岩溶湿地与稻田土壤团聚体细菌群落结构的比较

研究湿地系统中的土地利用变化对土壤团聚体中细菌群落结构的影响,可以为阐明土地利用变化对湿地土壤团聚体稳定性的影响机制提供理论依据.以会仙岩溶湿地和稻田为研究对象,利用高通量测序技术和生态网络分析对土壤团聚体（大团聚体0.25~2 mm、微团聚体0.053~0.25 mm和粉、黏粒<0.053 mm）细菌群落结构进行研究.结果表明：①微团聚体在稻田中占29.64%,显著高于其在天然湿地中的占比（22.20%）.②门水平上,绿弯菌门在稻田土壤大团聚体、微团聚体和粉、黏粒中的相对丰度分别为7.97%、8.56%和7.40%,显著高于其在天然湿地这3种粒径团聚体中的相对丰度（4.93%、4.81%和3.76%）;目水平上,厌氧绳菌目在稻田这3种粒径团聚体中的相对丰度分别为2.35%、3.03%和2.65%,显著高于其在天然湿地这3种粒径团聚体中的相对丰度（0.92%、0.91%和0.43%）.③生态网络分析显示,稻田微团聚体和粉、黏粒网络的节点数、边数和平均邻居数均高于天然湿地,并且在这两种组分中网络的平均连通度更大,特征路径长度更短;稻田大团聚体网络具有更长的特征路径长度、更高的模块性.结果表明,天然湿地改变为稻田后,土壤团聚体细菌群落结构改变,稻田微团聚体和粉、黏粒中细菌群落具有更高的物质循环和信息传递的效率,而稻田大团聚体细菌网络紧密性低,模块性高,其细菌群落结构更稳定.     

南水北调东线山东境内调蓄湖库蓝藻种群分布特征及环境驱动因子

为掌握南水北调东线山东境内调蓄湖库在工程运行前后蓝藻种群的分布情况及其环境驱动因子,于2010～2019年的5～11月对南四湖、东平湖、大屯水库、东湖水库和双王城水库进行藻类和水环境调查.共检出浮游蓝藻44种,其中丝状蓝藻23种.湖泊假鱼腥藻、拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻在各调蓄湖库的检出频次和密度均较高,是主要有害蓝藻种.通过分析各调蓄湖库蓝藻种群的分布特征,发现丝状蓝藻在水力扰动较大水体中的生长优势较为明显,应成为日后调蓄湖库蓝藻风险防控的重点.Pearson相关性分析和广义线性拟合曲线结果显示,总氮、总磷、水温和水深是影响调蓄湖库主要有害蓝藻种生长的主要环境驱动因子.氮磷营养盐对于有害蓝藻种的生长具有显著的促进作用.湖泊假鱼腥藻具有良好的温度适应性,在夏初秋末仍能成为优势种,而当水温大于25℃时,拉氏拟柱孢藻、铜绿微囊藻和惠氏微囊藻具明显的生长优势.此外,较小的水深更利于拉氏拟柱孢藻的生长.建议在加强控制湖库氮磷营养盐输入的基础上,在夏初和秋末对湖泊假鱼腥藻进行重点监控,并在高温时期密切关注浅水区拉氏拟柱孢藻的生长情况,保障水质安全.     

基于种群、功能群对比分析洞庭湖浮游植物群落驱动因素及水质评价

浮游植物是水生态系统中最重要的组成部分,因其对水环境变化敏感而常被用于指示水环境状态,但其对环境的响应受分类方法的影响.为了解洞庭湖浮游植物种群(门、属)和功能群(FG)两种分类法对环境的驱动响应特征和适用性,于2019年3～12月分水期对该湖共进行了4次采样,比较分析了浮游植物种群和功能群的分布特征及其与环境因子的响应关系,并对比了TLI指数、 Shannon-Wiener指数、Q指数等评价方法在洞庭湖的适用性.结果表明,洞庭湖共检出浮游植物6门61属,可划分为23个功能群和9个优势功能群,功能群演替趋势为P/MP/D(3月)■月)■月)■(12月).层次分割结果表明,洞庭湖浮游植物的种群分布与变化受环境因子的驱动大于空间驱动;影响浮游植物种群和功能群的主要环境因子为水温(WT)、高锰酸盐指数、溶解氧(DO)、电导率(Cond)、水位(WL)和总磷(TP),环境因子对两者的独立解释性排序相差不大.RDA分析表明,浮游植物功能群对环境因子的响应要优于浮游植物种群.综合对比分析发现,利用Q指数进行水质评价在洞庭湖水体有较好的适用性.     

微氧条件下自养-异养联合反硝化工艺的电子平衡分析

自养-异养联合反硝化(integrated autotrophic and heterotrophic denitrification,IAHD)工艺可以同时进行硫化物,硝酸盐和有机物的降解,作为工业废水处理的关键单元近年来受到广泛关注.引入微量氧气作为电子受体的微氧技术已被证明是强化IAHD运行效能的有效策略.本研究关注于IAHD工艺的电子平衡计算并发现了IAHD生物反应器在微氧条件下运行时利用有限的硝酸盐可将硫化物和乙酸盐完全转化去除.在IAHD序批实验中,当电子缺失率达到峰值55. 1%时,硫化物、硝酸盐和乙酸盐去除效率和去除速率均最高.进一步的硫化物氧化间歇实验表明,电子得失不平衡现象发生在生物硫化物氧化过程中,当氧气含量为5 m L和10 m L时,电子缺失率分别为18. 7%和38. 2%. Illumina微生物群落测序结果表明,Thiobacillus、Thauera、Mangroviflexus和Erysipelothrix为硫氧化过程的主要占优属,其中Thiobacillus的相对丰度随着电子缺失率的增加而增加.本研究揭示了微氧条件下电子受体缺失现象与强化的IAHD运行效能之间的潜在联系,并为深入探讨硫、氮和有机碳的代谢机制提供了新的研究视角.     

江苏水源地型水库异味物质发生风险及影响因素

为认知水源地型水库异味发生风险及其规律,本研究于异味风险高危期(夏季),对江苏17个省级水源地型水库开展了水质、浮游生物和异味物质状况调查.结果表明,本次调查的17个水库普遍存在富营养化程度偏高(如藻类生物量偏大和水体透明度偏低)的问题,约三分之一的水库出现部分水层异味物质2-甲基异莰醇(MIB)浓度超标,MIB平均浓度为(13. 7±20. 7) ng·L-1,表明江苏省水库型水源地普遍存在MIB风险;多个水库检出土臭素(GSM),但其浓度均没有超过10ng·L-1的饮用水标准浓度(最大浓度为4. 6 ng·L-1);同步水质调查及统计分析表明,MIB浓度和水体叶绿素a浓度、水体透明度、悬浮颗粒物浓度、富营养化指数等重要水质指标及浮游植物生物量(特别是蓝藻生物量)相关性显著(P 0. 05),其中MIB与叶绿素a、富营养化指数呈极显著的相关关系(P 0. 01).因此,水源地型水库的异味物质风险与水库的富营养化密切相关;实施营养盐外源输入削减、提高流域植被覆盖度、科学调控渔业养殖规模等水体富营养化控制措施是水库异味物质控制的关键.     

北京市河流秋季浮游动物群落特征分析

为了解北京市河流浮游动物群落空间分布特征及其与水环境因子之间的关系,于2017年9月采集了北京市28个水体的81个断面的样品,鉴定出浮游动物4类68种,其中原生动物17种占25%,轮虫36种占53%,枝角类13种占19%,桡足类占3%,主要是桡足幼体和无节幼体. 15种优势种中12种主要来自于轮虫和桡足类.山区河流浮游动物以原生动物和桡足类为主,城郊结合区以桡足类为主,城区以轮虫为主.综合水质标识指数法、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数计算结果表明,山区河流水质总体上优于城区,城市水质优于城郊结合区;采用单因子水质标识指数法识别出水体主要污染因子为总氮.通过主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)后发现,NH_4+~-N、BOD_5和COD等对浮游动物特征影响较大.     

饮用水快速砂滤池优势微生物群落的代谢功能解析

快速砂滤池广泛应用于饮用水处理中,其净水效能一直被认为是物理化学作用,而对滤池表面附着微生物的净水作用仍不明晰.为了解析滤池中微生物的群落构成和功能特征,研究对国内8个城市的11座饮用水快滤池的进出水和滤料进行采样分析.进出水水质分析结果表明经过滤池处理,溶解性有机碳(DOC)有少量去除,氨氮(NH_4~+-N)显著降低,硝酸盐氮(NO_3~--N)显著增加,总氮(TN)未发生明显变化.利用宏基因组技术获得了滤池中微生物群落的构成和功能信息,滤池优势菌属(相对丰度占前10%)共14种,包括两类氨氧化细菌Nitrospira和Nitrosomonas.对优势菌属的功能基因信息进行分析,发现优势微生物菌群具有更高的碳水化合物、氮、硫和异生物质代谢功能丰度. Aeromonas的碳水化合物代谢基因相对丰度最高,Bradyrhizobium的氮、硫及异生物质代谢基因的相对丰度最高,说明这两种菌是影响饮用水水质的重要菌属.通过评价各个优势菌属对异生物质的代谢潜能,发现Bradyrhizobium、Sphingomonas、Methyloglobulus、Sphingopyxis和Klebsiella是饮用水快速砂滤池中降解微量有机污染物的关键菌.     

Application of the target fish community model to an urban river system

Several models have been developed to assess the biological integrity of aquatic systems using fish community data. One of these, the target fish community (TFC) model, has been used primarily to assess the biological integrity of larger, mainstem rivers in southern New England with basins characterized by dispersed human activities. We tested the efficacy of the TFC approach to specify the fish community in the highly urbanized Charles River watershed in eastern Massachusetts. To create a TFC for the Charles River we assembled a list of fish species that historically inhabited the Charles River watershed, identified geomorphically and zoogeographically similar reference rivers regarded as being in high quality condition, amassed fish survey data for the reference rivers, and extracted from the collections the information needed to define a TFC. We used a similarity measurement method to assess the extent to which the study river community complies with the TFC and an inference approach to summarize the manner in which the existing fish community differed from target conditions. The five most abundant species in the TFC were common shiners (34%), fallfish (17%) redbreast sunfish (11%), white suckers (8%), and American eel (7%). Three of the five species predicted to be most abundant in the TFC were scarce or absent in the existing river community. Further, the river was dominated by macrohabitat generalists (99%) while the TFC was predicted to contain 19% fluvial specialist species, 43% fluvial dependent species, and 38% macrohabitat generalist species. In addition, while the target community was dominated by fish intolerant (37%) and moderately tolerant (39%) of water quality degradation, the existing community was dominated by tolerant individuals (59%) and lacked intolerant species expected in the TFC. Similarity scores for species, habitat use specialization, and water quality degradation tolerance categories were 28%, 35% and 66%, respectively. The clear pattern of deviations from target conditions when observing fish habitat requirements strongly suggests that physical habitat change should be a priority for river enhancement in the Charles River. Comparison of our target and existing fish communities to those from a comprehensive study of Northeastern fish assemblage responses to urban intensity gradients revealed very similar results. Likewise, comparison of our TFC community and affinity scores to those of other TFCs from similar regions also yielded similar results and encouraging findings. Based on the positive results of these comparisons, the utility of the findings from the inference approach, and the widespread adoption of the TFC in the Northeast US, it appears that the TFC approach can be used effectively to identify the composition of a healthy fish community and guide river enhancements in both highly urbanized and non-urbanized streams and rivers in the Northeast US.     

中国农业污染防控的制度约束研究

中国作为世界上最大的发展中国家,正经历着越发严重的农业污染问题;对农业污染防控的制度性约束因素进行深入分析,是实现有效污染防控的前提,具有积极的理论和现实意义。对中国农业污染防控的制度约束分析研究表明：农业污染及其防控涉及的利益主体关系及相关制度设计,对各利益主体形成了污染防控负激励,加重了农业污染;城乡＂二元＂结构及其衍生的一系列体制问题,导致＂三农＂在农业环境治理、农村公共物品提供等方面被严重边缘化,进而直接制约了农业污染防控;此外,高度分散的小规模农户经营模式也不利于农业污染防控。最后,针对中国农业污染防控的制度性约束因素,提出了有针对性的农业污染防控政策建议。