生态脆弱煤矿区水体中微生物群落特征及矿井充水指示

我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏,但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别,对矿区生态环境保护意义重大。研究以涌水量超过1 000 m^(3)/h的榆树湾煤矿为背景,在分析矿井涌水量特征的基础上,采集了研究区主要含水层和矿井涌水点的30个水样,开展了水样高通量微生物测序研究。对测序结果采用Alpha多样性分析、Beta多样性分析及微生物构成差异分析,系统研究了矿井水体中微生物群落特征,分析了矿井充水来源。研究结果表明:高通量测试结果通过了Coverage指数检验,验证了其用于矿井充水识别的可行性。但人类活动密切接触的水样显示出微生物更加丰富,需要在取样中有效规避。榆树湾煤矿浅表松散含水层中微生物丰富度和多样性都较高,以新鞘脂菌属(Novosphingobium)、梭杆菌属(Fusobacterium)和硫属(Sulfuricum)等微生物丰度最高;直罗组为代表的基岩含水层微生物丰富度较低,但微生物多样性较高,以丛毛单胞菌属(Comamonas)、蛲虫属(Vermiphilaceae)和巴氏杆菌(Paeniglutamicibacter)等微生物丰度最高。所有水样中最为优势的门类为变形菌门,占比达到35.5%~89.7%。Alpha多样性、PCoA和NSDM分析揭示了榆树湾矿井充水水源主要来自松散含水层和直罗组含水层。但Beta多样性分析发现,随着直罗组静储量的释放,松散层中离石组黄土充水比例进一步增大。综合分析显示,榆树湾煤矿目前为基岩含水层快速释水+离石组含水层持续释水模式的充水模式,矿井涌水统计分析结果验证了这一结论。研究为相似化学成分含水层充水识别,提供了新的方法。

鄂尔多斯盆地北部直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式

近十几年来,鄂尔多斯盆地北部煤矿开采频频受到了直罗组地下水的威胁,甚至出现了突水事故。区内以直罗组地下水为充水水源的大水矿井连片分布,且与直罗组古河道砂体关系密切。为阐释神府南区直罗组古河道砂体分布区矿井涌水模式,在直罗组古河道砂体空间分布及其对地下水赋存控制作用研究的基础上,从研究区尺度、井田尺度和工作面尺度,分析了直罗组古河道砂体与矿井涌水的关系,提出了直罗组古河道砂体下矿井涌水模式。结果表明:神府南区直罗组古河道冲刷带沿红碱淖—尔林兔—锦界一线发育,冲刷带内延安组第5段几乎被冲刷剥蚀殆尽,在局部地区延安组第4段也遭受了冲刷。根据砂分散体系分析和隔水岩组发育特征,将冲刷带内充填沉积的古河道砂体分为3级。直罗组古河道砂体富水性的强弱主要受控于砂体规模、物性特征和风化作用,一级砂体(主河道)区域富水性强于二级砂体(分支河道)及三级砂体(三角洲间湾、分流间湾)区域,当砂体遭受风化后,其富水性将进一步增强。基于不同尺度下砂体分级、风化砂体厚度与矿井涌水关系的分析,提出了研究区东部现阶段古河道砂体下生产矿井的3种涌水模式。强涌水模式,主要位于一级砂体分布区,风化砂体厚度一般≥30 m。中等涌水模式,主要位于一级砂体的边缘或二级砂体区域,风化砂体厚度一般10~30 m。弱涌水模式,主要位于三级砂体区域,风化砂体厚度一般<10 m。

菌藻协同对大口黑鲈养殖水环境、生长和免疫酶活性的影响

为探索添加小球藻(Chlorella vulgaris)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和小球藻+枯草芽孢杆菌对大口黑鲈(Micropterus salmoides)养殖水环境、生长性能及其相关酶活性的影响,在1000 L聚乙烯桶中进行试验,共设置空白组(饲喂基础饲料)、小球藻组、枯草芽孢杆菌组和菌藻混合组(水体中同时添加小球藻和枯草芽孢杆菌)4个组,每组设3个重复,每个重复放50尾体质量为(11.71±0.90)g的大口黑鲈,进行60 d的养殖试验。结果表明:试验过程中,与空白组相比,加藻/菌试验组水体中所测理化指标总体上均有所优化,各试验组总氮、总磷和溶解氧含量差异较小,而氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量相差较大,尤其是菌藻混合组水体中的氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量在多数时间点均达到了最低水平(P<0.05);试验结束时,各试验组大口黑鲈的体质量、增重率和特定生长率均较空白组有所增加,但仅菌藻混合组显著高于空白组(P<0.05);试验过程中,与空白组相比,加藻/菌试验组鱼肝脏还原型谷胱甘肽(GSH)含量、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和溶菌酶(LZM)活力总体上均显著提高(P<0.05),丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05),尤其是菌藻混合组的抗氧化效果更好。研究表明,在水环境中添加小球藻或枯草芽孢杆菌均可以改善水质环境,促进大口黑鲈生长,提高其抗氧化和免疫能力,藻菌协同效果更优。

水生植物、附生微生物及其对渔业生态环境的调控作用研究进展

渔业生态环境问题一直以来受到广泛关注,目前发现水生植物及其附生微生物在去除水体污染物方面具有显著作用,是一种绿色高效的水质调控措施,在渔业生态环境调控方面应用广泛。文章从水生植物修复手段、水生植物-附生微生物之间的相互作用、水生植物及其附生微生物对渔业水域典型污染物的作用等角度,对近年来的相关研究进展进行综述,以期明确水生植物及其附生微生物在水质调控中的重要作用,指出水生植物-附生微生物生态调控手段目前存在的问题,并提出完善该调控手段的研究方向,可为渔业生态环境的调控提供更优方案。

菌藻协同调控水产养殖环境技术研究进展

为发展菌藻协同水产养殖技术提供借鉴资料,概述了水产养殖生物及水环境中藻、菌的基本信息,说明了水产养殖中主要的藻和菌及使用情况,通过不同的试验来了解藻类及菌类对养殖水环境及养殖生物生长性能的影响,分析了菌藻协同系统对养殖水环境及养殖生物生长性能的作用,最后对优化新型高效菌藻协同调控养殖环境技术作出展望。

水产养殖尾水处理技术的研究现状和发展趋势

随着中国水产养殖的快速发展,养殖尾水排放造成的环境问题越来越严重,如何处理养殖尾水成为了近年来要着重研究的内容。目前,水产养殖尾水处理技术主要包含物理处理、化学处理、生物处理等方法,在实际生产中常常组合使用。结合国内外的研究现状,对水产养殖尾水处理的物理、化学及生物技术进行了综述和分析,并对未来中国水产养殖尾水处理技术的发展趋势进行了展望,旨在为水产养殖尾水处理提供一些参考和方向。

钼酸铵分光光度法测定渔业水体中总磷含量的测量不确定度评定

总磷作为评价水体富营养化的主要指标之一,是水产养殖过程中水质监测的重要检测指标。为了测定渔业水体中总磷含量的不确定度,依据GB 11893—1989《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》测量渔业水体中总磷含量,依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》评定总磷含量的测量不确定度。通过建立测量模型,分析钼酸铵光度法在总磷测定过程中不确定度主要来源可分为3大类:样品重复测量引入的不确定度、试样在测定磷含量过程中引入的不确定度(包括磷标准贮备溶液引入的标准不确定度、磷标准使用溶液配制过程引入的不确定度、总磷标准曲线测试点移取过程引入的不确定度、总磷标准曲线拟合引入的不确定度和检测仪器测定总磷精密度引入的不确定度)以及样品在取样、消解、定容过程引入的不确定度。试样中总磷含量的测量结果可以报告为:C=(0.19±0.01)mg/L(k=2)。

丁二酸酐酯化工艺的研究

以丁二酸酐和1,4-丁二醇为原料,探究直接酯化过程中反应时间、温度和酸醇比、催化剂种类等参数对酯化反应的影响,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)等手段对产物进行表征。研究发现,采用辛酸亚锡为催化剂,用量为丁二酸酐的1.5%,1,4-丁二醇与丁二酸酐物质的量的比为1.7∶1,温度为210℃,真空度-0.03 MPa,反应时间为6 h条件下,酯化率可达到97.8%,满足PBS工艺中酯化工艺要求。

鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义

煤矿水害是陕北侏罗纪煤田的主要灾害,直罗组地下水是主要突水水源之一。为研究鄂尔多斯盆地北部直罗组地下水地球化学特征及其指示意义,借助Durov图、Piper三线图、Gibbs图、Stiff图以及主成分分析等手段,深入研究直罗组地下水地球化学特征,阐释其对直罗组与上覆含水层之间水力联系及地下水径流条件的指示意义。结果表明:自西部正常基岩区至东部风化基岩区,直罗组地下水pH以及TDS、K^(+)+Na^(+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)质量浓度均呈现出逐渐减小的趋势。直罗组地下水水化学类型存在一定差异,西部直罗组埋藏较深区域,地下水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)·Cl^(-)Na型和HCO_(3)·SO_(4)-Na型为主,向东至直罗组基岩风化区,地下水类型过渡为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型等。直罗组地下水水化学形成受岩石风化作用、交替吸附作用、脱硫酸作用以及溶滤作用的控制。氢氧同位素和水化学特征对含水层之间水力联系具有明显的指示作用,氢氧同位素、典型钻孔地下水水化学离子浓度和区域地下水水化学特征分析表明,研究区西部直罗组正常基岩地下水与洛河组、萨拉乌苏组地下水基本不存在水力联系;东部直罗组风化基岩与萨拉乌苏组地下水水力联系紧密。卤族元素Cl^(-)对直罗组地下水径流条件指示作用明显,研究区西部直罗组正常基岩地下水径流滞缓,地下水以静储量为主;而在基岩风化区,由于直罗组风化基岩孔隙、裂隙发育,储水性和渗透性明显增强,并与第四系地下水发生了强烈的混合作用,地下水径流强度大,地下水以动储量为主。

特厚煤层限厚与充填协同分层开采覆岩导水裂隙发育规律研究

由于技术装备问题导致前期一些矿井的特厚煤层开采仅限厚开采造成了大量优质煤炭资源的浪费,本研究基于榆树湾煤矿20111限厚开采工作面,综合运用现场实测,UDEC数值模拟、实验室试验、理论分析研究了特厚煤层工作面限厚与充填协同分层开采覆岩导水裂隙发育规律。数值模拟表明,当下分层充填开采充实率达到70%及以上时,导水裂隙带发育高度为177.4 m,下分层开采对第四系萨拉乌苏组含水层无影响;下分层70%充实率充填开采物理模型相互验试验表明,下分层70%充实率充填开采时,覆岩裂隙发育明显减缓,导水裂隙带发育高度明显降低,仅为179.7 m,导水裂隙带未发育至最小隔水保护层,可实现第四系萨拉乌苏组含水层下的特厚煤层安全、高效开采。

古河道砂岩含水层水资源保护与水害防治方法

鄂尔多斯盆地开采侏罗纪煤层的矿区有24个,原煤产量占全国的45%左右,随着开采深度的增加,煤层顶板直罗组古河道砂岩含水层成为煤矿突水的主要水源。直罗组砂岩含水层富水性相对较弱,但采动条件下释水效应显著,成为长期、持续提供煤矿矿井水的主要突水水源。同时,该区属于生态脆弱区,水资源相对短缺,如何有效利用有限的水资源,无疑是矿区地下水系统保护和生态环境保护的重要基础。以榆神矿区及曹家滩煤矿为例,提出了古河道砂岩含水层研究技术路线、主要研究内容和研究方法。应综合运用沉积学、水文地质学和矿井防治水理论,辅助必要的野外地质调查、典型剖面实测、水文地质及环境地质典型要素专项调查、钻探、物探测井和采样测试、数值模拟等方法,重点开展古河道砂岩含水层沉积演化及物性特征、古河道砂岩含水层地下水系统特征、古河道砂岩含水层与煤层开采互馈机制等3个方面的研究。神府南区研究实践表明,直罗组下段古河道砂体规模巨大且具有良好的孔隙、裂隙结构特征,具有良好的地下水储存和运移性能,总体上以红碱淖—尔林兔—锦界一线为轴线,呈NW-SE向带状展布。延安组第四段、第五段遭受了直罗组古河道冲刷。主河道区域富水性强于分支河道和分流间湾区域,是矿井涌(突)水危险性较大区域,应做好水害防控。

灭多威对藻-溞-鱼典型水生食物链生物的急性毒性研究

小球藻、大型溞和斑马鱼作为水生生态系统中第一、二和三营养级,是构成简单水生食物链的重要成员,参与了水生生态系统中的物质循环和能量流动。为了阐明灭多威对食物链上处于不同生态位的水生生物的毒性效应,采用半静态水质接触急性试验法研究了灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼的急性毒性。结果表明,灭多威对小球藻的96 h EC_(50)为6.76 mg/L,对大型溞的24、48、96 h LC_(50)分别为57.37、22.23、12.58μg/L,对斑马鱼的24、48、96 h LC_(50)分别为8.64、5.00、2.12 mg/L。根据农药毒性分级标准,农药灭多威在普通小球藻、大型溞、斑马鱼上分别表现为中毒性、极高毒性和高毒性,在自然环境下极易导致藻、溞、鱼急性中毒死亡。灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼的安全浓度分别为0.676 mg/L、1.26μg/L、0.212 mg/L,其对上述水生生物的毒性大小顺序为:溞类>鱼类>藻类。

浮床空心菜对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境影响方式分析

探究浮床空心菜种植对罗非鱼养殖池塘水体微生态环境的影响方式,采用10%的浮床覆盖率进行空心菜种植作为处理塘,在空心菜旺盛生长以后,分别采集池塘水、对照塘水和空心菜根系样品,提取样品DNA,一部分进行细菌16S rRNA基因PCR扩增和高通量测序,研究其细菌群落结构,分析浮床空心菜对水中细菌群落结构的影响,分析空心菜根系和所在水中细菌群落结构的关系,另一部分采用荧光定量PCR方法测定固氮酶基因拷贝数,分析浮床空心菜对水体固氮酶基因的影响。结果表明,浮床空心菜种植对水中浮游细菌群落结构的直接影响不显著,空心菜根系生物膜作为池塘微生态环境重要组成部分发挥作用。空心菜根系生物膜还同时增加了池塘单位水体固氮微生物的数量。

论保水采煤技术体系

保水采煤研究是我国西北部生态脆弱矿区水资源保护与煤炭高质量开发的理论基础和依据。针对西北部生态脆弱矿区高强度开采对含水层及生态系统的影响和损害问题,阐述了保水采煤的发展历程和科学内涵,保水采煤研究经历了萌芽期、形成期、发展期和成熟期4个阶段,目前已经形成较为完善的技术体系,主要表现在保水采煤理念被广泛接受,保水采煤技术广泛推广应用,保水采煤的效果监测体系已经建成,保水采煤的标准规范体系初步形成。研究认为保水采煤的核心目标是保护具有供水或生态意义的目标含水层结构基本稳定。通过研究分析采煤对含水层扰动评价技术、保水采煤地质条件分区技术和导水裂隙带发育高度预测技术等8项综合保水采煤技术的技术原理、适用条件及工程应用效果,构建了保水采煤的技术体系研究基本框架,为我国西部大型煤炭基地绿色开采、科学开采提供理论与技术支撑。

基于深度学习的随机性检验策略研究

为了获得更好的检验效果,对基于深度学习的随机性检验策略进行了研究,包括2021年欧密会提出的批均化策略和数据单元大小的选择策略。通过给出基于深度学习方法的随机性统计检验模型,理论推导得到2个检验策略的统计量分布和检验势表达,并指出:1)批均化策略虽然能够提升模型预测准确率,但在统计上容易造成第二类错误概率的增大,反而降低了检验势;2)一般情况下深度学习模型的数据单元越小,取得的检验势越高。基于以上认识,提出了一种新的比特级深度学习模型用于随机性统计检验。该模型应用于线性同余发生器(LCG)算法,相比之前工作,参数量减少至1/80,取得预测优势所需数据减少了50%以上;拓展应用于5~7轮Speck算法获得了明显的预测优势,与Gohr模型相比,参数量减少至1/10~1/20。

臭氧对水产养殖尾水嗜水气单胞菌的杀灭效果

为改善臭氧消毒工艺,优化养殖尾水高效消毒技术,利用臭氧发生器及控制发生时间制备出不同浓度的臭氧水,采用悬液定量法分别测定了不同浓度臭氧水在不同胁迫时间下对嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的杀灭效果,并与常见消毒剂过硫酸氢钾进行了灭菌效果比较,同时测试了臭氧处理含菌养殖尾水的实际效果。结果表明:当嗜水气单胞菌浓度为6.4×10^(5)、7.5×10^(6)、1.5×10^(7)、3.2×10^(8)CFU/mL时,用1.2 mg/L的臭氧水作用2 min时,灭菌率分别为92.66%、84.00%、80.67%、79.58%,作用6 min时灭菌率分别为100%、99.72%、99.96%、99.98%,而用400 mg/L的过硫酸氢钾作用6 min时灭菌率才达到100%;用1.2 mg/L臭氧水对含菌浓度为2.3×103、2.7×10^(5)CFU/mL的养殖尾水作用6 min,灭菌率皆达到100%。研究表明,臭氧消毒灭菌效率远高于过硫酸氢钾,臭氧水在最佳质量浓度为1.2 mg/L、作用时间为6 min时,能够高效杀灭嗜水气单胞菌,其灭菌率与含菌量、臭氧质量浓度和作用时间相关。

典型水产抗生素基准值推导及生态风险评价

抗生素在水产行业被广泛使用,恩诺沙星、氟苯尼考、磺胺甲恶唑作为氟喹诺酮、氯霉素、磺胺类3种典型使用抗生素种类,其在水产养殖中安全使用基准值及自然水域生态风险一直不明确。该研究利用物种敏感度分布法(SSD)来确定该典型抗生素对淡水水产养殖生物基准值,使用SSD正向法与风险熵值评价自然河域3种抗生素的生态风险,结果显示:恩诺沙星、氟苯尼考、磺胺甲恶唑安全基准值为58、267、42μg/L;潜在影响比例值与风险熵值均得出自然水域3种抗生素无生态风险。研究为抗生素在水产行业中的科学使用以及系统评价水域抗生素生态风险提供科学依据。

榆神府矿区地下水水化学特征及形成机理

煤矿区地下水化学特征及其形成作用对矿区地下水保护和矿井突水水源识别具有重要意义。以陕北榆神府矿区第四系松散层、白垩系洛河组、侏罗系安定组及直罗组地下水为研究对象,综合利用统计分析、Piper三线图、同位素、Gibbs图及离子比例关系等方法分析了地下水水化学特征及形成作用。结果表明:研究区地下水均为弱碱性淡水,其中第四系松散层、白垩系洛河组和侏罗系直罗组风化基岩地下水中,阳离子以Ca^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)-为主,侏罗系安定组地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)为主,侏罗系直罗组正常基岩地下水中阳离子以K^(+)+Na^(+)为主,阴离子以SO_(4)^(2-)为主;各含水层地下水中TDS与主要离子相关性显著;白垩系洛河组与侏罗系直罗组正常基岩地下水中,离子空间分布差异性较大;通过同位素分析和溶滤作用分析,第四系与直罗组风化基岩含水层存在水力联系;研究区地下水主要离子形成受岩石风化控制,主要离子来源于碳酸盐、硅酸盐和硫酸盐矿物的溶解,并受到K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子交替吸附作用的影响。该研究结果可为榆神府矿区地下水资源保护和合理开发与利用等提供一定的借鉴。

人工鱼礁建设研究进展及其作用机理

为了进一步推动人工鱼礁建设的深入发展和明确在人工鱼礁投放后产生的作用机理,对国内外有关人工鱼礁的建设进行了概述,并全面阐述了不同分类原则下人工鱼礁的类型划分实例,阐明了人工鱼礁建设对渔业资源的养护作用,并从流场效应、非生物环境变化和渔业资源增殖角度对人工鱼礁的作用机理进行了总结归纳,提出了人工鱼礁的材料选择、建设以及管理等方面要求,展望了人工鱼礁的发展前景并提出未来人工鱼礁建设的重点研究方向,为今后的人工鱼礁建设提供参考资料。

典型池塘养殖模式的氮磷收支研究进展

池塘养殖是中国水产养殖主要的经营模式,对中国水产养殖业的发展有着重大作用,而在池塘养殖系统中,氮、磷是水体中植物所必须的营养元素,探究其收支是评价池塘养殖系统中氮、磷的利用率、转化率及养殖水体污染程度的有效方法。综述了近年来池塘养殖系统中的氮、磷收支情况及系统中养殖生物对氮、磷的利用率,分析池塘养殖系统中氮磷收支研究的意义,为减少水体中氮磷的沉积、提高养殖生物对氮磷的利用率、进一步优化养殖模式、降低对生态环境的污染提供参考。