基于微生物生物完整性指数的地下水生态系统健康评价:以包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统为例

生物完整性指数是水体生态系统健康评价的重要指标,已被广泛应用于湖泊河流等的生态系统健康评价中.但利用水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的报道很少,针对地下水生态系统的研究更是鲜见.本研究针对包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统健康开展评价工作,基于地下水环境中微生物群落Illumina高通量测序信息,筛选关键环境因子,甄别敏感或耐受微生物分类属,确定候选生物参数,探索针对地下水的微生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)评价流程与标准构建方法.结果表明,总计12个地下水样点中,4个样点属于健康等级(Ⅰ级),占总样点的33.3%;2个样点属于亚健康等级(Ⅱ级),占总样点的16.7%;5个样点属于一般等级(Ⅲ级),占41.7%;1个样点属于较差等级(Ⅳ级),占8.3%;总体来看,靠近尾矿库的样点健康等级较低,而远离尾矿库参照点受到的干扰较小,健康等级较高,这可能与人类活动干扰影响程度密切相关.参照该地区地下水理化参数基础上的水质情况分析结果,发现应用M-IBI指数可较合理地评估包头稀土尾矿区周边地下水生态系统健康状况.结合生态系统健康内涵,本研究初步提出针对地下水生态系统健康的M-IBI指数评价体系构建流程.     

厌氧氨氧化启动过程及微生物群落结构特征

采用UASB反应器以体积比1∶2接种实验室培养的具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的厌氧污泥和城市污水厂的好氧污泥,耗时17 d成功启动ANAMMOX反应,启动阶段分为菌体水解期、活性提高期和稳定运行期.稳定运行后,逐步提高反应器容积负荷富集厌氧氨氧化菌,当容积负荷由0.10 kg·(m~3·d)~(-1)增至0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮(TN)去除负荷也随之由0.09 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.42 kg·(m~3·d)~(-1),反应器污泥逐渐由浅红色加深,粒径大于0.2 mm的污泥所占比例由10.90%增至38.37%.采用高通量测序对接种污泥和负荷提高期的污泥进行检测,其中绿曲挠菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE3门、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等占据主导.随着厌氧氨氧化菌富集程度的增大,脱氮功能菌中的变形菌门所占比例逐渐减少,从21.60%降至14.20%,而浮霉菌门随之增多,相对丰度由0.73%升至15.50%.当反应器的容积负荷增到0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,浮霉菌门中,Candidatus Brocadia属、Candidatus Jettenia属和Candidatus Kuenenia属是主要菌属,Candidatus Brocadia属占13.40%,是主要的厌氧氨氧化菌属.     

F/M对活性污泥微生物生态网络的影响

为深入理解有机负荷率(F/M)对活性污泥(AS)微生物群落的影响,以F/M(以BOD/MLVSS计,下同)设计建议范围0.2～0.5 kg·(kg·d)-1为依据,将采集的AS样品分为3组,运用基于随机矩阵理论(RMT)的网络分析方法,解析了不同F/M条件下的AS微生物生态网络拓扑性质及结构特征.结果表明,较低的F/M...     

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数(IBI)是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子(水质指标TN、TP、NH₃-N、NO₃-N和NO₂-N)确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度、绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度、蓝藻门(Cyanobacteria)相对丰度、COD_Cr耐受属相对丰度和NH₃-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效...     

污泥好氧颗粒化过程中氨氧化菌群结构的演替与分析

为了揭示颗粒污泥形成过程中氨氧化菌(AOB)群落结构的演替规律,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆测序和实时定量聚合酶链式反应(real-time PCR)等分子生物学技术对AOB群落的演替进行了研究。DGGE结果表明,污泥接种驯化期,AOB群结构的变化较为剧烈,在外加选择压的作用下,种群多样性迅速下降;但随着污泥颗粒化的完成而趋于稳定。测序结果表明,接种污泥中的大多数亚硝化单胞菌属因可快速适应工艺的淘洗过程而被保留在系统内,而亚硝化螺菌属逐渐被淘汰。real-time PCR结果表明,在经历了运行初期的淘洗后,AOB含量随着污泥浓度的提高而逐渐增长;但污泥的氨氧化活性随着污泥浓度的增长而降低。     

密云水库上游河流底栖动物群落结构与水质评价

于2013年5月至10月对密云水库上游河流中大型底栖无脊椎动物(以下简称底栖动物)进行了采样调查。结果表明,采集到的底栖动物隶属于4门10纲16目45科,其中以节肢动物种类最多,占总数的80%,且水生昆虫占总数的67%,出现频率最高的是节肢动物门蜉蝣目蜉蝣科的昆虫,出现频率达87%;从分布来看,白河流域采集到的底栖动物种类最多、密度最高,而潮河流域采集到的底栖动物生物量最大;以底栖动物为指示生物的水质评价结果显示,密云水库上游河流中50%采样点的水质为Ⅰ级(清洁),其余50%为Ⅱ级(轻微污染),水质整体较好,与现场生境调查和水质监测的结果相吻合。     

洮滆水系湖泊春季浮游植物群落结构和水质生物学评价

2014年5月在洮滆水系长荡湖、滆湖和竺山湖布设12个监测点,共采集浮游植物7门109种,平均藻密度为3.94×10~7L~(-1)。Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度和Pielou均匀度指数的变化范围分别为0.98~4.18、1.04~3.54和0.18~0.75。上述3种指数和群落优势类群的综合评价结果表明,3个湖泊都处于富营养化状态;12个监测点中S1和S9水质状况最好,S10和S8水质状况最差;3个湖泊评价结果为长荡湖优于滆湖,滆湖优于竺山湖。     

入太湖河道大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

于2020年9月在太滆运河、漕桥河、徐家大塘和竺山湾布设14个监测点位,调查入太湖河道底栖动物群落结构,并采用Goodnight修正指数（GBI）、生物学污染指数（BPI）和多样性指数（H）进行水质生物学评价。结果表明,研究区域共检出底栖动物6纲18种,霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）和中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）为优势种,生物多样性由高到低为竺山湾（H=1.20）＞徐家大塘（H=1.09）＞太滆运河（H=0.67）＞漕桥河（H=0.33）。典范对应分析显示,总氮、正磷酸盐等因子与寡毛类生物量呈正相关,叶绿素a、IMn与摇蚊幼虫生物量呈正相关。生物学评价表明,太滆运河处于中重度污染状态,漕桥河、徐家大塘和竺山湾处于中度污染状态。     

亚铁活化次氯酸钠降解土壤中阿特拉津

通过考察NaClO添加量、n(Fe2+)∶n(NaClO)、反应时间、土壤pH、腐植酸与无机阴离子对阿特拉津降解效率的影响,对比Fe2+/NaClO氧化处理后土壤微生物群落的变化情况,探究了FeSO4活化NaClO对土壤中阿特拉津的降解性能.结果 表明:当NaClO添加量为10 mmol,n(Fe2+)∶n(NaClO...     

南京市典型森林群落枯枝落叶层的生态功能研究

对南京市5种典型森林群落枯枝落叶层现存量、营养元素氮磷贮存量、持水量以及吸纳重金属等生态功能的研究结果表明,5种典型森林群落枯枝落叶层现存量、对氮的贮存能力以及最大拦蓄量均以麻栎-栓皮栎群落最大;对磷和5种重金属的贮存量以银杏群落最大,麻栎-栓皮栎群落次之;枫香-桂花和三角枫群落的各项生态功能相对较弱。建议在南京市的城市森林规划和建设中,应保护好现存的地带性植物群落———以麻栎-栓皮栎为优势种的落叶阔叶林群落或营建类地带性植物群落,维护林地枯枝落叶层的完整性,将有助于改善城市生态环境。