再生水灌溉对土壤化学性质及可培养微生物的影响

通过室内土柱模拟实验,探讨再生水灌溉对土壤化学性质和可培养微生物的影响,从而为再生水回用评价提供数据支持.结果表明,在土壤化学性质方面,再生水灌溉可显著提高土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量,而对土壤总磷(TP)、速效磷(AP)和pH值无显著影响.在微生物数量方面,再生水灌溉可显著提高表层0~20 cm细菌和放线菌数量,而对20~40 cm和40~60 cm土层三大微生物类群数量影响较小.在微生物种类方面,不动杆菌属(Acinetobacter)是再生水灌区的优势菌属,芽孢杆菌属(Bacillus)是自来水灌区的优势菌属;自来水灌区特有种属4个,再生水灌区特有种属6个;再生水灌溉对表层0~20cm土壤微生物群落Shannon多样性无影响,使土壤微生物群落Pielou均匀度降低,可提高土壤微生物群落Margalef丰富度.通过SPSS 17.0对土壤微生物数量和土壤化学性质进行相关性分析表明,土壤微生物数量与OM、TN、TP和AP含量呈正相关,与土壤pH值、含水量(SWC)呈负相关;通过CANOCO 4.5对土壤微生物种类与土壤化学性质进行DCA去趋势分析和RDA冗余分析表明,AP含量与微生物群落相关性最强(P=0.002),TP和TN对链球菌属(Streptococcus)、气球菌属(Aerococcus)和奈瑟氏球菌属(Neisseria)的影响较大,OM和AP对气单胞菌属(Aeromonas)、动性球菌属(Planococcus)和盐杆菌属(Halobacterium)影响较大.     

多孔填料特性对生物膜形成影响

多孔填料是曝气生物滤池(BAF)的重要构成部分,是影响BAF污水处理效果的关键.目前填料种类繁多,但其表面理化特性对生物膜形成的影响规律并不清楚,如何比选最佳生物填料一直是BAF工程应用的难题.通过研究BAF常用的几种多孔生物填料本身的物化特性,考察其物化特性与填料上生物膜的生物附着量及酶活性之间的相关性.结果表明,海绵填料虽然易吸附污泥,但是易堵塞,整体生物膜活性不高;立体空心填料虽然表面吸附的生物量较低,但是比表面积大,表面附着生长的生物膜活性较强;陶粒因具有良好的亲水性和较高的表面粗糙度,且Zeta电位最正,易于微生物附着生长,污泥附着性能最强,且生物膜活性最好.通过冗余分析(RDA)分析可知,影响填料表面生物量的主要因素是Zeta电位;影响填料表面污泥活性的主要因素是空隙率.通过6组反应器对NH⁺₄-N的去除负荷可知,陶粒对NH⁺₄-N的去除负荷最大,为68 g·(m³·d)^-1,火山岩次之,为67 g·(m³·d)^...     

农业废物好氧堆肥过程因子对细菌群落结构的影响

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究了农业废物堆肥过程中细菌种群随时间的变化.同时,应用Quantity One2.0和Canoco4.5软件对获得的堆肥细菌种群数据与堆肥过程因子:环境温度、堆体温度、pH、含水率、水溶性有机碳(WSC)、C/N、水溶性氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)进行冗余分析,并做出样点、种群与堆肥过程因子的二维排序图.结果表明,细菌群落(样点)以堆肥过程因子为梯度大体可划分为升温期(1～2d)、高温期(3～11d)、降温期(12～18d)和腐熟期(19～36d)4个阶段,每一阶段均有对应种群存在.不同的堆肥过程因子对细菌种群的影响大小依次为:NO3--N堆体温度WSCC/NNH4+-N含水率pH环境温度,其中,堆体温度、WSC、NO3--N、NH4+-N对细菌种群的影响极显著(p0.01),C/N、pH对细菌种群的影响显著(p0.05),含水率、环境温度对细菌种群的影响不显著.     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

辽河流域河流秋季CDOM光学特性及影响因素研究

了解有色溶解有机物(CDOM)的光学特性有助于对水生生态系统中溶解有机物(DOM)循环过程的研究,而环境要素对CDOM光学特性的影响会进一步影响水环境中的碳循环过程.利用2013年9月和10月辽河水体实测数据对水体反射特性、CDOM的吸收特性、荧光特性及各种水质参数对CDOM光学特性的影响进行研究.结果表明,辽河流域河流总氮(均值4.40 mg·L~(-1))、铬浓度(均值0.0065 mg·L~(-1))超过国家地表水V类标准.悬浮泥沙光谱特征较为明显的水样,其CDOM的吸收曲线非常相近,叶绿素a光谱特征较为明显的水样,其CDOM吸收曲线之间的差别较大.辽河流域水体CDOM的吸收斜率S275-295(0.0163~0.0191 nm-1)高于其他大多数河流,而低于湖泊、水库.对比辽河流域河流发现,东辽河与辽河水体CDOM组成物质的分子量相对较小,东辽河CDOM的芳香性最高,而西辽河最低.根据荧光指数、腐殖化指数及生物源指数分析发现,辽河流域水体主要以陆源的、高等植物DOM为主,太子河、大凌河CDOM具有较为明显的自生源特征.通过荧光峰的分布发现,辽河水体CDOM以类腐殖酸荧光峰(A峰、C峰)为主,部分河流(辽河干流)同时表现出较强的类蛋白质荧光峰(B峰、T峰).通过冗余分析(RDA)发现,水体中溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总碱度(TAlk)、砷(As)及汞(Hg)与表征CDOM光学特性的参数之间存在显著的相关性(p0.05),是CDOM光学特征的主要影响因子.     

拉鲁湿地水生植物群落多样性与水环境因子的关系

植物的多样性对湿地生态系统的完整性和稳定性具有重要的意义.以拉鲁湿地为研究对象,采用野外调查、现场监测与室内分析相结合,重点分析了拉鲁湿地不同区域植物多样性的变化及其与水环境因子之间的关系.结果表明拉鲁湿地出现18种水生植物,各区域Margalef物种丰富度指数为M(中西部)>W(西部)>E(东部)>N(北部)>S(南部);物种丰富度由大到小排序为W(11)、M(11)>N(8)>E(7)>S(6); Shannon-Wiener指数依次排序为M(1.9)>W(1.89)>S(1.63)>E(1.26)>N(1.18);Simpson指数依次排序为N(0.44)>E(0.34)>M(0.24)>S(0.21)>W(0.18);Pielou指数依次排序为S(0.91)>M(0.79)>W(0.78)>E(0.65)>N(0.56).RDA分析表明,拉鲁湿地水生植物多样性受溶解氧、pH、水温、总氮、浊度等水环境因子的影响.拉鲁湿地以金鱼藻、杉叶藻、水蓼、水葱、菖蒲和灯芯草等为优...     

张家口市北新屯地区蔬菜种植区锗元素富集特征及成因分析

选取张家口市北新屯地区蔬菜种植基地为研究区,分为重点区和区域范围以及上游地区,共采集表层土壤样品132件,垂向土壤剖面16条,地表剖面3组,彩椒果实、紫甘蓝果实和玉米果实样品各4件,在分析土壤、岩石和作物样品的Sc、 Cr、 Mo、 Cd、 V、 Zn、 Sr、 Pb、 Co、 Ni、 Cu、 Ge和REE等元素基础上,通过所参照的锗富集标准,发现区域富锗率不高(19.7%),而重点区富锗率较高(52%).区域范围和重点区土壤中Ge与稀土元素呈现较为明显的空间分布一致性,进一步对比土壤与作物中Ge和稀土元素相关性特征发现,稀土含量排序为：紫甘蓝>彩椒>玉米,而Ge吸收强度排序为：玉米(微弱吸收)>紫甘蓝(极弱吸收)>彩椒(极弱吸收),作物对Ge和稀土元素的吸收并没有明显的协同性.通过对研究区土壤28种元素和指标的PMF和RDA分析表明,区域Ge的来源以天然地质背景因素为主(66.3%),人为活动影响因素(27%)和大气干湿沉降因素(6.7%)为辅,重点区Ge的来源以天然地质背景因素(33.8%)和人为活动影响因素(27.2%)为主,大气干湿沉降因素(18.5%)...     

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳组分特征及其与理化因子的相关性

开展绿洲连作棉田土壤有机碳组分研究,有助于阐明干旱区农田土壤有机碳稳定性机制在人地关系作用下变化特征.以塔里木盆地北缘阿拉尔垦区为研究区,以空间代替时间序列法分析了2、5、12、20和35 a等不同连作年限棉田土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳的含量特征,结合冗余分析探讨了土壤有机碳组分与土壤其它理化因子（含水量、容重、pH值、全盐、全氮、有效磷和速效钾）的相互关系,结果表明：①不同年限的连作对研究区土壤有机碳组分含量具有显著影响,土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳含量整体表现为连作12、20和35 a棉田高于连作2 a、5 a棉田和荒草地,ω（土壤有机碳）在20 a棉田达到峰值（7.06g ·kg^-1）,高出荒草地76.91%,各土壤有机碳组分含量均随着土层的加深而下降.②基于对土壤有机碳组分含量与土壤其它理化因子的冗余分析结果表明,土壤有机碳组分含量与全氮、有效磷和含水量呈正相关关系,与pH值和容重呈负相关关系.土壤其它理化因子对土壤有机碳组分含量解释的重要性排序为：全氮>有效磷>pH值>容重>含水量>速效钾>全盐.     

太湖上游流域下垫面因素对面源污染物输出强度的影响

应用流域断面监测、GIS的流域空间分析等手段建立太湖上游地区流域基础数据,通过多元逐步回归和冗余分析(redundancy analysis, RDA)手段,研究了太湖上游流域下垫面要素对流域出口污染物输出影响特征以及不同要素影响的相对强度,提取了影响太湖上游流域面源污染产出的主要下垫面因素并分析各小流域水质控制性要素的空间特征.研究结果表明,流域面源污染与下垫面要素具有很大的相关性,其中流域土地利用对面源污染产出的影响最为显著,其次是流域土壤特征、流域坡度,流域面积的影响最小;影响流域面源污染输出变化的控制性因素为居民用地、耕地面积比例和流域平均坡度,对水质数据进行解释的显著性和重要性水平均较高,能解释59.5%的流域水质信息、98.6%的下垫面特征-水质指标关系信息,且在不同小流域中这3个因素对流域水质影响的贡献率不同.     

调水调沙对黄河口海域大型底栖动物群落的影响

于2013年调水调沙前(未开始)、中、后(结束)分别对黄河口海域18个监测站进行了3个航次的大型底栖动物调查,对调水调沙期间大型底栖动物与环境因子的关系进行了研究. 结果表明:3次调查共发现大型底栖动物118种,生物量在调水调沙前、中、后分别为(4.31±1.43)、(5.57±3.85)和(4.04±1.38)g/m2,栖息密度分别为(241±59)、(173±44)和(199±40)ind/m2,并且3次调查期间的生物量和栖息密度均无显著差异(P>0.05);调水调沙期间优势种更替不明显;Shannon-Wiener多样性指数等级在调水调沙前、后均评价为“好”,调水调沙期间为“中等”. 冗余分析表明,除少数机会种和污染指示种外,多数大型底栖动物对环境因子的生态需求为深水、高pH、高盐度和高ρ(DO)(DO为溶解氧). 调水调沙影响范围为调查扇面的东北及河口海域,出现软体动物死亡、多毛类机会种等数量大幅增加的现象. BOPA(底栖动物多毛类机会种和端足目动物)指数和环境因子统计分析显示,调水调沙期间大部分站位环境质量良好,河口污染有加重趋势.