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。     

保安湖水体细菌群落结构时空变化特征及驱动因子

为了探究保安湖水体细菌群落结构时空变化特征及驱动因子,研究于2019年春、夏、秋、冬四季采集保安湖水样,使用宏基因组测序技术对保安湖水体细菌群落的组成及多样性变化进行了研究。结果表明:(1)保安湖不同湖区细菌群落组成无显著差异(P>0.05);夏、秋季细菌丰富度、均匀度、香农及辛普森多样性指数均显著高于春、冬季(P<0.05),夏、秋季优势类群为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobactetiota)、蓝藻门(Cyanobacteria),而春、冬季变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobactetiota)占主导地位;(2)温度、透明度、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、叶绿素a及总磷等因素是保安湖水体细菌群落结构变化的重要驱动因子;(3)保安湖细菌群落构建过程在春、夏、秋季由随机性过程主导,在冬季由确定性过程主导;(4)保安湖细菌网络互作具有明显的季节特征,从春季到冬季,保安湖细菌种间相互作用逐渐紧密复杂。综上所述,保安湖水体细菌群落结构具有明显的季节变化特征,温度、透明度、pH、溶解氧、高锰酸盐指数等因素具有驱动水体细...     

基于宏基因组的保安湖浮游动物多样性研究

研究于2019年春、夏、秋、冬四季对保安湖进行了水样采集, 基于宏基因组测序, 在优化物种鉴定和丰度计算方法的基础上, 考察了保安湖浮游动物的多样性、群落结构及其影响因素。共鉴定到浮游动物OTU 374种, 其中原生动物282个; 枝角类45个; 桡足类26个; 轮虫21个。从季节来看, 夏、秋季保安湖的浮游动物多样性高; 从湖区来看, 肖四海和主湖区浮游动物多样性高。季节因素对保安湖浮游动物群落结构的影响高于湖区影响。保安湖营养状态为中营养型, 水体温度、叶绿素a是影响保安湖浮游动物群落结构的主要环境因子, 不同类群与环境因子相关性不同, 总体可分为5类。其中原生动物优势类群为混合营养的纤毛虫和丝足虫, 同硝氮、化学需氧量、温度有明显的相关性, 而枝角类和桡足类同环境因子的关系较为相似, 与溶氧、叶绿素a、正磷酸盐存在明显相关。研究利用宏基因组方法对保安湖浮游动物多样性开展了研究, 为从浮游动物这一角度来理解保安湖这一江湖阻隔型湖泊的生物多样性的变化提供了支撑。     

腐殖酸对沉积物中纳米银的释放及其毒性的影响研究

以有机质腐殖酸(Humic acid, HA)为例, 研究沉积物中不同HA含量(0、1%、5%和10%)对沉积物[其中纳米银(Silver nanoparticles, AgNPs)浓度为100 μg/g dw]中AgNPs释放的影响, 以及银释放对斑马鱼(Danio Rerio)的毒性效应。结果显示, 暴露15d和30d后, 水柱中总银浓度为(0.01±0.01)—(2.53±0.52) μg/L, 且高HA含量(5%和10%)的沉积物组中释放到水柱中的银浓度高于低HA含量(0和1%)的沉积物组, 表明HA的存在促进了沉积物中AgNPs向水柱释放。释放的AgNPs能够积累在斑马鱼组织中, 且主要积累在肝脏和肠道中, 并可导致斑马鱼组织氧化应激效应。另外, 16S rRNA高通量测序结果显示, 受释放到水柱银影响, 斑马鱼肠道中微生物群落结构也会发生改变。研究初步探明了沉积物中AgNPs的释放规律及其环境风险, 可为全面评价AgNPs的环境行为及生态安全性提供重要依据。