薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。     

闽江河口养虾塘水体可溶性有机碳、营养盐和叶绿素a浓度变化特征

为揭示河口区陆基养虾塘可溶性有机碳(DOC)、营养盐、叶绿素a时空动态变化及其生态化学计量特征,在福建省闽江河口鳝鱼滩选择3个陆基养虾塘作为研究对象,于2018年5—10月原位测定养虾塘水温、pH、盐度、溶解氧指标,并采集不同深度水样,实验室测定DOC、可溶性无机氮(DIN)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、叶绿素a浓度,探讨其主要影响因素。结果表明,养虾塘水体中DOC、DIN、PO_4~(3-)-P和叶绿素a质量浓度分别介于5.73～16.79 mg·L~(-1)、0.04～1.80 mg·L~(-1)、0.03～0.16 mg·L~(-1)和15.02～443.08μg·L~(-1),均存在明显的时空变化特征;养虾塘水体DOC、营养盐、叶绿素a浓度受到养殖水体水环境参数、人为活动、养殖生物的共同影响;养虾塘水体碳(C)、氮(N)、磷(P)营养元素组成与植物、土壤之间具有相似性,并且表现为碳盈余和氮限制。在养殖过程中,加强对养虾塘水体营养盐和叶绿素a的动态变化监测,通过人为方式调节养虾塘水体C、N、P比率,对于防止养虾塘水体富营养化,促进养虾塘生态系统绿色可持续生产具有重要作用。     

三种因素对海水生物流化床启动期间营养盐去除及amoA基因表达的影响

在实验室规模下,以旋转式生物流化床(CB-FSB)为研究对象,研究了初始总氨氮(TAN)、水温及滤料膨胀率3种条件下,海水生物流化床生物过滤功能启动期间TAN和亚硝酸盐氮(NO-2-N)去除及amoA基因数量的变化。结果显示:生物流化床生物过滤功能启动所需时间随着水温的升高而缩短,在水温为15℃、20℃和25℃时,启动所需时间分别为27 d、25 d和23 d;初始TAN质量浓度的升高也会缩短生物流化床生物过滤功能启动所需要的时间,在初始TAN质量浓度为1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L时,启动所需时间分别为24 d、22 d和21 d;在膨胀率为100%和150%时,启动所需时间无明显差别,分别为21 d和20 d,明显好于膨胀率为50%时启动所需时间27 d;amoA基因的数量变化与TAN去除率的变化有一定的相关性,并随着初始TAN浓度的升高而增多,在4 mg/L时数量最多,达到2.76×10~7copies/g。     

不同氮源营养盐对小球藻生长的影响

小球藻具有繁殖快、易培养等优点,在其生长过程受各种生态因子的影响,如温度、光照、营养盐等。本实验设计了4种不同的营养盐:硝酸钾、尿素、硫酸铵、碳酸氢铵和6个不同的尿素浓度,研究不同的营养盐和营养盐浓度对小球藻生长的影响。实验结果表明,尿素对小球藻的促进作用要比硝酸钾、碳酸氢铵和硫酸铵明显,在一定浓度范围内,浓度越高促生长作用越明显。     

桓仁水库初级生产力和限制性营养盐研究

2018年4月10日、6月11日、8月14日在桓仁水库的上游(江南九队)、中游(砬砬岗子)和下游(泗河大地)3个站位用500 mL具塞磨口瓶盛装采水器采集的水库水样,进行限制性营养盐原位试验,同时测定水中溶解氧和初级生产力,并检测分析水体理化指标,以查明辽宁桓仁水库氮磷分布、营养盐限制和初级生产力状况,保护桓仁水库生态系统的结构和功能完整性。试验结果显示,营养盐加富试验中,0.5 mg/mL氮+0.3 mg/mL磷的添加组可显著提高水体中的溶解氧水平(P<0.05);上游和中游氮磷比为2∶1、下游氮磷比为4∶1可显著提高水体中的溶解氧水平(P<0.05);初级生产力随季节变化特征明显,原始P/R系数均小于试验组。根据试验结果分析得知,桓仁水库营养盐限制因素受季节变化的影响显著,具有氮、磷双限制等特征;根据初级生产力判断桓仁水库为自养代谢型水体。     

不同贝类对富营养化水体净化效果的比较

本文研究比较了背角无齿蚌和三角帆蚌对富营养化水体的净化效果。研究结果表明,背角无齿蚌和三角帆蚌能够有效控制水体富营养化,显著降低了富营养化水体中的总氮、悬浮物、化学需氧量和叶绿素a,其中对叶绿素a的净化效果最佳,分别达到96.8%和94.2%。2种河蚌对富营养化水体中总磷的净化效果不显著。在本试验中背角无齿蚌和三角帆蚌两者对水质的净化效果差异不显著,在使用河蚌净化水质时建议依据当地河蚌的价格以及取材的难易程度进行选择。     

Study on Effect of Nitrogen and Phosphorous on the Resistance of E.coli to Chloramphenicol and its Mechanism

This study was designed to explore the effect of nitrogen and phosphorous on the resistance of E.coli from environment and the mechanism.Microcosms were established to study the effect of nitrogen and phosphorous on the resistant phenotype of E.coli to chloramphenicol (CHL).cat gene of isolated drug-resistant strains and susceptible strains were detected.The results showed that,different concentration of nitrogen and phosphorous could induce the formation of antibiotics resistance of E.coli to CHL.The rate of cat gene of 46 strains of chloramphenicol resistant E.coli was 89.13%,which was 0 in the 16 strains of chloramphenicol sensitive E.coli.The results indicated that,nitrogen and phosphorous in the microcosms could induce the formation and maintenance of resistance to chloramphenicol in E.coli,which had correlation with cat gene.     

青岛文昌鱼自然保护区营养盐时空分布特征及富营养化评价

本研究分析了2017年9月(夏季)和11月(秋季)青岛市文昌鱼(Branchidermus fasciatus)水生野生动物市级自然保护区营养盐含量的季节变化和平面分布,并对该海域进行了富营养化评价。研究结果显示,2017年溶解无机氮(DIN)平均含量夏季高于秋季,NO_(2-)N、NH_(4-)N平均含量分别是秋季的1.98倍、1.44倍,而NO_(3-)N和PO_(4-)P平均含量低于秋季,分别是秋季的88.8%和47.6%。夏季DIN总体水平优于海水一类标准值,PO_(4-)P总体水平优于海水一类标准值;秋季DIN总体水平优于海水一类标准值,PO_(4-)P总体水平劣于海水一类标准值。从水平分布来看,夏季海水的DIN浓度分布趋势大致呈核心区实验区缓冲区的趋势;秋季海水的DIN浓度分布呈缓冲区实验区核心区。夏季N/P比值略高于Redfield比值,而秋季N/P比值较低于Redfield比值,DIN相对缺乏。根据潜在性富营养化评价模式,2017年保护区海域夏季和秋季营养水平较低,均属于贫营养水平。     

饲料投喂及清淤对养殖库湾水环境的影响

为探究缩减饲料投喂量及清淤对养殖库湾水环境的影响,在鲢、鳙放养密度均为20 g/m~3的基础上,设置4个处理组库湾,分别为B1(不清淤、饵料投喂减半)、B2(清淤、不投饵)、B3(清淤、饵料投喂减半)和B4(不清淤、饵料投喂正常),实验周期为9个月。结果显示:4个库湾的总氮浓度、总磷浓度、高锰酸盐指数、藻类生物量从低到高分别为B2、B4、B1、B3,B2、B1、B4、B3,B2、B1、B4、B3,B2、B1、B3、B4(P0.05),浮游动物生物量之间无显著性差异(P0.05)。由此可见,B2无论是在营养盐的控制还是在藻类的控制方面均取得了最佳的效果。作为养殖库湾,其主要功能是得到更高的鱼产量。在达到养殖水质要求的情况下,为了得到更高的鱼产量,应合理地利用饵料。因此,对于养殖用水的处理,要根据具体的水质条件,采用合理的修复方式,实现水质改善和养殖生产的双赢。     

扑草净用于仿刺参养殖塘的安全性研究──基于营养盐在生物沉积物-水界面扩散的视角

温带海域普遍养殖仿刺参,仿刺参养殖塘中常有大型藻类爆发,进而影响仿刺参的生长和生存。通常用扑草净清除大型藻类,由于除草剂的生态毒性,可推断扑草净将影响仿刺参生物沉积物中营养盐的再生,本研究则要验证该假说。将仿刺参生物沉积物暴露于不同浓度的扑草净7天,并测定生物沉积物-水界面营养盐的扩散通量。结果表明:在正常使用的去除大型藻类的扑草净剂量之下,营养盐在仿刺参生物沉积物-水界面的扩散通量不受扑草净的影响。按正常剂量使用扑草净并不影响仿刺参生物沉积物中营养盐的再生与积聚,无需对扑草净对营养盐水平的影响而担忧。研究结果将有助于评估除草剂对海水中营养盐循环的影响。