浅水湖泊中碱性磷酸酶活性及其动力学参数的分层现象

１９９５年５月东湖与严西湖各采样点间歇水、上覆水和表层水中碱性磷酸酶的动力学参数（Ｖｍａｘ和Ｋｍ值）明显不同（Ｐ〈０．０５）,与表层水相比,东湖Ⅰ站上覆水中酶的Ｖｍａｘ明显较高,严西湖各站上覆水中酶的Ｖｍａｘ明显较低,而在东湖Ⅱ站,上覆水中酶的Ｖｍａｘ和Ｋｍ值明显较低,故仍有较高的催化效率。这一现象似与酶活性的组成有关。总之,富营养的东湖各站诸层次磷的酶促转换效率自上而下呈明显的递增趋势,严西湖则     

湿地中碱性磷酸酶的动力学特征与水生植物的关系

本文讨论了种植菹草 (PotamogetoncrispusL .)、水花生 (AlternanthearphiloxeroidesGriseb .)、紫背浮萍 (Spirodelapolyrhiza(L .)Schleid .)以及对照实验池 (12 .5m× 9.5m)过滤 (小于0 4 5 μm)与未过滤水样和沉积物中碱性磷酸酶的动力学特征及其分布 .水生植被能降低水样和表层沉积物酶的催化效率 ,抑制作用因植物的种类而异 ,且在未过滤水中表现得尤为突出 .因此 ,受抑制者多与较大的颗粒相联系 ,这一结果暗示植物克藻效应的胞外酶学机制 .水生植物种植区表层沉积物的低酶活性是其中有机磷不易矿化故得以保持从而改善水质的可能原因 ,而深层沉积物酶的反应速度则明显高于对照 .湿地亚表层沉积物因其具有的理论与实际意义而值得深入研究     

浅水湖泊沉积物脱氢酶活性的测定及其生态学意义

以武汉市浅水湖泊(月湖)为实验对象确定了沉积物脱氢酶活性(DHA)测定的最佳条件:以经甲醛灭菌的沉积物为对照,以氯化三苯基四氮唑为电子受体(0.4%),沉积物用量为0.5g,pH值为7.5,培养时间为3h.据上二述条件测定的DHA比未优化条件下的相应值高3-5倍,且表现出与沉积物有机质含量更为显著的正相关关系.武汉东湖3个子湖共23个采样点沉积物样品的测试结果进一步证实了上述方法的可行性,同时初步揭示了湖泊沉积物脱氢酶反映微生物活性与有机质状态的生态学意义.     

湖泊磷酸酶与微生物活性对内源磷负荷的贡献及其与富营养化的关系

磷酸酶可通过增加磷的生物可利用性促进富营养化过程,在太湖、龙阳湖与莲花湖探讨了这种机制.磷酸酶活性与磷营养水平以及叶绿素a浓度相关.反胶团酶学方法的实验结果表明,溶解态磷酸酶稳定性的不同可能源于酶分子大小、结构与活性基团的差异.太湖微囊藻水华发生处间隙水溶解态磷酸酶在胶团中的活性高且稳定,溶解反应性磷浓度较低,沉积物不同形态磷的含量与好气性细菌数量均低,且呼吸强度明显较高,无机磷与有机磷细菌以及其它微生物均在表层富集,却极少见诸于沉积物.因此,来自酶促水解或其它途径的大量内源磷可能在厌氧状态下经上覆水随细菌向水柱扩散,从而促发水华.因此,理化与生物因素的共同作用将驱动湖泊内源磷的释放并促进富营养化过程.     

富营养水体磷酸酶动力学参数的季节变化——水体酶研究之一

本文报道了武汉东湖富营养湖区(东湖Ⅰ站)水体磷酸酶动力学参数(最大反应速度V_(max)和米氏常数K_m)的季节变化规律,在6月、8月和11月(或邻近时间),湖水溶解正磷酸盐的浓度较低而叶绿素的浓度达到高峰值,同时,V_(max)达到最大值,K_m值明显减小。因此,浮游植物可以通过提高酶的反应速度以及增强酶与底物的亲和能力这两种方式有效地利用有机磷。实验结果表明,湖水中对紫外线敏感的磷化合物可能是磷酸酶的竞争性抑制剂。     

武汉东湖沉积物中重金属生物有效性研究

沉积物中的酸挥发性硫化物(AVS)是预测厌氧沉积物中重金属生物有效性的重要参数,SEM/AVS大于1时沉积物中重金属具有潜在生物毒性,小于1时则无生物有效性. 本文研究了东湖三个不同污染负荷的站点的同步提取金属SEM(Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Co, Ag, Cr)和SEM/AVS的深度分布,研究表明东湖沉积物中主要重金属是Zn, Cr和Cu,约占SEM总量的90%. I站、II站沉积物中AVS是重金属生物有效性的主控因子之一,对重金属的深度分布影响较大,重金属不具有生物有效性;III站沉积物中AVS对重金属的深度分布影响较小,重金属具有潜在的生物毒性. 相关分析表明,I站、II站沉积物中Cr、Ni、Ag、Cd与AVS在P<0.05有显著性相关,AVS对这些金属的深度分布具有更强的控制作用;虽然两站沉积物中Cr的含量差别不大,东湖I站沉积物中Cr/AVS比值(0.02)显著高于II站(0.003),沉积物中Cr与硫化物的结合主要是受还原反应的影响.     

太湖梅梁湾中碱性磷酸酶的活性及其与藻类生长的关系

通过对1998年5月-1999年5月的太湖梅梁湾水体中碱性磷酸酶活性及其它水化学因子的同步实地监测,初步探讨了富营养化较严重的太湖梅梁湾湖区的碱性磷酸酶活性的时空变化规律及其与藻类水华的相关性.研究表明,水体中各种形态磷之间的转化非常快.在磷的循环、转化过程中,碱性磷酸酶的作用至关重要.太湖梅梁湾各采样点水体中碱性磷酸酶的最大反应速率(Vmax)的年际变化有着显著的规律性,各点位在春季(3-4月)及夏季(7-8月)均分别出现峰值,与水体中水华出现的峰值相吻合.尤其在水体中水华暴发前的4月份,各采样点中的碱性磷酸酶的活性急剧增加,其Vmax均为年内的最大值或接近最大值,预示着水体中其它形态磷的转化速率加快,为水华的形成提供了充足的活性磷.水体中特异性碱性磷酸酶活性(总碱性磷酸酶活性/Chl.a)与水体中的PO43-存在着较好的负相关.尤其是在春季相关性更加显著,可达-0.9以上;夏季太湖梅梁湾水华暴发时,水体中的磷酸盐浓度远低于碱性磷酸酶的激发阈值,藻类体中的酶被诱导大量产生,从而使得水体中碱性磷酸酶的数量、活性急剧增加,达到较高的水平.这种短时间的有机质快速降解以及由此导致的营养盐释放,维持了水体中藻类的生长.     

武汉东湖沉积物孔隙度与含水量

对采自武汉东湖Ⅰ站、Ⅱ站的沉积物采用一种新的方法计算孔隙度:拍摄扫描式电子显微镜(SEM)图像,采用局部区域阈值化的方法对图像进行阈值化(thresholding)处理,运用自编程序求出孔隙度的垂直变化.结合含水量的垂直变化,分析孔隙度与含水量之间的关系,并对影响它们垂直变化的因素进行了讨论.结果表明:SEM图像局部区域阈值化法是研究沉积物孔隙度的有效方法;孔隙度与含水量表层较大,从表层到底层呈明显的下降趋势;孔隙度(K)与含水量穴H雪有比较好的正相关.运用拟合的相关方程式,可以由较易获得的东湖Ⅰ站和Ⅱ站的含水量反推较难获得的孔隙度.     

水体细菌碱性磷酸酶及其编码基因研究进展

水体溶解性反应磷是浮游植物可直接利用的主要磷营养形式,细菌碱性磷酸酶催化的有机磷矿化过程则是维持溶解性反应磷供给的重要途径.通过总结细菌碱性磷酸酶的种类与分布特征,发现主要包括Pho A、Pho X和Pho D 3种类型细菌碱性磷酸酶,其中超过50%的Pho X分布于细菌细胞的外部环境,对溶解性反应磷的循环再生尤为重要.综述水体产碱性磷酸酶细菌群落组成的研究进展,以及影响编码基因表达的环境因素,对比分析产碱性磷酸酶细菌群落鉴定方法的特点及发展趋势.细菌碱性磷酸酶编码基因的研究多关注寡营养海洋生态系统,对于同样存在磷限制问题的富营养化湖泊生态系统鲜有涉及,而构建针对典型富营养化湖泊生态系统的细菌宏基因组数据库,则可为建立淡水生态系统细菌碱性磷酸酶及其编码基因的研究方法奠定基础,有助于认识湖泊水华频发的微生物学驱动机制.     

武汉东湖几丁质分解菌生态研究

对武汉东湖水柱和沉积物中几丁质分解菌的种类组成、数量分布及动态的研究结果表明:几丁质分解菌中.放线菌居于优势,在水柱中约为总数的50—72.3％;在沉积物中约为63—88.5％。经鉴定的102株放线菌中,链霉菌属(Steptomyces)占总数的70.6％;链孢囊菌属(Streptosporangium)、小单孢菌属(Micromonospora)、小多孢菌属(Micropolyspora)分别为8.8％、9.8％和10.8％。细菌中主要是芽孢杆菌属(Bacillus),占鉴定菌株数的42％,其次为沙雷氏菌属(Serratia)、气单胞菌属(Aeromonas)、微球菌属(Micrococcus)和短杆菌属(Brevibacterium)的一些菌株。在数量分布上,沉积物中高于水柱2—3个数量级;东湖Ⅰ站高于Ⅱ站。随着季节更迭,水温上升,其数量亦有相应变化。对菌株分解几丁质的能力和其它生物活性作了比较,并就所得结果进行了讨论。     

武汉市东湖沉积物重金属与城市污染环境的关系

应用主成份分析原理,按照主成份提取的信息超过原始信息84％的原则,对武汉市东湖的主体湖区(郭郑湖和塘林湖)的0 cm-7 cm的沉积物30个代表性样品12种元素进行分析,确定其沉积物的重金属的污染源的主要类型．结果表明,郭郑湖第一污染源(占56％)为湖区周围的工业燃煤尘埃,其次(占16％)为交通尾气、生活污水和雨水片流,再次 (占12％)为电镀、印刷等行业的工业污水．塘林湖第一污染源(占65％)为湖区周围的生产性煤燃烧的粉尘,其次(17％) 为生活污水、医院污水和周围土壤的淋溶作用,再次(占9％)为废旧电池、报章杂志和农用物资等．采用均方根综合污染指数法评价分析东湖主体湖区的沉积物的污染程度为轻度污染,其中郭郑湖的污染程度高于塘林湖．     

滇池福保湾间隙水氮磷分布及其与底泥微生物和磷酸酶相互关系

在滇池福保湾不同区域应用Peeper(渗析膜式)技术,分析了底泥间隙水NH4 -N、Po43--p的垂向分布特征和近表层10cm内底泥的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们之间的相互关系进行了统计分析.结果表明,NH4 -N和Po43--p浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降趋势,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的潜在危害;底泥有机质(Loss-on-Ignion,LOI)、APA和FDA活性也有从表层底泥向下层逐步降低的趋势.在空问分布上,Po43--p浓度变化为河口区>湾心区>西部沿岸区>东部沿岸区,与沉积物中LOI、APA和FDA活性的大小顺序基本相同.间隙水NH4 6-N浓度与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有显著正相关性(α＝0.01).Po43--p浓度与底泥APA和FDA活性具有负相关性.但相关系数很低.     

抚仙湖不同污染来源沉积物微生物解磷能力分析

以云南抚仙湖为研究对象,分析了不同污染来源沉积物微生物量、碱性磷酸酶活性(APA)和微生物解磷能力的垂向分布特征和水平分布特征.结果表明,抚仙湖各采样点沉积物微生物生物量与APA垂向分布趋势相似,总体上随着深度增加逐渐降低,微生物作用主要表现在表层.在空间分布上,富营养化星云湖以泄水为主的南岸隔河口微生物生物量和APA最高,其次为以农业面源污染为主的北岸梁王河口和以磷矿开发为污染来源的北岸东大河口,再次为受人类活动影响较小、以自生有机污染为主的湖心和东岸老凹嘴,以自然水土流失为主的西岸尖山河口微生物生物量和APA最低.沉积物微生物生物量和APA体现了不同外源污染对抚仙湖各湖区的影响不同.抚仙湖沉积物微生物对有机磷和无机磷均有解磷能力,并且无机磷解磷能力大于有机磷.沉积物解无机磷细菌数量和APA决定了抚仙湖沉积物磷释放强度,造成了抚仙湖较高强度的内源磷污染负荷.     

Contributions of phosphatase and microbial activity to internal phosphorus loading and their relation to lake eutrophication

Phosphatase may accelerate the process of lake eutrophication through improving phosphorus bioavailability. This mechanism was studied in three Chinese eutrophic shallow lakes (Lake Taihu, Lake Longyang and Lake Lianhua). Phosphatase activity was related to the concentration of soluble reactive phosphorus (SRP) and chlorophyll a. Stability of dissolved phosphatase in reverse micelles may be attributed to molecular size, conformation and active residues of the enzyme. At the site with Microcystis bloomed in Lake Taihu, dissolved phosphatase activity was higher and more stable in micelles, SRP concentrations were lower in interstitial water, the contents of different forms of phosphorus and the amounts of aerobic bacteria were lower while respiration efficiency was higher in sediments. Phosphobacteria, both inorganic and organic and other microorganisms were abundant in surface water but rare in sediments. Therefore, internal phosphorus may substantially flux into water column by enzymatic hydrolysis and anaerobic release, together with mobility of bacteria, thereby initiating the bloom. In short, biological mechanism may act in concert with physical and chemical factors to drive the internal phosphorus release and accelerate lake eutrophication.     

轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)对沉积物-水界面微观剖面理化参数的影响

水生植物是湖泊生态系统的重要组成部分,沉积物-水界面是湖泊生态系统中营养盐循环的重要界面,因而研究水生植物对沉积物-水界面微观剖面的影响具有重要意义.本文利用轮叶黑藻作为研究对象,研究了来自于香溪河、太湖和东湖3个样点的沉积物及上覆水中N、P等理化性质,并利用微电极研究轮叶黑藻对3种沉积物-水界面微观剖面是否有影响.实验结果表明:轮叶黑藻生长迅速.增长率因沉积物不同而不同,有一定的耐污能力;轮叶黑藻使水体和沉积物中总氮、总磷含量减少,对水体和底泥有一定的净化作用;轮叶黑藻可使水体溶解氧升高,并使沉积物有氧层厚度增加,改变沉积物的氧化还原电位;轮叶黑藻可能改变了根际微环境中微生物的数量和种类,而使沉积物和上覆水中的pH、N₂O和H2S等发生变化.     

武汉东湖沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)的深度分布及其影响因素

提要沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)是硫化物的生成、氧化和扩散等综合作用的反映,有机物的供给、硫酸盐的还原等因素都能影响其分布特征。本文对武汉东湖三个污染程度不同站点的AVS深度分布特征进行了研究,结果表明,AVS含量在一定深度沉积物中具有最大值,东湖沉积物中AVS的深度分布具有两种不同的模式,Ⅰ站和Ⅱ站AVS浓度峰在5cm左右的表层沉积物中,且AVS还原层深度较狭窄,而Ⅲ站AVS浓度峰处于10-20cm深度范围,沉积物中有机质负荷的差异是导致这种分布特征的重要原因。沉积物中有机质含量对AVS的深度分布具有重要影响,高有机质负荷导致AVS浓度峰向表层迁移,且AVS还原层分布于较狭窄的深度范围,对方涛等对流-扩散模型的应用表明,该模型在高有机质负荷沉积物中(Ⅰ、Ⅱ站)AVS深度分布的应用较为理想,然而低有机质负荷沉积物中(Ⅲ站)不能准确反映AVS的深度分布特征,说明其应用范围具有一定的局限性。     

Contributions of phosphatase and microbial activity to internal phosphorus loading and their relation to lake eutrophication

Phosphatase may accelerate the process of lake eutrophication through improving phosphorus bioavailability. This mechanism was studied in three Chinese eutrophic shallow lakes (Lake Taihu, Lake Longyang and Lake Lianhua). Phosphatase activity was related to the concentration of soluble reactive phosphorus (SRP) and chlorophyll a. Stability of dissolved phosphatase in reverse micelles may be attributed to molecular size, conformation and active residues of the enzyme. At the site with Microcystis bloomed in Lake Taihu, dissolved phosphatase activity was higher and more stable in micelles, SRP concentrations were lower in interstitial water, the contents of different forms of phosphorus and the amounts of aerobic bacteria were lower while respiration efficiency was higher in sediments. Phosphobacteria, both inorganic and organic and other microorganisms were abundant in surface water but rare in sediments. Therefore, internal phosphorus may substantially flux into water column by enzymatic hydrolysis and anaerobic release, together with mobility of bacteria, thereby initiating the bloom. In short, biological mechanism may act in concert with physical and chemical factors to drive the internal phosphorus release and accelerate lake eutrophication.     

武汉东湖和南湖沉积物中磷形态分布特征与相关分析

采用七步连续提取法,探讨了东湖子湖(郭郑湖、庙湖)及南湖柱状沉积物中的水环境特征、不同赋存形态磷的垂向分布特征及所占的百分比,并分析了各形态磷之间的相关性.结果表明:通过分析采样点水环境特征,发现郭郑湖和南湖间隙水中总磷含量均高于上覆水体,并有较强的释放趋势;而庙湖间隙水中总磷含量小于上覆水,有较大的沉积趋势.通过分析不同赋存形态磷的垂向分布特征,发现可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷这几种生物活性磷含量随着深度的增加逐渐减少,并且15 cm以下含量变化不大;而闭蓄态磷、碎屑磷和自生钙磷这几种相对惰性的磷含量随着深度的增加变化趋势不明显.从不同形态磷的百分含量的变化幅度发现,南湖的变化范围最大,郭郑湖其次,庙湖的变化范围最小.各形态磷相关分析表明,郭郑湖总磷的增加主要来自于无机磷,其次来自于有机磷;庙湖总磷的增加主要来自于无机磷中的生物有效磷,有机磷对其贡献并不大;南湖无机磷和有机磷与总磷的关系都非常密切.