纳米银在水-沉积物中的迁移机制研究

为研究纳米银(Ag NPs)在水体中的迁移、水-沉积物中的分配及转化机制,采用武汉东湖湖水及沉积物开展模拟实验,以硝酸银(Ag NO3)为参照,研究了Ag NPs和聚乙烯吡咯烷酮包裹纳米银[Poly(vinylpyrrolidone)-coated silver nanoparticles(PVP-Ag NPs)]在上覆水中的沉降、在沉积物中的迁移和形态分布、以及扰动释放过程。结果表明,上覆水银初始浓度均为75 mg/L的Ag NO3、Ag NPs及PVP-Ag NPs在120h后分别为0.086、0.957和2.770 mg/L,显示纳米银和硝酸银进入水体后120h内大部分沉入沉积物中,且经过包裹的纳米银比未包裹的纳米银在水中停留时间稍长;60d后三种银均主要分布在表层沉积物中,Ag NO3体系银含量随深度的增加而逐渐降低,Ag NPs和PVP-Ag NPs体系银在2 cm以上随深度的增加而增高,随后逐渐降低,表明纳米银比硝酸银具有更强的迁移能力。此外,PVP-Ag NPs在2—3 cm层中的银含量占总量的24.6%,而Ag NPs在同一层中含量仅为2.6%,说明前者的迁移能力更强。在沉积物中,硫化物和有机物是银的主要结合相。释放实验结果表明,沉积物中纳米银的释放量远小于硝酸银的释放量,表明纳米银一旦与沉积物结合就难以再次释放。以上实验结果为评价纳米银的生态安全提供了科学依据。     

东湖通道工程对沿线底泥细菌群落结构和多样性的影响

为调查东湖通道工程对沿线底泥细菌群落结构和多样性可能造成的影响, 随着隧道施工的进程, 在东湖通道沿线的3个湖区中的19个采样点进行了3次采样, 通过PCR-DGGE结合分子克隆技术, 分析了细菌群落的群落结构及多样性。3批样品共检出细菌类群分别为5门18属、6门17属、5门11属。在门水平上, 底泥中的优势菌是变形菌门, 但其在总量中的比例随施工进程逐渐下降, 依次为86%、80.6%和43.9%。在属水平上, 施工初期的优势菌是埃希氏杆菌属, 施工后期却是Steroidobacter。通道施工初期, 汤菱湖、郭郑湖的湖心区域在属水平上的群落结构相似性较高, 与团湖差异显著; 接近施工区样点与远离施工区样点的底泥细菌群落存在显著差异; 因施工形成的临时封闭水域与敞水区除均有埃希氏杆菌属外, 其他菌属类群差异显著。施工后期的汤菱湖、郭郑湖及团湖的湖心区的底泥微生物群落结构趋于相似; 接近施工区样点与远离施工区样点的底泥细菌群落差异不显著; 封闭区和敞水区有相似的细菌群落结构。施工期间, 细菌群落的多样性指数的最高点都有出现在靠近施工区的位置。各批次样点的Simpson_1-D指数、Shannon_H指数、Margalef指数, 均随着施工进程而逐渐增加。因此, 东湖通道修建对通道沿线近距离的底泥细菌的群落结构和多样性产生了较显著的影响, 这种影响是暂时性还是持续性的, 尚需通道完工回填后的长期评估。研究将为进一步探讨通道修建等人为强干扰活动对浅水湖泊的可能环境影响和制定合理的生态修复策略提供理论基础和数据支撑。     

底泥再悬浮对东湖水体初级生产力的影响

为研究底泥再悬浮对东湖初级生产力的影响, 通过模拟东湖通道施工导致的底泥再悬浮过程, 用原位黑白瓶法测量了水体初级生产力, 同步测定受试水体的光强、营养盐以及藻类叶绿素荧光活性, 结果表明, 随着再悬浮底泥含量的增加, 水体出现明显的光衰减现象, 光强显著降低(P0.05); 总氮总磷浓度升高; 藻类最大光化学效率(Fv/Fm)上升; 水体呼吸作用显著增强(P0.05), 总初级生产力与净初级生产力先增大后减小。与不含再悬浮底泥的对照组相比, 水体再悬浮底泥含量50100 g/L处理组具有较高的初级生产力; 相对其他处理组, 再悬浮底泥含量200 g/L处理组的初级生产力显著降低(P0.05), 且其净初级生产力为负值。研究结果表明, 在一定范围内的底泥再悬浮通过增加水体营养盐含量的方式提高水体初级生产力, 较大含量的再悬浮底泥则通过影响水体光强降低初级生产力, 该结果确认了东湖通道施工引起的底泥再悬浮对水域生态系统的影响, 值得引起关注和重视。