应用肠道微生物示踪地表水粪便污染的研究进展

人和动物的粪便已成为水污染的重要污染源, 严重威胁着饮水安全和经济发展。水质污染微生物的传统检测指示菌是总大肠菌群、粪大肠菌群、埃希大肠菌、肠球菌和梭菌属。经过调查发现, 上述指示菌由于在体外能存活并繁殖, 并且不同宿主之间没有差异性, 不能准确用于追踪污染粪便的来源, 因此该指标难以直接说明粪便污染源和污染程度。最近的研究表明, Faecalibaterium作为水体粪便污染来源追踪的指示微生物具有很多优点。本文综述了粪便污染指示菌以及其相关替代方法在水质检测中的研究进展, 对各种指示菌进行了优、缺点比较, 展望了Faecalibaterium的应用前景。     

气态烃诱导下油气微生物数量及功能基因变化特征

【目的】烃类渗漏是地球化学循环中的自然垂直运移现象。油气微生物勘探技术就是通过检测油气微生物在烃类渗漏条件下形成的异常特征进而预测下伏油气藏。然而,上浮烃类比重小,使得油气微生物丰度小,缺乏对油气藏地表烃类与油气微生物的深入认识。【方法】本研究在人工模拟环境下,采用培养法和定量PCR对油气微生物数量和油气功能基因的变化特征进行研究。【结果】人工模拟的不同渗漏环境,在一定的驯化培养周期下分别考察甲烷氧化菌和丁烷氧化菌数量变化特征,甲烷氧化菌与丁烷氧化菌在不同烃源中呈现不同的发育情况;同时,在气态烃高浓度阳性对照和微渗漏条件下,油气指示基因pmo A与bom X基因丰度呈现增长现象,然而经过吹脱实验基因丰度仍能指示出曾经发育的油气微生物,在油气微生物勘探检测分析时间尺度上精度高于数量水平的检测。【结论】本研究考察了土壤中油气微生物的数量和功能基因变化特征,为烃类渗漏与油气微生物之间的相关性研究奠定了基础,为油气微生物勘探提供直接实验依据。     

用水体中大肠菌群的含量检测水质污染程度

微生物污染是水质污染的主要原因之一,常用某些与病原微生物有密切关系的微生物的含量来反映水体中病原微生物存在的可能性。水体中病原微生物污染主要来自人畜粪便。因而常选用存在于人体和哺乳动物肠道中的微生物如大肠菌群作为水质污染指示菌。利用指示菌反映水质污染状况具有快速、灵敏的优点。测定大肠菌群含量常用多管发酵法和滤膜法。     

黄土高原水体浮游微生物及沉积微生物研究进展

黄土高原跨越我国半干旱、干旱及半湿润地区,是世界上面积最大的黄土分布区。近些年来,由于气候变化和人类活动的加剧,黄土高原的河流湖库面临着水少、水浑、水污等威胁,因此亟需开展此区域水体的生态健康评价以提出生态保护和管理措施。除了鱼类、底栖动物和浮游植物生态学外,以微生物为核心的微生物生态学研究在环境现状指示、生态健康评价方面也占有重要作用。本文首先探讨黄土高原的范围及其水体的生态学研究进展,选择了黄土高原的"广义"划分区域(北纬33°41′～41°16′,东经100°54′～114°33′),其次整合国内外不同水体中浮游及沉积微生物的群落结构、功能及生物完整性指数(index of biological integrity, IBI)生态指示作用的相关研究,指出微生物群落结构、功能特征及IBI指数的动态变化是自然与人为因素综合作用的结果,同样也指示了生态、环境现状。目前,针对黄土高原微生物生态指示作用的研究主要集中于土壤环境中微生物群落结构指标,利用功能参数以及IBI指数进行生态指示的研究较少。黄土高原横跨7个省,范围广,面积大,未来针对黄土高原中部地带、西北地区核心——陕西省的河流湖库微生物进行研究能够以小见大,更全面地反映区域水生态系统健康状况。     

替代指标在生物多样性快速评价中的应用

生物多样性评价工作是生物多样性保护的基础,而替代指标的应用是在环境影响评价中实现生物多样性快速评价的重要方法之一.本文介绍了生物多样性替代指标的概念,分析了不同生物类群之间广泛存在的相关性,总结了大尺度上兽类、鸟类、维管束植物物种数的经验比例(1:5:50).对目前可供使用的生物多样性替代指标进行了系统整理和分类,将其划分为生物类替代指标(包括指示类群、功能类群和珍稀濒危类群)和生境类替代指标(包括环境因子、景观格局和自然圣境).对不同指标的替代机理、有效性、使用方法和适用范围等进行了归纳,探讨了增强生物多样性替代指标应用有效性和评价精度的主要途径.研究可为保护地规划、生物多样性监测和环境影响评价等领域开展生物多样性快速评价,以及环境评价制度中生物多样性影响评价的完善提供参考.     

重度霾污染时空气细菌群落特征及与关键环境因子的相关性

【背景】近年来频繁发生的霾污染事件严重威胁着人类的正常生活和社会经济发展。目前对霾污染颗粒物的重要组成部分生物气溶胶的关注较少。【目的】明确霾污染时空气微生物的特征,为进一步研究空气微生物对霾污染的形成及反馈机制奠定基础。【方法】采集了北京地区重度霾污染的样品,测定颗粒物的化学组分,通过高通量测序技术分析空气细菌群落结构特征,并明确其与环境因子的相关性。【结果】霾污染显著改变空气细菌群落结构、降低α多样性。霾污染使空气中变形菌门相对丰度显著上升,放线菌门相对丰度下降。颗粒物浓度及化学组分是重度霾污染中影响空气细菌群落结构的关键环境因子。与气态污染物SO_2和NO_2相比,水溶性离子硫酸盐、硝酸盐和铵盐对空气细菌群落结构的影响更大。【结论】解析了重度霾污染时空气细菌群落特征和关键环境因子之间的相关性,为大气环境微生物的研究、空气质量的评价及霾污染的有效防治提供了数据参考。     

肠球菌在海水中的消亡机制研究进展

肠球菌作为近岸海域粪便污染的指示细菌和条件致病菌,在海水中的生长与消亡对水质监测以及公众健康具有重要影响。本文简述肠球菌在海水中的生理及分布特征,综述肠球菌在关键环境因子和生物因子影响下的消亡规律,并着重介绍肠球菌在细胞和分子水平的消亡机制与消亡动力学模型,同时对肠球菌的研究方向进行展望。通过构建肠球菌浓度预测模型,以期实现因公众亲海导致感染病原微生物风险的早期预警,对海水浴场管理提供有效的参考依据。     

可降解塑料的微生物降解研究进展

塑料材料的广泛使用给环境带了巨大的污染和处理压力,使用可降解塑料替代传统塑料是解决这一问题的重要途径。可降解塑料的生物降解是由相应的微生物和降解酶来完成的。综述了目前常见的生物降解塑料的微生物降解研究和进展情况,明确了微生物在可降解塑料生物降解中的重要性。     

岸滩粪便污染指示菌来源与影响因素研究进展

粪便污染指示菌(Fecal Indicator Bacteria,FIB),如大肠杆菌、肠球菌和耐热大肠菌等是用于指示水体中污染程度的微生物,但近年来的研究表明岸滩逐步成为FIB的重要储存库。微生物源示踪技术(MicrobialSourceTracking,MST)等方法被广泛应用于溯源岸滩FIB污染,但FIB进入岸滩环境后的生消机制尚不明确,因此影响FIB在岸滩上生存、消亡的各类因素仍是目前研究的热点。基于此,本文综述了岸滩生态系统中FIB的来源,同时结合国内外研究进展分析了影响FIB生存的非生物因素、生物因素及间隙流动等其他影响因素,并针对岸滩环境中FIB对人体健康的潜在风险提出相关建议,以期降低游客的患病风险,保障公共健康安全。     

乌梢蛇粪便微生物群组成和特征的 种群间差异

肠道微生物能够协助寄主维持体内稳态、增强营养吸收和能量代谢,对寄主适应环境和维持生存具有重要的意义。本研究以乌梢蛇(Ptyas dhumnades)桂林(n=3)和襄阳(n=3)种群的为研究对象,收集动物的粪便提取微生物总DNA,进行16S rRNA基因V1～V3区域扩增子测序,分析两个种群乌梢蛇粪便微生物群组成、丰度和基因功能预测上的差异。结果表明,两种群的粪便微生物在a-多样性上无显著差异,两种群相对丰度较高的粪便微生物和基因功能类型存在显著差异。在门水平上,乌梢蛇粪便微生物群优势门为拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和梭杆菌门(Fusobacteria)。线性判别分析分析显示,桂林和襄阳种群的乌梢蛇粪便微生物具有显著的丰度差异特征。此外,对两种群粪便微生物基因功能预测,在与环境信息处理、代谢相关和遗传信息处理有关的基因均有不同程度的差异。未来需要更多的研究关注野外动物粪便微生物菌种组成及其与寄主的进化关系,为野生动物保护提供粪便微生物方面的相关建议。     

叶际微生物研究进展

植物的叶际是一个复杂的生态系统,微生物的生存环境条件严苛。其可被利用的营养成分较少,温湿度波动大。此外,较强的紫外线辐射对于叶际微生物的生存也有很大影响。但是植物叶际却有着丰富的微生物多样性,其中还有许多有益细菌和真菌。它们通过和植物寄主的互作,改善着叶际微生物的栖居环境;其对植物病原体的拮抗亦可提高植物的抗病性。植物叶际的微生物还可以产生激素以促进植物生长,还有一些微生物可以利用农药等污染有机物作为营养物质,在污染物的环境生物修复方面显示巨大的潜力。此外,叶际微生物作为一种生态学指标在生态稳定与环境安全评价中开始发挥显著的作用。     

岩溶洞穴苔藓群落特征及其对重金属污染的指示意义: 以贵州织金洞为例

岩溶洞穴的开发与利用导致的重金属污染严重威胁洞穴环境及地下水, 因此对洞穴环境的监测具有重要的现实意义。本文通过对典型的暗河型溶洞贵州织金洞内的苔藓群落特征及其重金属污染状况进行研究, 拟揭示苔藓群落对洞穴重金属污染的指示意义。共发现苔藓群落类型34个, 苔藓植物种类20科33属49种, 含苔类8科8属12种, 藓类12科25属37种。优势科为丛藓科、凤尾藓科和提灯藓科, 物种占比率分别为16%、14%、14%。Hg污染超标倍数最高达59.45倍, 在距洞口不同深度均远高于Cr和Zn, 说明洞内Hg污染较为严重。苔藓群落指标随着重金属污染含量的上升总体呈下降趋势。所测定的重金属中基质Hg含量与苔藓群落指标的拟合程度最好, 与其对应的苔藓群落指标均呈显著负相关关系(P < 0.05), 说明苔藓群落特征能够很好地反映洞内Hg污染的变化趋势。RDA排序结果分析表明: 洞穴苔藓群落为适应低光度环境会表现出向光性运动、喜钙生基质、耐重金属等生理特征。蛇苔(Conocephalum conicum)植物体内的Hg含量与其基质Hg含量具有显著相关性(P < 0.05), 说明蛇苔受基质Hg污染影响较大。在今后的治理过程中, 可以考虑将蛇苔作为洞内环境的生物监测材料之一。     

环境介质中病毒生态的研究

病毒是许多人及重要经济动、植物病患的病原。一些病毒在环境中可因条件不同而生存数小时到数月, 并在水、气、士中迁移达若干公里。现有的污水处理方法对病毒, 特别是肠道病毒效果欠佳, 土地处置原污泥以及污水灌溉的水果和蔬菜能传播人肠道病毒。即使小至一个组织培养的感染剂量(病毒)也可引起人的疾病, 因此对环境介质中, 特别是饮水和食物中的少量病毒的去除也是重要的。现有的指示物不能确切地指示粪便污染, 更不能充分反映人肠道病毒的污染。大肠菌噬菌体在地表水、地下水和污水中比人肠道病毒更呈持久性, 还有许多适于选择分析技术特有性能, 因此很可能在一定条件下用它作人肠道病毒的指示物。作者对我国今后需要开展的研究提出了建议。     

藏中矿区重金属污染土壤的微生物活性变化

微生物几乎参与土壤中的一切生物及生物化学反应,土壤微生物活性可较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度,是探讨重金属污染生态效应的有效途径之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤酶活性、基础呼吸、代谢商(qCO2)和可矿化N的影响。结果表明,矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,使得土壤酶活性、可矿化N受到抑制,基础呼吸和qCO2则受到刺激。逐步多元回归分析表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染条件下,矿区土壤重金属复合污染对土壤微生物活性的影响是复杂的;主成分分析表明,土壤总体微生物活性指标能较好地反映拉屋矿区土壤重金属复合污染状况,可作为藏中矿区土壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

南京市香樟树皮重金属含量及分布特征

重金属易在大气细颗粒物中富集,经呼吸道进入人体肺泡沉积,危害人类健康。该研究以南京市香樟树皮为对象,选取文教区、交通区、工业区、风景区和商业区5个功能区,探究了不同季节香樟树皮中重金属Cr、Pb、Cu和Zn含量的分布特征,比较了树皮和叶面颗粒物中不同重金属含量的空间分布差异。结果表明:南京市商业区和工业区重金属污染较严重。不同功能区香樟树皮重金属含量具时空分布差异,树皮中重金属含量基本呈秋季冬季春季夏季的季节变化特征,各功能区重金属含量表现为商业区(CA)文教区(CEA)≈工业区(TA)交通区(IA)风景区(SA)。与树皮相比,叶面颗粒物重金属含量较高,商业区叶面颗粒物重金属含量最高,风景区含量最低。经Pearson相关性分析,工业区和文教区香樟树皮中Cr元素具显著相关性(P0.05),Cu与Zn相互对应呈显著相关,表明这两种元素可能具有相似来源;工业区和交通区树皮中Pb具极显著相关性(P0.01)。植物监测可以指示和预测大气重金属污染水平,能反映地区污染情况。     

岷江干旱河谷造林对土壤微生物群落结构的影响

为了探讨不同造林时间和立地条件对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)法测定了岷江干旱河谷地区不同造林时间(2002、2006和2011年)及不同立地条件(退耕地和宜林荒山地)营建的岷江柏人工林土壤微生物生物量及群落结构的变化情况。结果表明:由于造林时间较短,不同造林时间的人工林间土壤化学性质没有差异,但土壤微生物生物量和各菌群生物量差异显著,且随着造林时间的增加而增加。不同立地条件下则表现为退耕还林地土壤微生物生物量和各菌群生物量较高。说明土壤微生物对外界因素变化的反映更灵敏。相关性分析结果显示土壤全氮含量与土壤微生物生物量及各菌群生物量显著相关,是影响土壤微生物群落结构的关键因素。     

分子标记物在禽类粪便污染溯源中的研究及应用进展

排入环境后的禽类粪便不仅会造成水体和土壤环境污染,且其携带的致病菌对人类健康也存在潜在危害,因此快速准确地识别并控制粪便污染源对环境保护和人类健康至关重要。微生物溯源（Microbial source tracking,MST）技术可以利用分子标记物识别人和不同动物的粪便污染,从而有助于及时发现并控制粪便污染。鉴于禽类粪便对环境和人类健康的危害,越来越多的禽类MST标记物被开发并用于禽类的粪便污染溯源研究。归纳总结了多种禽类（如鸡、鸭、鸽子、海鸥、加拿大雁和沙丘鹤等） MST分子标记物及其敏感性和特异性,重点综述了禽类分子标记物的基因来源,包括细菌16S rRNA基因、线粒体DNA和功能基因等。其中,细菌16S rRNA基因在标记物设计中的应用最为广泛,源指示菌主要包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌目（Bacteroidales）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和梭杆菌门（Fusobacteria）及其家族成员;以cytb基因、ND5基因、16S rRNA基因和ND2基因等线粒体DNA （Mitochondrial DNA,mtDNA）为设计来源的禽类MST标记物在溯源研究中指示效果最好,具有很大的应用潜能;使用功能基因作为设计来源的禽类MST标记物种类较少,且均表现出较低的敏感性,但是将功能基因作为MST标记物的思路具有一定的参考价值。通过对多种禽类标记物指示效果的比较,能为科研人员快速选择禽类标记物时提供一定的参考。此外,还对禽类MST技术的现存问题进行了分析总结,并对其在我国的发展进行了展望,以期促进MST技术在我国环境质量监测领域中的发展和应用。     

论微生物对环境的改善

生活中几乎无处不在的微生物虽然个体微小,却无声无息的改变着我们周围的环境。尤其在严重到已经上升为国际话题的环境问题上,微生物更是发挥了巨大地改进作用。不同种类的微生物对空气,水,土壤的污染有着不同的作用。利用微生物自身代谢,富集功能改善环境已成为当前环境研究的新课题。     

微生物与重金属间的相互作用及其应用研究

从多方面阐述了微生物与重金属二者间相互作用,指出微生物在生长代谢过程中能淋滤、吸收和转化重金属,对重金属有一定的抗性和解毒作用;但是,一定浓度的重金属对微生物过程及其种群具有较大的毒性。影响微生物在环境介质中的活动,矿业工程生产工艺已充分利用微生物能淋滤,吸收和转化重金属等特性来处理低品位难浸矿石,环境保护领域也积极利用微生物对重金属的抗性和解毒作用来实现工业废弃物的处理以及被重金属污染土壤的修复。利用微生物的生物量及其活性可以评价环境中不同介质的重金属污染水平。     

基于物种的大尺度生物多样性热点研究方法

生物多样性热点是建立保护区、制定保护决策的依据,是生物保护研究的热点问题之一。基于物种的研究方法是大尺度陆地生物多样性热点的主要研究方法,但数据的缺乏限制了直接根据物种丰富度确定热点的方法,因此研究中经常采用其他方法间接的反映物种情况,介绍了4种主要的基于物种的替代方法:指示种、高级分类单元、环境模型和景观异质性,详细阐述了各种方法存在的利弊,并从数据的可获取性、操作的便捷性和对物种特征的反映3个方面对各种方法进行了评价。任何单一的方法都无法准确反映出生物多样性热点的真实分布。合适的研究方法是权衡研究目的、时间和资金的结果,建议选择优势互补的多种方法。