全氟化合物对表层沉积物中细菌群落结构的影响

选择集中分布氟化工相关企业的山东省小清河水系,自上游至莱州湾入海口采集10个表层沉积物样点(XQ1~XQ10),采用高效液相色谱/质谱联用(HPLC/MS-MS)监测全氟化合物(perfluoroalkyl substances,PFASs),分析影响细菌群落结构的基础环境因子,提取细菌DNA并运用第二代Illumina Mi Seq测序技术分析其细菌群落结构.结果表明,在小清河流域沉积物中12种PFASs均有不同程度检出,并以全氟辛酸(PFOA)为主,生产企业集中区下游样点XQ5的PFOA浓度在4、7月分别高达456.2 ng·g-1和748.7 ng·g-1.PFOA是小清河4月影响微生物群落结构的关键因子,与群落丰富度和均匀度呈显著负相关;硫杆菌属(Thiobacillus)在低浓度PFOA条件下数量较少,但在高浓度PFOA下数量较高且成为优势菌种,初步证明硫杆菌属是PFOA污染响应的敏感物种,有作为指示微生物的潜质;PFOA在浓度较低时(100 ng·g-1)对微生物群落结构的影响不显著.     

Spatial Patterns of Water Quality in the Cuiabá River Basin, Central Brazil

This study evaluates the spatial patterns of land occupation and their relationship to water quality in the Cuiabá River watershed, one of the main affluents of the Pantanal floodplain. The impact of farming and other land occupation forms were studied using a three year time series. Monitoring included 15 parameters at 21 stations with a total of 1266 different samples. Ten stations along the Cuiabá River were ordinated by Principal Component Analysis (PCA). For an exploratory analysis in the spatial domain, sub-basins of the Cuiabá watershed were classified according to mean concentrations of selected water quality parameters. Supervised classification of digital Landsat ETM imagery and standard GIS techniques were applied to parameterize land use and occupation according to a watershed scale. Redundancy Analysis (RDA) was then used to evaluate impacts of environmental and socio-economic factors on water quality.A Cuiabá headwater station only shows slightly elevated total coliform counts and concentrations of nutrients in the river after it passes regions of extensive cattle farming. After the confluence with the Manso River, nutrient and COD concentrations increase significantly, receiving loads from sub-basins under intensive agricultural land use, with mean annual concentrations up to 1.74 mg/L of total nitrogen (Kjedahl). Sub-watersheds with intensive fishing culture activities were shown to have significant impact on nitrogen concentrations, reaching mean concentrations of 2.66 mg/L of total nitrogen in the affluents. Most serious biological and chemical water pollution can be observed at stream outlets in the urban agglomeration of Cuiabá/Várzea Grande. Affluent pollution is reflected in the water quality of the Cuiabá River: subsequent monitoring stations in the urban area are ordinated on a gradient of increasing degradation of chemical and biological water quality. The auto-depuration capacity of the Cuiabá River is intact, but elevated concentrations of Phosphorous and Chemical Oxygen Demand can be observed as far away as the Pantanal floodplain, about 120 km downstream from the urban agglomeration.     

古运河(镇江段)沉积物酶活性及其与氮磷阴离子的相关性

以古运河镇江段为研究对象,研究了表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性的时空变化以及3种酶活性与河流表层沉积物中氮磷阴离子浓度及上覆水水质的相关性。结果表明,镇江古运河表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性具有显著的时间和区域性差异,枯水期(12月)各酶活性较高,分别介于0.29~0.32 mg/(g·24 h)、0.13~0.19 mg/(g·24 h)、3.05~5.21 mg/(g·24 h);丰水期(5月)各酶活性较低,变化范围分别为0.18~0.29 mg/(g·24 h)、0.08~0.14 mg/(g·24 h)、2.95~3.64 mg/(g·24 h)。冗余分析结果显示,古运河表层沉积物酶活性在枯水期差异较大,丰水期差异较小,各酶活性与其相关离子浓度呈显著正相关(P0.05),硝酸还原酶和亚硝酸还原酶与上覆水的水质呈正相关。3种酶活性可被作为判断古运河镇江段沉积物富营养化负荷的参考性指标,硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还可作为评价古运河镇江段水质的参考性指标。     

基于锡合金的水下机器人密封自修复系统设计

目的 解决水下机器人推进器密封系统在驱动电机轴高速旋转和高水压情况下,密封件易磨损失效导致发生漏水故障的问题。方法 利用余度设计思想,在原有密封结构的基础上,设计一种基于锡合金的水下机器人密封自修复系统,当原有密封结构失效漏水,密封自修复系统便控制限位锡合金块加热至融化,使锡合金块的限位作用消失,进而释放冗余密封圈,并通过拉簧的作用将冗余密封圈推至密封槽内,从而恢复推进器的密封功能。为验证设计的可靠性,又通过有限元软件ANSYS对密封自修复结构中影响密封性能的关键部件进行静力学分析。结果 关键部件的强度仿真结果均满足设计要求,在密封自修复实验装置箱体内注适量水,并施加2 MPa的水压保持一段时间,密封自修复系统成功启动,且其密封性能传感器未检测到其漏水。结论 密封自修复系统可在漏水的情况下顺利启动,并起到密封的作用,验证了设计的可行性。     

不同植茶年限土壤氮素组分变化及其与环境因子关系

茶园土壤氮素组分变化影响茶园土壤供氮能力和氮素循环.以植茶30、50和70 a的茶园土壤为研究对象,探讨不同植茶年限土壤氮素组分变化特征及其与理化性质和酶活性之间的关系.结果表明：①随着植茶年限的增加,粉粒、全磷、脲酶和过氧化氢酶活性逐渐增加,砂粒、黏粒、pH、电导率、有机碳和蔗糖酶活性逐渐降低,碱性磷酸酶活性先增加后降低,土壤含水量和酸性磷酸酶活性无显著变化.②随着植茶年限的增加,酸解性铵态氮、氨基酸态氮和硝态氮含量显著增加,且茶园土壤全氮、酸解性铵态氮、未知态氮和非酸解氮含量显著高于林地.③全磷、碱性磷酸酶和脲酶是土壤氮素组分变化的主要影响因子.其中,有机氮组分与全磷、碱性磷酸酶活性具有显著相关性,无机氮组分与碱性磷酸酶活性具有显著相关性,全氮与砂粒、粉粒、全磷、脲酶和碱性磷酸酶活性具有极显著的相关性.     

汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其环境驱动因子

为探究汞矿区周边农田土壤微生物群落结构特征及其与环境驱动因子关系,以铜仁汞（Hg）矿区周边（碧江区坝黄镇、石阡县花桥镇、江口县凯德镇和碧江区川硐镇,分别用BJ、SQ、JK和TR表示）农田土壤为研究对象,分析了土壤理化性质、Hg污染状况、酶活性以及微生物群落结构特征.采用冗余分析（RDA）和相关性网络分析了土壤微生物群落结构与环境因子互作关系.结果表明,研究区土壤存在一定程度的Hg污染,其中,JK和TR属于轻度污染,SQ和BJ属于偏中度污染;TR存在中等潜在生态风险,BJ和JK存在强潜在生态风险,SQ存在很强潜在生态风险.研究区土壤的主要细菌优势菌群包括：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）;主要真菌优势菌群包括：子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）.RDA分析表明,pH、蔗糖酶（SC）和过氧化氢酶（CAT）活性是土壤细菌群落结构组成的主要环境因子,pH、碱解氮（AN）、速效钾（AK）、HCl-Hg、酸性磷酸酶（ACP）和脲酶（URE）活性是土壤真菌群落结构组成的主要环境因子.相关性网络分析表明,pH、AP、HCl-Hg、SC、ACP和CAT是影响土壤Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、厚壁菌门（Firmicutes）、棒状杆菌门（Rokubacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）等细菌群落结构的主要环境因子;而AK、pH、TN、AP、AN、ACP、URE和SC活性是影响土壤Ascomycota、Basidiomycota、Mortierellomycota、球囊菌门（Glomeromycota）、壶菌门（Chytridiomycota）、红藻门（Rozellomycota）、梳霉门（Kickxellomycota）和Mucoromycota （毛霉门）等真菌群落结构的主要环境因子.     

黄土高原高浑浊水体CDOM光学特性及影响因素

为确定黄土高原地区高浑浊水体有色溶解有机物(CDOM)组成来源及研究环境因素对其的影响,本文基于2018年5月陕蒙黄土高原地区河流与湖泊(咸水湖和淡水湖)的实测数据对CDOM光学吸收特性,各组分对水体吸收的贡献,光谱斜率S_(275～295)及水质参数与CDOM光学特征参数的相关性进行分析.结果表明,陕蒙黄土高原区河湖CDOM吸收光学特性差异显著(P0.01),湖泊CDOM吸收系数a_(CDOM)(440)(8.45 m~(-1))高于河流(2.70 m~(-1)),咸水湖CDOM浓度(13.52 m~(-1))高于淡水湖(3.38 m~(-1)),淡水湖对光的有效利用率高于咸水湖和浑浊河流.河流与湖泊、咸淡水湖之间酸碱度(pH)和溶解有机碳(DOC)差异均呈显著水平(P0.01);河湖水体电导率(EC)、浊度(Tur)和总悬浮物浓度(TSM)差异显著;排除极大值点,咸水湖与淡水湖叶绿素a(Chla)相接近.基于S_(275～295)分析发现,湖泊CDOM分子量小于河流,咸水湖分子量小于淡水湖;由SUVA_(254)得出,河流陆源腐殖质输入比湖泊多,淡水湖陆源腐殖质输入较咸水湖多.通过冗余分析(RDA)发现,河流与湖泊水质参数累积方差解释率分别为35.2%和61.4%,咸淡水湖均达到100%;溶解氧(DO)、水温和EC对河流CDOM光学特性影响较大(P0.01),而DOC、 TSM和Tur对湖泊CDOM光学特性影响较大(P0.01);咸水湖水体中DOC以及淡水湖水体的pH与CDOM吸收系数相关性较强(P0.05).     

渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

石家庄市春季景观水体nirS型反硝化细菌群落特征分析

选取石家庄市主城区4个典型景观水体作为研究对象,在对水体水质特征分析的基础上,运用Illumina高通量测序技术对景观水体中的nir S型反硝化细菌种群结构和多样性进行测定,探究春季景观水体水质与nir S型反硝化细菌群落的相互关系.结果表明,4个景观水体中氮素含量为4. 43～13. 83 mg·L-1,氮素污染较严重;基于三维荧光光谱的特征指数分析,4个景观水体均呈现出较强的自生源及弱腐殖质特征; Illumina高通量测序结果表明,不同景观水体中nir S型反硝化细菌大多为变形菌门,在优势菌属上差异显著; unclassified_Bacteria(53. 52%)、假单胞菌(Pseudomonas)(60. 48%)和红杆菌属(Rhodobacter)(46. 94%)分别为裕西、水上和长安公园水体中的优势菌属,unclassified_Bacteria(36. 19%)和unclassified_Proteobacteria(23. 44%)为世纪公园水体中的优势菌属;冗余分析(RDA)结果表明,裕西公园反硝化细菌主要受硝氮、总氮和溶解氧的影响,水上公园反硝化细菌受总磷的影响较大,长安公园反硝化细菌主要受氨氮和亚硝氮的影响,世纪公园反硝化受总磷、亚硝氮和氨氮的影响较大.综上表明,春季不同景观水体的水质以及nir S型反硝化细菌的群落结构差异显著,通过开展景观水体水质、反硝化群落以及影响因素的研究,有助于对城市水系的水质特征以及反硝化群落结构的认识,对基于该水质特征的高效反硝化菌剂的研发具有指导意义.     

基于NMDS和RDA方法分析贵州百花水库后生浮游动物群落结构动态

为探究百花水库后生浮游动物群落结构特征,于2014年8月-2015年4月采用NMDS（非度量多维尺度分析）和RDA（冗余分析）方法,分析了水库后生浮游动物组成、季节演替规律及其群落与环境因子的相关性.结果表明:①百花水库共监测到后生浮游动物41种.其中,轮虫类28种,枝角类8种,桡足类5种;优势种为曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、圆筒异尾轮虫（Trichocerca cylindrica）、红多肢轮虫（Polyarthra remata）、中剑水蚤（Mesocyclops）、长额象鼻溞（Bosmina longirostris）.②NMDS结果显示,后生浮游动物群落结构呈明显的季节性差异.将群落结构演替划分为3个类群,即Ⅰ组（夏季、秋季组,以螺形龟甲轮虫、圆筒异尾轮虫等为优势种,共计8种）、Ⅱ组（冬季组,以螺形龟甲轮虫、长额象鼻溞等为优势种,共计7种）、Ⅲ组（春季组,以沟痕泡轮虫和红多肢轮虫等为优势种,共计7种）.③RDA结果表明,百花水库后生浮游动物群落结构变化受水环境因子影响较为明显,整体上WT（水温）、pH、ρ（TP）和ρ（NO₃--N）是影响百花水库后生浮游动物群落结构变化的主要因素.研究显示,根据后生浮游动物优势种及现存量（丰度、生物量）大小,可以判定百花水库后生浮游动物群落结构具有明显的季节性差异.