洞庭湖和鄱阳湖水体细菌空间分布特征及驱动机制

为了探讨洞庭湖和鄱阳湖水体细菌的群落组成、空间分布特征及其驱动机制,于2017年9月,采用高通量测序技术、基于16S rRNA分子标记进行单分子测序,分别对两湖共57个位点的水体细菌群落组成进行了研究,同步监测了水体的理化指标。结果表明:洞庭湖和鄱阳湖共发现水体细菌20门42纲93目191科533属,在门水平上,洞庭湖和鄱阳湖的水体细菌组成均以放线菌门、蓝细菌门和变形菌门为主;主成分分析结果表明,两湖水环境条件有显著性差异,鄱阳湖的空间差异性大于洞庭湖;Mantel分析表明显著影响蓝细菌类群和其他类群组成的因素较为一致,在洞庭湖以物理环境因子和营养盐因子为主,而鄱阳湖以物理环境因子为主;零模型分析结果显示随机性过程为两湖水体细菌的群落构建机制的主要成分,占比分别为58.8%和79.7%。总体来说,鄱阳湖水环境空间异质性更高,水体细菌受到一些水文水动力学因子介导的物理环境因子影响,且其群落构建机制由随机性过程主导;洞庭湖水环境空间异质性较低,水体细菌受到物理环境因子和营养盐因子的共同影响,其群落构建机制由随机性过程和确定性过程共同决定。认识两湖水体细菌在空间上的分布及影响因素差异,对两湖水生态健康监测和评估有重要指导意义。

雅砻江下游大型底栖无脊椎动物群落结构及与环境因子的关系

为了解雅砻江下游梯级水电开发对底栖动物的群落结构的影响,22个样点的调查分别于2020年春季(5月)和秋季(10月)开展.对不同类型河段(自然河段、坝上库区段和坝下河段)样点的底栖动物群落结构特征及其与环境因子的关系进行分析.结果表明:2020年雅砻江下游共鉴定底栖动物82种(属),优势种为摇蚊属Chironomus sp.和四节蜉属Baetis sp.,与历史研究相比,雅砻江下游在梯级水电开发后,底栖动物优势类群不再包含适应急流生境的类群,仅有适应静缓流的类群.春、秋季的底栖动物现存量和Shannon-Wiener多样性指数在不同河段间(自然河段、坝上库区段和坝下河段)均无显著性差异,春季底栖动物密度显著小于秋季(n=42,P<0.05).PCoA和Adonis配对检验分析表明,空间上,春、秋季的底栖动物群落在自然河段、坝上库区段和坝下河段间均无显著差异;时间上,春、秋季底栖动物群落整体上具有显著性差异(n=42,P<0.01),主要贡献者为摇蚊幼虫.CCA和Envfit拟合分析表明,底栖动物群落在春季的主要影响因子为Chl-a、COD_(Mn);在秋季的主要影响因子为NO_(2)^(-)-N、TN、T、EC.

一种淡水水华硅藻--链状弯壳藻(Achnanthidiu mcatenatum)

作为区域重要饮用水源的浙江绍兴汤浦水库于2010年5月期间暴发以硅藻和蓝藻为主的藻类水华.对库尾、库中和坝前3处浮游植物样品进行采集和分析,结果表明,汤浦水库浮游植物密度在1.13×108～1.56×108cells/L之间,水华优势种之一为我国大陆地区首次报道的羽纹纲硅藻———链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum),另一种为丝状蓝藻———湖泊假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica),两者的平均相对丰度分别为65.6%和28.2%;链状弯壳藻是弯壳藻属中唯一适应浮游生长的种类,具有独特的带面观,能以壳面相连形成2～3个细胞的短链状群体;对国内外3次链状弯壳藻为优势种的水华案例进行分析,发现该藻为广温性种类,适应低光强和低磷浓度生长;水华生消机理则需进一步研究.

藻类生物膜技术脱氮除磷效果研究

利用藻类生物膜去除水体氮磷为富营养化的防治提供了1种新途径，实验室条件下研究了以巨颤藻（Oscilla toria princeps）占优势的藻类生物膜对人工合成污水、污水处理厂二级污水和富营养化湖水氮（N）、磷（P）的去除效果．结果表明，通过5d的处理，藻类生物膜对人工合成污水、污水处理厂二级污水和富营养化湖水总氮（TN）去除率分别为57．1％、94．5％和93．8％，对总磷（TP）去除率分别为93％、73％和79％．藻类产量达到3．7—7．2g·（m^2·d）^-1；收获藻体总凯氏氮（TKN）达5．7％-7．2％，TP达0．78％-2．44％，对污水N、P的回收率分别达20％～39％和65％～82％．

底栖藻类对氮、磷去除效果研究

通过模拟实验探讨了污水处理中底栖藻类的群落结构、生长状况及其对氮(N)、磷(P)的去除能力。实验期间,被试藻类(丝状绿藻占优势)在污水中生长良好,培养5 d后收获的藻类生物量可达14.36±0.72 g;污水总氮(TN)、总磷(TP)含量分别由36.97±0.26 m g.L-1、2.88±0.02 m g.L-1降至1.44±0.09 m g.L-1、0.07±0.01 m g.L-1,对氨氮(NH4-N)和硝氮(NO3-N)的去除率亦达95%以上;藻体总凯氏氮(TKN)和TP含量分别为5.75±0.20%和1.5±0.22%。实验证明,底栖藻类对污水中的N、P营养有明显的去除效果,在污水的三级处理以及水体富营养化的防治方面具有较大的应用潜力。

湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展

介绍了藻类的种群结构、污染指示种、生长潜力、种类多样性指数和综合指数等生物学指标在湖泊营养型评价中的应用;详细列举了超富营养型(Hypertrophication)、富营养型(Eutrophication)、中营养型(Mesotrophication)和寡营养型(Olipotrophication)等四类水体的部分指示藻类及大致表观现象;针对湖泊富营养化中备受关注的营养过剩和藻类生长过度问题,简要报道了国内外有关湖泊富营养化治理中的藻类N、P处理和除藻研究进展,以及近期作者在相关研究领域所开展的工作和初步结果;同时对湖泊富营养化的危害进行了大致分析,并提出了减缓湖泊富营养化进程。

长江口南北支浮游甲壳动物的比较及南水北调工程影响预测

南水北调东线、中线工程实施后将给长江口水生生物的生态环境带来影响。2005年秋季和2006年春季,对长江口南、北支浮游甲壳动物进行了2航次的调查。调查区域从长江口徐六径至河口50号灯标,全长181.8km,自西向东江面宽由约5.7km扩展为约90km,平面形态呈扇形分布,设立3个断面14个调查采集点。采集到浮游甲壳动物共23科37属54种,其中枝角类6科8属15种,桡足类17科29属39种;秋季种类数多于春季,北支桡足类种类数多于南支;平均总密度为9.10ind.L-1,平均总生物量为0.1179mg.L-1,以桡足类为主;北支III断面的现存量远远高于南、北支其他断面;长额象鼻溞、简弧象鼻溞为优势枝角类;中华华哲水蚤、汤匙华哲水蚤、球状许水蚤、广布中剑水蚤为优势桡足类。文中还对长江口南、北支浮游甲壳动物的总体水平及时空分布、南水北调对浮游甲壳动物的影响进行了分析。

着生刚毛藻处理富营养化湖泊水

分别研究了室内和露天条件下在鹅卵石上着生的刚毛藻Cladophora oligoclona对富营养化湖水中氮(N)和磷(P)的净化效果及其对水华藻类生长的抑制能力,同时对处理后湖水的藻类生长潜力进行了测试.结果显示,刚毛藻在原始浓度总氮(TN)10.512 mg/L和总磷(TP)0.856 mg/L的富营养化湖水中能维持正常的生长代谢,并能有效去除水体中的N、P养分.在室内12 d培养期间,刚毛藻对TN、氨氮(NH4-N)、TP和无机磷(PO4-P)的平均去除率分别达53.13%,44.40%,35.71%和30.53%.在室外6 d培养期间,刚毛藻对TN、NH4-N、TP和PO4-P的日均减少量分别为1.643 5±0.413 9,1.350 3±0.352 4,0.113 7±0.041 1,0.074 2±0.033 0 mg/L,总去除率分别高达93.81%,94.62%,79.67%和77.66%.刚毛藻对水华微囊藻生长的抑制率达99.63%,处理后湖水的藻类生长潜力较原湖水下降了40.17%.据此认为,刚毛藻在净化污染水体、修复受损湖泊及防治水体富营养化等方面具有潜在的应用前景.

藻类生物技术在水环境保护中的应用前景探讨

简要综述了藻类生物技术在水污染生态毒理学和污水生物净化方面的研究成果及应用实例,同时对其研究前景进行了探讨。应用藻类生物检测技术对重金属、农药、有机污染物、有毒有害废弃物等的毒性评价结果证明,一些二价重金属阳离子对藻类的毒性顺序大致为Hg^(2+),Cd^(2+),Cu^(2+),Ni^(2+)和 Zn^(2+);酚类、酯类和芳烃类有机污染物对藻类生长的抑制作用十分显著;农药对藻类的毒害作用主要通过破坏藻类生物膜的结构和功能而抑制藻类的光合作用、呼吸作用和固氮作用。有关藻类污水处理的研究资料显示,阳光的强弱,污水在系统内的停留时间,藻类生物量的多寡是确保藻类污水处理效果的关键。

三峡水库生态防护带建设的初步探讨

三峡水库运行后,消落区的生态屏障功能被大大削弱或丧失,在消落区及其以上临近区域构建生态防护带可以有效削减库区农业面源污染,降低水土流失程度,有利于三峡水库的水环境安全和可持续利用。针对三峡水库的水位节律变化特点,依据国内外河岸植被缓冲带的研究成果与管理经验,探讨了三峡水库生态防护带的定义、功能定位和宽度估算方法,并提出了三峡水库生态防护带建设的总体思路。

不同磷浓度对小球藻铜绿微囊藻生长及生理的影响

常通过对藻类某些生理生化指标的测定,甄别水体的营养状态。实验以小球藻(Chlorella sp.)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为对象,研究它们在不同磷浓度下藻细胞480 nm和665 nm吸光度的比值(OD480/665)、光系统Ⅱ的最大光化学效率(F v/Fm)、碱性磷酸酶活性(APA)等的响应及其作为营养状态指标的可能性进行了探讨。结果发现磷浓度与小球藻OD480/665负相关;而铜绿微囊藻OD480/665值与磷浓度相关性不明显。P缺乏能导致小球藻和微囊藻F v/Fm降低。小球藻产生的APA与培养基中磷含量负相关,而铜绿微囊藻产生碱性磷酸酶的量与培养基中磷含量关系并不明显。研究结果表明OD480/665、Fv/Fm、APA可以反映小球藻磷限制情况,不能反映铜绿微囊藻磷限制情况;藻类生理生化指标对磷的响应与种类有关,用来指示营养限制情况时需谨慎。

汤浦水库浮游植物功能群季节演替及关键驱动因子

为探究浮游植物功能群季节演替规律及其关键驱动因子,在汤浦水库流域布设6个采样点,于2012年每月中旬对浮游植物和环境指标进行一次采样调查。运用浮游植物功能类群(Functional group,FG)方法和冗余分析(Redundancy analysis,RDA)对数据进行分析。结果显示,调查期间汤浦水库共鉴定到浮游植物7门、117种,细胞密度月均值为9.37×10^(6)个/L,其中5月最高,极易暴发以硅藻和丝状蓝藻为主的藻类水华。按照功能群分类,汤浦水库浮游植物共划分出24个功能组类群,其中全年优势功能组类群9组,分别是C、D、F、J、LO、MP、P、S2、X2;每月浮游植物优势功能组类群共15组,其季节演替趋势为C+P→C+D+S2→C+P+S1→LO+P→F+J+S1→P+S2→D→MP+S2→C+MP+X2→C+P。RDA排序结果表明,空间异质性规律不明显,时间异质性呈现出一定的季节规律;其中,水温(WT)、水力滞留时间(HRT)和高锰酸盐指数(CODMn)是影响浮游植物功能群最显著的环境因子。

汉江中下游底栖动物群落结构特征研究

2011年7月(丰水期)、10月(平水期)和2012年4月(枯水期)对汉江中下游段底栖动物进行调查。共采集到底栖动物57种,隶属4门7纲15目31科,其中水生昆虫31种、寡毛类3种、软体动物13种、其他类群10种。常见种为钩虾(Gammaridae sp)、长臂虾种1(Palaemonidae sp1)、匙指虾(Atyidae sp)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)、梨形环棱螺(Bellamya purificata)、方格短沟蜷(Semisulcospira cancellata)和椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)。检出物种数排序为枯水期>丰水期>平水期,中游段检出的物种数(50种)明显多于下游段(22种),中下游出现频率均大于30%的物种有方格短沟蜷、椭圆萝卜螺和长臂虾种1。汉江中、下游的底栖动物群落结构差异不显著(P=0.1423),方格短沟蜷、长臂虾种1、梨形环棱螺、多足摇蚊、钩虾和匙指虾对中下游底栖动物群落结构差异的贡献率均超过5%,累计贡献率达57.55%。底栖动物群落结构组成上枯水期和丰水期(P=0.0961)、枯水期和平水期(P=0.1261)差异均不显著,丰水期和平水期差异达到显著水平(P=0.002)。钩虾和方格短沟蜷对枯水期和丰水期之间底栖动物群落结构差异的贡献率超过10%,长臂虾种1、方格短沟蜷和栉水虱对枯水期和平水期以及丰水期和平水期之间底栖动物群落结构差异的贡献率均超过11%。底栖动物平均密度枯水期199.71个/m2,丰水期168.45个/m2,平水期160.71个/m2;平均生物量平水期45.59 g/m2,丰水期40.7981 g/m2,枯水期37.0052 g/m2。底栖动物的密度和生物量在各时期的差异均不显著(P>0.05),但在空间分布上中游(丹江口-皇庄)高于下游(皇庄以下)(P=0.0813)。Shannon-Wiener指数枯水期1.6121,丰水期1.5197,平水期0.7868,从中游往下,生物多样性逐渐降低。

长江上游原生动物的群落生态学研究

于2003～2007年采集了长江上游通天河至三峡水库的原生动物样品,对长江上游地区原生动物的分布情况作了较全面的调查。该调查共设93个采样站点,其中通天河—重庆在长江干流设38个采样站,支流设22个采样站,三峡库区设33个采样点,每年丰水期和平水期各采集1次。调查结果表明,长江上游共检出309种原生动物,隶属于60科106属,其中通天河至金沙江段检出140种,水富—重庆江段检出90种,三峡水库检出245种。金沙江段优势种为砂壳虫、匣壳虫、表壳虫和圆壳虫;水富—重庆段优势种为砂壳虫、匣壳虫及巢居法帽虫;三峡库区种类较为丰富,除了砂壳虫科和表壳科依然占据优势外,筒壳虫、变形虫、领鞭虫、吸管虫和钟虫也逐渐增多,成为一些区域的优势种。三峡水库检出的原生动物种类多于上游河流段,其中有125种只在三峡库区检出。与1990年三峡地区原生动物资料相比,库区的群落结构发生了明显变化。随着水库水文情势的变化,原生动物种类组成也由以有壳肉足虫为主的河流型逐渐转变为以纤毛虫占优势的静水型种类。

聚合硫酸铁除磷效果及藻类的生理生态响应

通过添加聚合硫酸铁(PSFe)降低水体中的活性磷,对水体中磷浓度、藻类生物量、碱性磷酸酶活性(APA)、类胡萝卜素/叶绿素a(Car/Chl.a)等指标随时间变化的情况进行了研究.结果表明,添加PSFe后,活性磷(RSP)迅速下降,藻类生物量和Car/Chl.a在短期内并没有显著变化.总碱性磷酸酶活性(TAPA)则随着RSP的下降而迅速升高,溶解性碱性磷酸酶活性(DAPA)上升幅度较小.结果表明,PSFe是一种优良高效的除磷剂,水体中TAPA、DAPA对RSP变化敏感,能在一定程度上指示水体中磷的变化.

对长江流域水生态监测评估的思考

为加快长江流域水生态监测评估工作,建立完善长江流域片水生态监测体系,依据长江流域综合规划和长江经济带生态环境保护规划对水生态监测的总体要求,结合流域水生态监测工作现状,从监测任务、监测内容和方法、监测点布设及监测方案、组织管理等方面,探讨了长江流域水生态监测与评估体系建设需要注意的问题。研究成果可为长江流域水生态信息库构建,长江流域水生生物多样性调查与观测网络建设、水生态监测方法和技术规范制定及定期发布长江流域水生态监测公报提供参考。

供水型水库底栖动物完整性指数的构建

为给水源地水库的生态风险评估提供科学依据和决策支持,根据浙江省和湖北省几个典型水库的调查数据,构建了底栖动物完整性指数(B-IBI)。参考相关文献及调研选取了32个备选参数,经统计分析筛选出8个指示能力较强的参数,构建B-IBI指标体系,分别为香侬-维纳多样性指数(Shan_2)、捕食者类群数量百分比(Pred-Pct)、寡毛类物种数百分比(%OligoTax)、非水生昆虫数量百分比(NonInPct)、Hilsenhoff生物指数(HBI)、收集者物种数百分比(%CllctTax)、收集者数量百分比(CllctPct)和平均物种数量(RichnessPerTaxon)。确立了水库生态系统健康评价标准,并与潜在环境梯度进行了相关性分析。结果表明,该指数很好地反映了潜在环境梯度,用于供水型水库的水生态系统健康评估较为合适。

彭水水库蓄水初期乌江下游浮游甲壳动物群落结构特征

2008年4月、7月和10月,在乌江下游彭水水库库区、坝下江段和库尾以上江段设16个采样断面对浮游甲壳动物进行了调查;共检出浮游甲壳动物29属、49种;其中,枝角类13属、21种,桡足类16属、28种;枝角类年均密度1.89个/L,生物量37.70μg/L,桡足类年平均密度0.78个/L,生物量5.49μg/L。浮游甲壳动物的季节变化比较明显,种类数以春季最多,秋季最少;水平分布呈现库区种类数相对较多,库尾及以上江段种类数相对较少,坝下江段受水库下泄水影响显著。

环境因子对供水水库原生动物群落特征的影响

为探究水库环境因子对原生动物群落特征的影响,2016年对浙江汤浦水库进行逐月全年采样,从上游库尾至下游坝前共设6个调查站位。结果表明,汤浦水库检出原生动物37种,隶属5纲、18科、22属;群落种类数呈现双峰型,夏季最高,秋季次之,春冬季相对较低;密度年均值为1 608个/L,呈现单峰型,高峰值出现在8月,食菌功能类群在夏季占比最高,夏秋季高于春冬季。水库纵向分布呈现种类数及密度均为上游高于中下游的特点,6月空间异质性处于最高水平。优势种分析表明,食菌功能类群的旋回侠盗虫(Strobilidium gyrans)、王氏似铃壳虫(Tintinnopsis wangi)、小筒壳虫(Tintinnidium pusillum)及膜袋虫(Cyclidium sp.)优势明显。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)前置选择发现,30个环境因子中,总氮、水温、藻类细胞数、总硅和浊度是影响汤浦水库原生动物群落结构的重要环境因子。Spearman秩相关分析结果显示,原生动物密度与藻类细胞数和水温呈显著正相关,而与总氮呈显著负相关。水库的3个雨季及6月泄洪阶段,是促使夏季原生动物高峰期出现的一个重要原因,营养状况差异是造成原生动物时空分布差异的主要原因。