不同溶氧条件下九龙江口湿地沉积物-水界面氨氮释放与氧化规律

摘要：沉积物中氨氮（NH4^＋-N）的释放与氧化是河口湿地生态系统氮素生物地球化学循环的关键过程。本文通过室内模拟，构建饱和（BH）、好氧（HY）、缺氧（QY）和厌氧（YY）等四种上覆水溶氧（DO）条件，研究九龙江口湿地两种沉积物（红树林、光滩）中NH4^＋-N在沉积物-水界面的释放与氧化规律。结果表明，不同溶氧条件下，两种沉积物氨氮的释放、氧化存在显著差异。首先，红树林沉积物上覆水NH4^＋-NN的累积释放量是光滩沉积物的1．9-4．5倍，其中红树林沉积物上覆水NH4LN释放量分别达到1．64mg（BH）、2．07mg（HY）、3．47mg（QY）和3．20mg（YY），而光滩沉积物则分别为0．85mg（BH）、1．00mg（HY）、0．77mg（QY）和1．27mg（YY）。在较高DO条件下两种沉积物NH。’一N均呈低释放状态，而在较低DO条件下则呈高释放状态。另外，四种溶氧条件下红树林沉积物NH4^＋-NN的释放速率（N43．73-78．51mg-m^-2-d^-1）和氧化速率（N26．19-40．68mg-m^-2-d^-1）均高于光滩（分别为N14．50-19．22mg-m^-2-d^-1和N8．89-22．53mg-m^-2-d^-1），原因可能是红树林沉积物微生物种类丰富，群落多样性更高，矿化和硝化作用强烈。本文明晰了不同溶氧条件下河口红树林湿地沉积物NH4^＋-N的迁移转化过程，可促进滨海湿地的生态保护以及近海水域富营养化的控制。

九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征

利用连续提取法对九龙江口湿地表层沉积物中不同形态氮含量进行了测定,探究了滨海湿地表层沉积物中氮形态及其与沉积物理化性质的相关关系.结果表明:九龙江口滨海湿地沉积物中w(TN)达到12.67 mg/g,可转化态氮(EFN)质量分数〔w(EFN)〕占w(TN)的18.78%.有机硫化物结合态氮(OSFN)和碳酸盐结合态氮(CFN)是九龙江口滨海湿地沉积物EFN的主要形态,w(OSFN)和w(CFN)分别占w(EFN)的37.82%和36.97%.不同潮水位和植被类型沉积物中的w(TN)和w(EFN)呈现差异性,表现为高潮位>中潮位>低潮位,红树林>其他植被类型(北部互花米草、红树与互花米草混交和南部互花米草)>光滩.w(CFN),w(OSFN),w(EFN)和w(TN)存在显著相关关系,表明w(TN)和w(EFN)的增加主要来源于OSFN和CFN.w(OSFN),w(EFN)和w(TN)与w(OM)存在显著相关关系,表明河口滨海湿地有机质的累积、矿化,可增加沉积物中的w(OSFN),w(EFN)和w(TN),从而对滨海湿地氮生物地球化学过程产生重要影响.

蕨麻提取物的抑菌作用及其稳定性研究

利用琼脂打孔扩散法研究蕨麻水提取物、60%乙醇提取物和乙酸乙酯提取物对6种常见食源性污染菌的抑制作用;并探讨pH值和热处理对蕨麻60%乙醇提取物抗菌活性的影响。结果表明:3种提取物对6种食源性污染菌均有抑制作用,其中60%乙醇提取物抑菌效果最好;在pH值为7时60%乙醇提取物对6种食源性污染菌的抑制效果均达到最大;加热对蕨麻60%乙醇提取物抑菌效果的影响与温度和时间均有关,在121℃加热30min时,抑菌活性有明显下降。

纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响

为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于?-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.

九龙江口湿地表层沉积物微观形貌特征与成因分析

基于沉积物N2吸附脱附曲线,通过不同植被沉积物采样、扰动模拟和化学清洗实验,分析河口滨海湿地表层沉积物的微观形貌特征与形成原因.研究表明,光滩(A)的沉积物比表面积最低(17.07m2/g),表面分形维数也是最低(2.5177);互花米草(E)沉积物的比表面积和表面分形维数次之,分别为20.82m2/g、2.5354;而湿地中间的红树(D)、互花米草(B)及其二者混交(C)的3种沉积物的比表面积和表面分形维数较高.其原因可能是光滩(A)和互花米草(E)由于靠近河边,受到河流与潮水影响较大,较其他长有植被且离河流较远的沉积物,更易受到扰动与污染,空间填充能力弱化所致.相关关系分析表明,沉积物比表面积与表面分形分数同沉积物无机氮磷形态显著正相关,这表明沉积物比表面积和表面分形维数较低的沉积物,其表面吸附能力和空间填充能力较弱,而使得吸附的无机氮磷形态污染物减少.另外,受扰动的沉积物具有较低的比表面积和表面分形维数,污染程度较轻的沉积物具有较高的比表面积和表面分形维数.可见,受潮汐、河流扰动和污染程度的不同是九龙江口湿地表层沉积物微观形貌差异形成的主要原因.

溶氧对富集培养的河口湿地表层沉积物氨氧化菌多样性及氨氧化速率的影响

溶氧(dissolved oxygen,DO)是影响氨氧化过程的一个重要环境因素.为探究DO对氨氧化过程的影响程度及其作用机制,本研究对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化菌富集培养物进行DO处理实验,利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术比较不同DO条件下氨氧化菌多样性,确定DO对氨氧化速率、氨氧化菌多样性的影响规律.结果表明,在饱和及好氧条件下氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落多样性指数(Shannon index)达到2.00和2.05,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)为2.49和2.03,氨氧化速率分别达到14.20 mg·(L·d)-1和13.36 mg·(L·d)-1,NH4+-N转化率达到93.8%和88.2%.而在缺氧和厌氧条件下AOB群落多样性指数分别为1.76和1.80,AOA为1.27和2.21,氨氧化速率仅为7.82 mg·(L·d)-1和5.66 mg·(L·d)-1,NH4+-N转化率为51.7%和37.4%.相关性分析结果表明,DO浓度与氨氧化速率呈极显著正相关,与AOB多样性指数亦呈显著正相关;DO和氨氧化速率与AOA群落各指数都无相关关系.

黑藻吸附Cu^(2+)机制研究

生物吸附法是一种经济有效的去除废水中有害重金属离子的方法.以黑藻(Hydrilla verticillata)干样为生物吸附材料,研究了黑藻对水体中Cu2+等温吸附的基本特征,并通过测定吸附前后溶液离子浓度变化以及pH值、基团屏蔽对Cu2+吸附的影响,结合红外光谱技术,从静电吸附作用、离子交换作用、基团作用等方面探讨了吸附机制.等温吸附平衡实验结果表明,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir和双Langmuir方程,其中Langmuir方程拟合最佳(p<0.01),黑藻对Cu2+的去除率为70%左右,最大吸附量为42.86 mg/g.吸附机制研究表明,静电吸附对黑藻吸附Cu2+起作用;吸附Cu2+后溶液中Ca2+质量浓度增加近2倍说明吸附过程中存在离子交换机制;黑藻表面羧基、氨基基团经化学屏蔽后,对Cu2+吸附量均降低10%左右(p<0.05),结合红外光谱确定酰胺基CO—NH2和离子化羧基COO-为黑藻与Cu2+发生络合作用的主要官能团.以上结果表明,黑藻主要通过静电吸附、离子交换、表面基团等的共同作用来有效去除水中的Cu2+,作为一种新的吸附剂用于工业废水中Cu2+的去除具有很好的发展前景.

九龙江口湿地植物凋落物对沉积物有机质赋存的贡献

以九龙江口湿地为研究区域,分析植物凋落物的降解过程与影响因素,基于稳定碳同位素技术估算不同植物凋落物对沉积物有机质的贡献.结果表明,红树和互花米草凋落物埋藏在中潮位的降解速率分别为0.655 a-1、1.723 a-1,均高于二者埋藏于高潮位的降解速率(分别为0.651 a-1、1.586 a-1).埋藏于高潮位的植物凋落物中碳含量的减少幅度低于中潮位.不同植物凋落物的氮、硫含量在高潮位的增加幅度都要低于中潮位,且中潮位δ13C要比高潮位降低明显.中潮位的植物凋落物对沉积物有机质的贡献高于高潮位,互花米草凋落物对沉积物有机质的贡献都要高于红树凋落物.经过1 a的降解,红树中潮位植物凋落物对沉积物有机质的贡献为5.96%,高于红树高潮位(3.03%).互花米草中潮位植物凋落物对沉积物有机质的贡献为14.81%,高于互花米草高潮位的13.97%.互花米草的贡献率(平均14.39%)高于红树(平均4.50%).植物凋落物全部降解需要漫长过程.经过1 a降解的植物凋落物对沉积物有机质的贡献低于全部降解的贡献,尤其是红树凋落物.因此,考虑植物凋落物降解对沉积物有机质贡献的影响因素如时间、植物及潮水位的差异,可以更科学地估算凋落物对沉积物有机质的贡献,为湿地有机质循环模型的构建提供一定的科学依据.