16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性

为探究集雨窖水中细菌多样性及功能与主要水质因子之间关系,应用16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术分析和比较了不同类型集雨水窖中窖水的微生物群落结构及多样性.通过提取4组样品基因组DNA,对16S rRNA V4区测序,共获得用于物种分类的OTU 1605条,涵盖了22门、42纲、71目、115科、146属的细菌.微生物多样性分析表明,窖水具有很高的细菌多样性,不同样品多样性存在差异,细菌优势菌群分布呈现出大量的稀有种和少数常见种的模式.菌群分类发现,拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、放线细菌门（Actinobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）和OD1是主要的细菌菌门,其相对丰度占群落的87.1%~94.8%;放线菌门的放线细菌纲（Actinobacteria）、酸微菌纲（Acidimicrobiia）,拟杆菌门的噬纤维菌纲（Cytophagia）、黄杆菌纲（Flavobacteriia）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteriia）,变形菌门中α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）、γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria）,疣微菌门丰收神菌纲（Opitutae）、疣微菌纲（Verrucomicrobiae）、Pedosphaerae,OD1的ZB2为纲层次上的优势菌;红细菌属（Rhodobacter）、脱氮单孢菌属（Dechloromonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）、不动杆菌属（Acinetobacter）、丛毛单孢菌属（Comamonas）、假单孢菌属（Pseudomonas）、嗜氢菌属（Hydrogenophaga）等优势菌属大多数为具有脱氮除磷功能的反硝化菌和异养硝化-好氧反硝化菌;RDA分析表明,不同环境因子对微生物群落的影响有着明显的不同,即第Ⅱ簇内的菌属主要与反映窖水有机物含量的指标UV₂₅₄、高锰酸盐指数、BOD₅之间呈显著正相关关系,而第Ⅲ簇内的菌属主要与反映窖水氮、磷水平的指标TN、NO₂^--N、NO₃^--N、TP、NH₄⁺-N显著正相关,体现了生态功能的簇内相似性及簇间差异性.研究结果加深了对窖水微生物群落结构和多样性的认识,为深入研究窖水细菌多样性及功能与水质因子之间关系提供了借鉴.     

上甸子区域背景站VOCs污染特征及其对臭氧生成贡献

大气中的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)作为对流层臭氧和二次有机气溶胶的前体物,在光化学反应和细颗粒物污染中发挥着重要的作用.本研究于2017年9月1～27日在上甸子区域背景站开展VOCs的连续在线观测,对VOCs的浓度水平,时空变化特征,化学反应活性及其对臭氧生成的贡献进行了研究,并运用特征物种比值法对初始VOCs的来源进行了分析.结果表明, 2017年9月上甸子站总VOCs平均体积分数为12.53×10~(-9),其中,烷烃是体积分数最大的组分,占到了总VOCs的65.3%,其次是烯烃和芳香烃,分别占到了总VOCs的26.7%和6.5%.从大气化学活性来看,上甸子站总的L~(·OH)(·OH损耗率)为5.2 s~(-1),其中C4～C5烯烃占到了61%,其次是C2～C3烯烃,占到了12.8%.VOCs的臭氧生成潜势平均值为36.5×10~(-9),烯烃是贡献最大的组分,占到了71.2%.烯烃中又以C4～C5烯烃的贡献最为突出,而体积分数较大的烷烃对臭氧生成的贡献却不大.对特征物种的比值研究发现,上甸子站VOCs受生物质燃烧和燃煤排放的影响较大,除此之外,交通排放源也有一定的影响,完全不受工业排放源的影响.     

Effects of redox potential on soil cadmium solubility: Insight into microbial community

Understanding the role of microbes in the solubility of cadmium (Cd) is of fundamental importance for remediation of Cd toxicity. The present study aimed to identify the microbes that involved in regulating Cd solubility and to reveal possible mechanisms. Therefore, microbial communities were investigated through high-throughput sequencing approach, the molecular ecological network was constructed and metagenomes were predicted. Our results indicated that redox conditions affected both the solubility of soil Cd and the microbial communities. Anaerobic microbes, such as Anaerolineaceae, did not only play important roles in shaping the microbial community in soils, but might also be involved in regulating the Cd solubility. Two possible mechanisms that how Anaerolineaceae involved in Cd solubility are (1) Anaerolineaceae are important organic matter degraders under anoxic conditions and (2) Anaerolineaceae can co-exist with methane metabolism microbes, while methane metabolism promotes the precipitation of soluble Cd. Thus, application of Anaerolineaceae in bioremediation of soil Cadmium contamination is a potential approach. The study provided a novel insight into the role of microbial community in the regulation of Cd solubility under different redox conditions, and suggested a potential approach for the remediation of soil Cd contamination.     

微分电位溶出法测定空气和水中微量铅

本文研究了在镀汞、银汞电极上铅的溶出行为 ,当 p H为 3.0～ 6 .0时 ,在乙酸钠——乙酸溶液中 ,铅的溶出电位为 - 0 .44 5 V,具有良好的溶出峰形。并且建立了用微分电位溶出银汞电极分析空气和水中微量铅的方法 ,该法克服了玻碳电极法反复镀汞的麻烦。本方法对四份水样进行回收率试验 ,其回收率均在 90 %以上 ,变异系数小于 10 %。因此该法具有较好的精密度和准确性     

铸造行业挥发性有机物排放成分谱及影响

采用气袋-吸附管采样方法对京津冀地区9家铸造企业重点工序有组织和无组织排放气体进行采集,运用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）测定了56种VOCs组分,首次建立了铸造行业基于生产工序的VOCs源成分谱,并且结合臭氧生成潜势分析了VOCs对臭氧生成的贡献.结果表明,铸造行业VOCs特征组分主要为芳烃、卤代烃和含氧VOCs,平均占比分别为：50.9%、20.8%和12.6%.总体而言,甲苯、苯、间/对-二甲苯等芳烃,二氯甲烷、三氯乙烯等卤代烃,丙酮、乙酸乙酯、环戊酮等含氧VOCs和部分高碳烷烃是铸造行业的特征物种.铸造企业不同生产工序的VOCs特征物种与所使用溶剂、表面处理剂的成分相关.喷漆工序是铸造行业中排放浓度最高的环节,其次为造型、硅溶胶和浇注工序.不同生产工序排放VOCs的OFP在0.29~96.09 mg·m^-3之间.喷漆工序是铸造行业OFP最高的环节,其次是造型、熔炼和浇注工序;芳烃和含氧VOCs是各生产工序OFP贡献较高的组分.1,3,5-三甲苯、1,2,4-三甲苯、甲苯和间/对-二甲苯等芳烃是铸造行业OFP贡献较高的物种,总贡献比例超过60%.建议重点对喷漆工序排放VOCs采取有效治理措施;对造型、熔炼和浇注等工序排放VOCs应采取有效收集和治理措施.     

Characterization of cake layer structure on the microfiltration membrane permeability by iron pre-coagulation

A cake layer is formed by coagulation aggregates under certain transmembrane pressure in the coagulation-microfiltration (MF) process. The characteristics of humic acid aggregates coagulated by different iron-based coagulants, such as charge, size, fractal dimension and compressibility, have an effect on the cake layer structure. At the optimum iron dose of 0.6 to 0.8 mmol/L for ferric chloride (FC) and polymer ferric sulfate (PFS) pre-coagulation, at the point of charge neutralization for near zero zeta potential, the aggregate particles produced possess the greatest size and highest fractal dimension, which contributes to the cake layer being most loose with high porosity and low compressibility. Thus the membrane filterability is better. At a low or high iron dose of FC and PFS, a high negative or positive zeta potential with high charge repulsion results in so many small aggregate particles and low fractal dimension that the cake layer is compact with low porosity and high compressibility. Therefore the membrane fouling is accelerated and MF permeability becomes worse. The variation of cake layer structure as measured by scanning electric microscopy corresponds with the fact that the smaller the coagulation flocs size and fractal dimension are, the lower the porosity and the tighter the cake layer conformation. This also explains the MF membrane flux variation visually and accurately.     

2016年10～11月期间北京市大气颗粒物污染特征与传输规律

本研究采用气溶胶化学组分在线监测仪（ACSM）对北京地区2016年10月15日~11月15日期间非难熔性PM₁（NR-PM₁）化学组分进行实时连续在线观测,探讨了NR-PM₁化学组分的演变特征;运用潜在源贡献分析（PSCF）法和气象-空气质量模式（WRF-CAMx）识别了北京PM_2.5潜在污染源区和传输路径,揭示了PM_2.5净传输通量的垂直分布特征.结果表明,北京秋季NR-PM₁和PM_2.5质量浓度分别为（59.16±57.05）μg·m^-3和（89.82±66.66）μg·m^-3,其中NR-PM₁平均占PM_2.5的（70.31±22.28）%.整个观测期间,有机物（Org）、硝酸盐（NO₃^-）、硫酸盐（SO₄^2-）、铵盐（NH₄⁺）和氯化物（Chl）分别占NR-PM₁总质量浓度的（42.75±11.35）%、（21.27±7.72）%、（19.11±7.08）%、（12.19±2.64）%和（4.68±3.24）%,不同化学组分的日变化特征存在明显差异.对北京秋季NR-PM₁污染影响较大的潜在源区主要集中在河北南部、河南东北部及山东西部,重污染期间保定、北京南部及廊坊等城市对NR-PM₁贡献较大.WRF-CAMx模拟结果表明,PM_2.5总的净传输通量呈现出显著的垂直分布特征.整个观测期间,毗邻城市主要向北京输入PM_2.5,净通量最大出现在海拔600~1000 m;而重污染前期外来源输送PM_2.5主要位于高空,直到污染最严重的11月5日,PM_2.5转为近地面传输,说明高空和近地面传输是影响北京秋季PM_2.5重污染形成的重要因素.同时鉴别出了两种传输路径,即西南-东北方向（保定→北京→承德）和西北-东南方向（张家口→北京→廊坊北→天津）.     

黄土高原小流域雨水资源化潜力计算与评价初探

针对黄土高原地区水资源严重短缺的态势和生态环境建设的需要,以小流域为单元,以雨水资源为研究对象,在分析不同雨水利用形式的基础上,提出雨水资源化理论潜力、可实现潜力和现实潜力三种不同潜力,并探讨了小流域雨水资源化潜力的计算原理和办法,结合设立在黄土高原的11个国家攻关试验区小流域,初步提出雨水资源开发利用程度的评价办法。     

福州清洁地区夏季和秋季VOCs浓度特征及化学反应活性

挥发性有机物(VOCs)的臭氧生成潜势引起广泛关注.2014年夏季和秋季对福州清洁地区鼓山挥发性有机物浓度特征及化学反应活性进行监测研究.鼓山夏季总挥发性有机物平均浓度为(262.57±256.71)μg·m-3,低于秋季(330.74±254.38)μg·m-3.两季平均VOCs浓度组成为烷烃(115.37±20.99)μg·m-3,含氧化硫烃(66.54±2.10)μg·m-3,卤代烃(63.17±13.96)μg·m-3,烯烃(34.20±5.50)μg·m-3,芳香烃(17.38±5.65)μg·m-3.VOCs浓度日变化趋势表现出明显的季节特征.通过比较VOCs各物种的化学反应活性,发现鼓山站点两季中烯烃类浓度远低于烷烃,但其具有最大臭氧生成潜势,约为烷烃的3倍,其次是烷烃和芳香烃.此外,异戊二烯对臭氧生成的贡献亦大.对优势物种进行分析,并选取间/对-二甲苯和乙苯环境浓度的比值作为评价气团老化程度的指标,结果表明:鼓山VOCs主要来源于交通源,夏季主要来自于大气的远程输送,而秋季受局地交通排放源影响较大.     

天津武清大气挥发性有机物光化学污染特征及来源

大气VOCs(挥发性有机物)是臭氧的重要前体物之一,研究其光化学污染特征和来源对控制近地面臭氧污染具有重要意义. 于2006年8月10日—9月18日在天津郊区武清采用在线监测的方法,同步观测了VOCs、O₃和NO₂等气态污染物,以及温度和紫外辐射等气象因子. 对9月10—15日臭氧浓度较高时段VOCs的浓度水平、化学反应活性、臭氧生成潜势和来源进行了分析. 结果表明:天津郊区武清环境空气中VOCs体积混合比平均浓度为24.6×10-9;VOCs主要由烷烃和烯烃组成,机动车排放、轻烃工艺、生物排放、沼气和碳氢溶剂是其重要来源. 根据等效丙烯浓度和MIR方法评估,烯烃对臭氧光化学产生的贡献占主导性地位,其中异戊二烯、丙烯、二甲苯和甲苯是臭氧生成潜势较大的物种. 通过与天津城区比较发现,郊区与城区的大气VOCs不仅组成不同,而且化学活性物种也不同.