再力花处理河涌和湖泊水样有机污染物及离子的特性

为了明确河涌和湖泊水样中COD、TP、TN和阴阳离子的植物处理效果,以及含氮污染物的植物转化规律,以前期研究中选育的再力花处理了广州市某河涌和暨南大学明湖水样.结果证明,再力花能有效地促进河涌和湖泊水样中TN、COD_Cr和TP的去除.处理144h后,河涌水样初始浓度为11.15mg·L^-1、45mg·L^-1和1.17mg·L^-1的TN、COD_Cr和TP分别降至3.21mg·L^-1、15.8mg·L^-1和0.53mg·L^-1;湖水初始浓度为4.50mg·L^-1、36mg·L^-1和0.25mg·L^-1的TN、COD_Cr和TP分别降至2.31mg·L^-1、11.7mg·L^-1和0.03mg·L^-1.水样中的微生物和再力花均能去除NH₄⁺,并引起水中还原态氮发生亚硝化和硝化,但是不会明显改变Cl^-、SO₄^2-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺等离子的浓度.     

昆明小型城市湖泊叶绿素a浓度与硅藻群落的时空分布及主控因子

水体叶绿素a浓度(Chla)与硅藻群落特征是指示湖泊水质的常用生物指标。本研究于2017年3月—2019年12月调查了昆明市4个小型湖泊(云南师范大学校园内北潭、北湖、南湖、龙潭)的水体环境指标、Chla浓度和硅藻群落的季节变化。结果显示：4个湖泊水体总氮(TN)、总磷(TP)和Chla浓度均呈现明显的季节波动。其中，营养水平最高的南湖水体Chla含量显著高于其他3个湖泊，影响南湖Chla变化的主要因子是TN;而在其他3个水体中，水温的增加显著促进了Chla浓度的上升。水温和TN是4个湖泊水体Chla时空变化的主要驱动因子。北潭、南湖和龙潭的硅藻群落以浮游硅藻占优，水深最浅的北湖以底栖硅藻为主，表明水深影响了硅藻群落的浮游物种占比与优势属种。水深、TN、TP、透明度以及水温驱动了硅藻群落的时空变化，其中，水温是影响硅藻群落季节差异的主要因子，而TN和TP是导致同一季节湖泊间硅藻群落差异的主要因子。     

不同营养状态下金鱼藻的生理响应

通过静态模拟实验,比较研究了不同营养水平(中营养、富营养、重富营养和Hoagland植物培养液)下培养的金鱼藻(Ceratophyllum demersum)的蛋白质、叶绿素含量,过氧化物酶(POD)及超氧化物酶(SOD)活性变化.研究发现,总N、总P的变化会影响金鱼藻的生物合成,当水环境总氮浓度低于1 mg·L^-1,总磷浓度低于0.1 mg·L^-1时,金鱼藻茎叶的叶绿素合成较低,其茎蛋白含量迅速下降.金鱼藻在富营养水平(1 mg TN·L^-1,0.1 mg TP·L^-1)下抗氧化防御酶活跃,POD、SOD活性增高.研究表明,金鱼藻较适应于富营养水环境,水体营养盐继续增加对金鱼藻有胁迫作用,过高营养盐浓度(重富营养和Hoagland 培养液)影响金鱼藻的抗逆能力.     

太湖水体叶绿素a含量与氮磷浓度的关系

基于太湖水体1993—2002年5—9月监测资料,进行了叶绿素a含量与总氮(TN)、总磷(TP)浓度关系的分区统计分析,探讨了太湖藻类生长的TN、TP适宜浓度。结果表明:太湖叶绿素a含量与TN、TP浓度的关系存在显著的空间差异;在梅梁湾和西北区,当TN、TP浓度较低时,叶绿素a含量与TN、TP浓度呈正相关;当TN、TP浓度较高时(梅梁湾TN、TP浓度分别超过5.4和0.31mg.L-1;西北区分别超过4.5和0.27mg.L-1),叶绿素a含量与TN、TP浓度呈负相关;在湖心区和贡湖区,叶绿素a含量与TN、TP浓度呈正相关,尤其当TP浓度超过0.1mg.L-1时,叶绿素a含量随TP浓度增加而上升;在东太湖和湖东滨岸区,随TN、TP浓度的升高,叶绿素a含量变化较小;在西南区,叶绿素a含量与TN浓度无显著相关关系,与TP浓度呈正相关;太湖藻类生长的适宜浓度是TN<5.4mg.L-1,TP为0.1～0.31mg.L-1。     

溶解性有机质和纳米氧化锌共存对人工湿地处理性能及堵塞的影响

溶解性有机质(DOM)的存在会影响纳米氧化锌颗粒(ZnO NPs)在水中的稳定性。本文通过构建垂直潜流人工湿地，以腐殖酸(HA)作为DOM的代表物质，研究了1 mg·L^-1 ZnO NPs和不同浓度HA(1、5、10、20和30 mg·L^-1)共存下对人工湿地处理性能、堵塞程度以及微生物群落变化的影响。结果表明：低浓度(≤1 mg·L^-1)HA溶液会促进ZnO NPs的团聚，而中高浓度(1～25 mg·L^-1)HA溶液则产生相反的作用。ZnO NPs和HA共存会降低人工湿地的净化效果，尤其是1 mg·L^-1 HA时，COD、氨氮和总氮的去除率分别下降了18.07%、19.94%和26.37%。连续投加1 mg·L^-1 HA浓度和1 mg·L^-1 ZnO NPs 60天后，人工湿地堵塞最严重，渗透系数下降67.5%。HA和ZnO NPs共存会影响微生物分泌胞外聚合物(EPS),当HA浓度为1 mg·L^-1时，EPS...     

再生水补给河道内芦苇的光谱特征及其对水体氮和磷含量的响应

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

密云水库水体营养状态分析

调研结果显示 ,密云水库的营养特征为浮游藻类响应型。浮游藻类的群落结构是绿藻 (Chlorophyta)—硅藻(Bacillariophyta)型。库区水体TN 0 86mg/L ,TP 0 .0 2 2mg/L ,浮游藻类的细胞密度 4 0 5 2 3× 10 4/L。 4项指标 (Tr、TP、CODmn、chla)的TSIM 值 4 0 1— 4 9 6 ,水体为中营养。但TN、TP和浮游藻类细胞密度增长较快 ,水体向富营养发展的趋势明显。主要制约因素是面源、点源和内源对水体的污染。北京市水资源紧缺 ,密云水库是主要饮用水源地。保护流域生态环境 ,治理污染 ,涵养水源 ,实现水资源的可持续利用已很迫切     

Spectral Characteristics of Phragmites australis and Its Response to Riverine Nitrogen and Phosphorus Contents in River Reaches Restored by Reclaimed Water

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

黑曲霉解磷能力的影响因素及培养条件优化

本文探讨了培养条件下黑曲霉解磷能力的主要影响因素。通过单孢株筛选得到解磷能力较强的菌株Xj-2,其在液体培养基中的解磷能力达到539.90 mg·L^-1。解磷发酵动力学模型模拟发现,其解磷能力在培养的第4 天达到平稳,可作为终止发酵时间。不同磷源培养液中菌株Xj-2的解磷量依次为磷酸钙(539.90 mg·L^-1)>磷酸锌(238.45 mg·L^-1)>磷酸铁(182.64 mg·L^-1)>磷矿粉(71.80 mg·L^-1)>磷酸铝(24.40 mg·L^-1)。通过单因素试验并结合响应面优化,研究了其解磷最佳条件。结果表明: 碳源对Xj-2的解磷能力影响最大,其次是菌群密度和培养液pH。当培养温度35 ℃、转速160 r·min^-1、培养液pH 6.0、氮源(尿素)浓度0.79 g·L^-1、碳源(葡萄糖)浓度10.00 g·L^-1、菌群密度3.8%、培养时间为4 d时,Xj-2的解磷能力最高,为616.81 mg·L^-1。     

龙须菜对海水氮磷富营养化的响应

龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)是红藻门江蓠属大型海藻,已从山东青岛引种到广东省南澳岛等地栽培多年。深入了解其光合作用与环境条件的关系,对龙须菜的合理栽培及其在环境生态中的生物学作用和扩大其开发利用价值,具有重要的理论和现实意义。该文利用人为配置的不同程度N、P污染海水处理龙须菜,研究其生理生态特性对海水氮磷富营养化的响应。结果表明: 处理6 d后,龙须菜叶绿素a及3种藻胆蛋白含量和总抗氧化能力在轻度P(P 0.2 mg·L^-1)及重度N、P复合污染(P 10 mg·L^-1,N 55 mg·L^-1)情况下降低。叶绿素荧光参数的变化也表明上述处理对叶绿体PSⅡ造成不利影响,而在轻度N(N 0.9 mg·L^-1)和轻度N、P复合污染(P 0.2 mg·L^-1,N 0.9 mg·L^-1)海水中上述参数则变化不大,表现出龙须菜对轻度N及轻度N、P复合污染的耐受性。该实验条件下,轻度污染处理后,藻体中不因环境N、P浓度升高而富集N、P。表明龙须菜可以作为轻度富营养化海水水体的净化藻类。     

The threshold responses of phytoplankton community to nutrient gradient in a shallow eutrophic Chinese lake

Excessive nutrient loads resulted in cascading trophic effects and ecosystem responses. Aims of this study were to determine if the thresholds in nutrient gradient related to phytoplankton community composition could be identified in eutrophic lake, and further to analyze the change of phytoplankton assemblage along the nutrient concentration based on Threshold Indicator Taxa ANalysis (TITAN). The results presented the significant community thresholds estimate for negative taxa declining at 1.650 mg/L TN and 131.5 μg/L TP, as well as simultaneously increasing for positive taxa at 1.665 mg/L TN and 151.5 μg/L TP along nutrient enrichment gradient. However, there was unremarkable change point determined for TN:TP ratios in Lake Dianchi. Elevated TN and TP altered the phytoplankton assemblage, even may induce the fade of algal blooms across the threshold in the hypertrophic lake. The findings could provide implications for deeply deciphering abrupt transitions for phytoplankton assemblage and developing nutrient tactics to protect the lake ecosystems.     

Nonparametric approaches for estimating regional lake nutrient thresholds

Nonparametric approaches including a classification and regression tree (CART), a nonparametric changepoint analysis (nCPA) and a Bayesian hierarchical modeling (BHM) method were developed to determine ecoregional nutrient response thresholds. A CART analysis revealed that hierarchical structure was important for predicting Chl a concentrations from total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP). The nCPA and BHM methods confirmed the CART results for each node in the tree, and the 90% confidence interval for each threshold was calculated to quantify uncertainty. The CART, nCPA, and BHM methods suggested that the nutrient criteria differed significantly within certain nutrient ecoregions and that numerical nutrient criteria of 0.0150–0.222 mg/L TP and 0.300–1.766 mg/L TN may control Chl a concentrations in the various lake ecoregions. The results of this analysis suggest that the integration of CART, nCPA and BHM might be useful for determining nutrient thresholds.     

鲤稚鱼耳石锶标记效果

对鲤稚鱼开展了不同浸泡浓度和不同标记时间梯度的SrCl₂·6H₂O暴露标记试验,以确认其耳石Sr标记的可行性及基本条件.首先,基于4个浓度(0、4、8、12 mg·L^-1)水平的SrCl₂·6H₂O溶液,浸泡标记2 d来筛选基本浸泡标记浓度.然后,在SrCl₂·6H₂O为8 mg·L^-1浓度下,基于5个浸泡时间(1、2、3、4、5 d)来筛选基本浸泡标记时间.电子探针分布分析结果显示:对照组(0 mg·L^-1)耳石Sr/Ca比值低且稳定,标记组均出现了高Sr/Ca比值区.对照组耳石剖面为均一的低Sr蓝色图谱,而标记组耳石上均有高Sr红色标记环带,且标记成功率为100%.试验期间,标记组和对照组的死亡率、平均全长和平均体质量无显著差异,表明Sr标记对供试鱼无不良影响.由于耳石上清晰、完整的高Sr红色标记环带出现在标记浓度为8 mg·L^-1及以上,标记时间为2 d及以上,故建议分别选择8 mg·L^-1和2 d为基本浸泡标记浓度和基本浸泡标记时间.本研究证实耳石Sr标记技术对鲤稚鱼具有很好的可行性.     

苏州河浮游植物群落恢复的生境条件研究

于2005年4月至2006年5月期间对苏州河浮游植物群落及理化因子进行研究,分析了苏州河浮游植物现状及水质现状,并分析两者之间的关系,得出水温、总磷、总氮、COD_cr等理化因子对浮游植物群落有显著影响,且其影响均存在临界值,分别为水温15℃、总磷0.6mg·L^-1、总氮10mg·L^-1、COD_cr20mg·L^-1.即在苏州河的浮游植物群落恢复中,当理化因子小于其相对浮游植物群落的临界值时,小球藻的出现频率低、密度百分比低,梅尼小环藻出现频率高、密度百分比高;而当理化因子大于其相对浮游植物群落的临界值时,小球藻的出现频率高,密度百分比高,梅尼小环藻出现频率低,密度百分比低.因此在对苏州河进行生态恢复时,应考虑到各理化因子对浮游植物影响的临界值,综合权衡各方面因素,确定水质恢复应达到的目标.     

Diatom taxa and assemblages for establishing nutrient criteria of lakes with anthropogenic hydrologic alteration

Stressor-response models offer guidance for concentration-based nutrient criteria in lakes under human intervention. Diatom-based statistics from biological responses were incorporated to derive taxon-specific and community-level change points (thresholds) of phosphorous and nitrogen in 77 Yangtze floodplain lakes. Diatom metrics relating with conductivity were adopted as response variables, since conductivity explained the maximum variation (38.1%) in diatom assemblages via Bootstrapped regression trees. Nonparametric change-point analysis and Threshold Indicator Taxa ANalysis showed threshold responses of diatom community structure at 0.05–0.08 mg TP/L in connected lakes and 0.02–0.04 mg TP/L in isolated lakes. Distinct community change points of sensitive diatoms occurred at 0.96–1.63 mg TN/L in connected lakes and 0.52–0.63 mg TN/L in isolated lakes. Diatom community structures of tolerant taxa were substantially altered beyond 0.22–0.23 mg/L in connected lakes and 0.52–0.69 mg NO_x/L in isolated lakes. Hydrological river-lake connectivity differed significantly in ecological nutrient criteria with more TN/TP criteria and less NO_x criteria in connected lakes. Given the ecological significance and biological integrity, diatom-based statistics can provide more reliable change points (thresholds) for nutrient criteria than Chl a-nutrient relationships.     

不同营养条件下竹叶眼子菜NH4+-N吸收动力学的初步研究

以竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)无菌系种苗为试验材料,研究了不同水体营养浓度水平(低营养:TN0.213 mg·L^-1,TP 0.0093 mg·L^-1;中营养:TN 0.71 mg·L^-1,TP 0.031 mg·L^-1;高营养:TN 7.1 mg·L^-1,TP0.31 mg·L^-1)对其生长与NH₄⁺-N的吸收动力学参数的影响。结果表明,不同浓度水体营养对竹叶眼子菜生长的影响较小,而NH₄⁺-N的吸收动力学参数有显著差异。竹叶眼子菜在高、中和低营养培养条件下的NH₄⁺-N最大吸收速率V_max分别为41.1、29.1、21.1μmol·g^-1·h^-1,米氏常数K_m分别为0.356、0.306、0.122 mmol·L^-1。竹叶眼子菜营养吸收动力学与其生长环境关系紧密,在低浓度生长环境中时,竹叶眼子菜可以通过降低K_m值来提高对营养离子的亲和力以满足营养需求;在高浓度生长环境中,该植物通过增大吸收潜力来适应高营养。     

胶州湾互花米草湿地氮、磷元素的垂直分布及季节变化

为了研究胶州湾互花米草湿地N、P的垂直分布及季节变化特征,分别于2015年4、7、9、10、11和12月对该区域互花米草湿地和光滩土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)、全磷(TP)、速效磷(AP)、总有机碳(TOC),以及pH、盐度、含水量进行了测定.结果表明: 胶州湾互花米草湿地土壤TN、NH₄⁺-N、TP、AP含量平均值分别为0.396 g·kg^-1、12.14 mg·kg^-1、0.419 g·kg^-1、16.52 mg·kg^-1,光滩平均值分别为0.385 g·kg^-1、8.13 mg·kg^-1、0.423 g·kg^-1、19.57 mg·kg^-1.总体来说,它们的含量随着土壤深度(0～60 cm)的增加逐渐降低;互花米草湿地N、P含量的季节变化明显,互花米草湿地土壤全氮含量在春季最高,秋季最低,而光滩土壤随着季节变化逐渐降低;二者土壤全磷含量的季节变化趋势相反,而速效磷含量的季节变化趋势一致;胶州湾互花米草湿地土壤TN、TP与土壤TOC含量呈显著相关,而在光滩土壤中无显著相关关系.pH、盐度显著影响互花米草湿地和光滩土壤N、P含量.     

稀土镧对铁皮石斛不定芽诱导、植株生长及次生代谢产物合成的影响

采用培养基中添加30~150 μmol·L^-1 La（NO₃）₃的方式，研究La³⁺对铁皮石斛不定芽诱导、植株生长及次生代谢产物合成的影响。结果表明：70~90 μmol·L^-1的La³⁺对茎段不定芽诱导和促生效果最好；130 μmol·L^-1的La³⁺能显著提高叶绿素含量，植株在含110 μmol·L^-1 La³⁺培养基上生长最好，鲜重增加了15.22倍，显著高于对照，干鲜比为12.05∶100，比对照提高了64.39%；一定浓度的La³⁺显著提高干品中4种成分含量，110 μmol·L^-1 La³⁺处理下其多糖含量最高，为98.84 mg·g^-1，添加90 μmol·L^-1时，总黄酮、总酚和联苄含量最高，为4.31，7.56和21.01 mg·g^-1。联苄和总黄酮含量与其他5个指标相关性较大，而总酚和叶绿素含量与其他5个指标相关性小。本研究为进一步探究稀土对铁皮石斛促生及改善品质的作用机制奠定基础，为植物组培中如何科学合理使用稀土元素提供理论依据。