种群.Cu诱导的ATPase活性在铜绿山种群根质膜有明显的变化,在1μmol·L-1 Cu处理时,其活性显著增加,5μmol·L-1 Cu处理时,其活性先到达高峰而后降低;而红安种群则没有出现Cu诱导的ATPase活性的升高,除了100μmol·L-1 Cu明显降低了ATPase活性外,其它处理则没有显著的变化.在还原型谷光苷肤(GSH)存在的条件下,Cu诱导的ATPase活性在铜绿山种群中显著提高,且有明显的Cu浓度效应,而红安种群虽有提高但没有浓度效应.这些结果表明,矿区种群根细胞中可能存在Cu-ATPase,该酶在根的Cu吸收运输方面可能起重要的调节作用,从而使其具有较高的Cu抗性.     

底泥翻耕对巢湖西部聚藻区黑臭风险的预控效果

聚藻区高有机负荷表层底泥已被证实是西巢湖黑臭频发的主要因素,但能否借鉴像控制湖泊内源污染的翻耕方式对黑臭进行预控,则有待于与过程有关的试验研究.基于湖泊底泥再悬浮特征和耕作性能设计的底泥翻耕措施,借助能够模拟湖泊风浪与沉积物再悬浮的大型装置,通过藻体堆积诱发试验,研究黑臭诱发过程中上覆水水色,ρ（Fe2+）、ρ（S2-）的动态,新生沉积物-水界面底泥关键物化指标以及底泥间隙水Fe、S变化对底泥翻耕的响应过程.结果表明:①翻耕深度对黑臭影响较大,PT15（15 cm深度的翻耕处理组）达到了对湖泛黑臭的控制,当第8~14天PT2、PT5、PT10（2、5和10 cm翻耕处理组）,CK（对照组）和Blank（空白组）相继发生黑臭时,PT15上覆水主要致黑物质为Fe2+和S2-,其质量浓度分别为PT2、PT5、PT10、CK和Blank的68.6%、79.5%、48.1%、46.7%、51.3%和75.2%、65.7%、57.1%、74.5%、75.0%.②PT15可明显提升新生泥-水界面对蓝藻堆积及缺氧环境的耐受力,黑臭诱导模拟后,其底部水体及泥-水界面的ρ（DO）、E_h和pH均远高于发生湖泛黑臭处理组,ρ（∑H₂S）却明显低于发生湖泛黑臭处理组,表层底泥间隙水中ρ（Fe2+）为0.54 mg/L,仅为发生湖泛黑臭处理组的25.3%~33.7%,ρ（Fe2+）占ρ（TFe）的比例为25.2%,远低于发生湖泛黑臭处理组（约40.0%）,表层底泥中w（AVS）（AVS表示酸可挥发性硫化物）为0.51 μg/g,仅为发生湖泛黑臭处理组的14.6%~17.2%.研究显示,底泥翻耕作为一种底泥物理改良方式,对于聚藻区内底泥,因其将有机污染负荷较重的表层翻转至了下层,阻隔了表层污染底泥中物质迁移供给和对厌氧微生物参与的控制,在藻体大量聚集和死亡的水柱环境中可较好地阻止致黑致臭物的形成,有效控制了湖泛黑臭的发生.      

Meter-scale variation within a single transect demands attention to taxon accumulation curves in riverine microbiome studies

● Riverine microbiomes exhibited hyperlocal variation within a single transect. ● Certain family-level taxa directionally associated with river center and bank. ● Taxon accumulation curves within a transect urges more nuanced sampling design. Microbial communities inhabiting river ecosystems play crucial roles in global biogeochemical cycling and pollution attenuation. Spatial variations in local microbial assemblages are important for detailed understanding of community assembly and developing robust biodiversity sampling strategies. Here, we intensely analyzed twenty water samples collected from a one-meter spaced transect from the near-shore to the near-center in the Meramec River in eastern Missouri, USA and examined the microbial community composition with 16S rRNA gene amplicon sequencing. Riverine microbiomes across the transect exhibited extremely high similarity, with Pearson’s correlation coefficients above 0.9 for all pairwise community composition comparisons. However, despite the high similarity, PERMANOVA revealed significant spatial differences between near-shore and near-center communities (p = 0.001). Sloan’s neutral model simulations revealed that within-transect community composition variation was largely explained by demographic stochasticity (R² = 0.89). Despite being primarily explained by neutral processes, LefSe analyses also revealed taxa from ten families of which relative abundances differed directionally from the bank to the river center, indicating an additional role of environmental filtering. Notably, the local variations within a river transect can have profound impacts on the documentation of alpha diversity. Taxon-accumulation curves indicated that even twenty samples did not fully saturate the sampling effort at the genus level, yet four, six and seven samples were able to capture 80% of the phylum-level, family-level, and genus-level diversity, respectively. This study for the first time reveals hyperlocal variations in riverine microbiomes and their assembly mechanisms, demanding attention to more robust sampling strategies for documenting microbial diversity in riverine systems.     

基于颗粒污泥的短程反硝化USB反应器启动和运行研究

在2个相同的USB反应器(R1无载体,R2采用多孔生物填料为载体)中构建了短程反硝化工艺,对R1和R2NO₃^--N→NO₂^--N转化性能、短程反硝化颗粒污泥物化特性、胞外聚合物(EPS)产生特性以及微生物功能菌群主要特征进行差异分析.结果表明,反应器运行81d,氮负荷(NLR)为1.2kg/(m³·d)时,NO₃^--N→NO₂^--N转化率(NTR) R2(85%)高于R1(80%);载体颗粒污泥(R2)沉降性能优于自固定化颗粒污泥(R1)且载体颗粒污泥(R2)更容易截留EPS,PN/PS值R1(1.29)>R2(1.15),污泥体积指数(SVI) R1(27.07mL/g MLSS)>R2(19.36mL/g MLSS);扫描电镜发现R1污泥表面聚集长杆菌,R2污泥表面聚集短杆菌和球菌,与R1相比R2颗粒污泥结构更加规则密实.微生物高通量测序结果表明,R2物种丰富度和多样性高于R1,变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门在短程反硝化系统中占主导地位,R1和R2主要NO₂^--N积累功能菌属均为Acinetobacter属(R1-59.18%、R2-46.04%)和Thauera属(R1-6.81%、R2-5.99%).     

黑色岩系地质高背景区土壤锌富集特征与环境活性

锌（Zn）既是生物体必需元素又是有害元素，在复合污染的情况下，Zn在植物吸收、转运和富集镉的过程中发挥着重要作用。以往研究主要关注镉的活性，忽略了Zn的环境活性。基于此，本研究以黑色岩系地质高背景区自然富Zn土壤为对象，重点研究了土壤Zn的活性态和潜在活性态，讨论了Zn活性的影响因素和环境意义。结果表明，研究区土壤Zn富集，平均含量可达457 mg/kg，80%的土壤样品超过我国农用地土壤污染风险筛选值。CaCl₂提取态Zn含量平均值为0.92 mg/kg，平均提取率仅为0.26%，说明研究区土壤Zn的生物活性低，且随着pH升高而降低。EDTA提取态Zn的平均含量为12.7 mg/kg，平均提取率为2.74%，潜在有效态比例也较低。活性态在潜在活性态中占比为7.63%，活化潜力较大，且随着土壤pH的升高而降低。研究区土壤溶液中Zn∶Cd比较低，可能有利于植物对镉的吸收。开展土壤Zn活性的研究，对理解复合污染区土壤镉的活性变化及调控具有重要意义。