辽河口沉积物反硝化细菌数量及多样性的研究

对辽河口沉积物中反硝化细菌的数量、多样性以及群落结构进行了研究.采用MPN-Griess分析了春夏秋三季的反硝化细菌数量,结果表明其数量春季最多,秋季次之,夏季最低,且从辽河下游及河口向远海区域逐渐降低.采用PCR-RFLP对反硝化细菌的亚硝酸盐还原酶基因(nirS)进行分析,发现沉积物中的反硝化细菌类型较新,大多数细...     

珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物多样性

本研究以nirS基因为分子标记,将PCR、克隆文库构建与测序和典范对应分析相结合,对珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物的群落多样性进行了研究。3个站位共获得180个nirS基因克隆子,隶属于62个OTUs,氨基酸序列的相似性在50%—100%之间。各站位OTU分布格局差异明显,范围在19—33之间,表现出高度的多样性。系统进化分析表明,62个OTUs形成了5个类群,分别与河口、海洋沉积物、海岸养殖排放废水、富营养化海湾及海水养殖沉积物等的反硝化微生物聚类在一起,表明珠江口作为海淡水交汇区具有独特的反硝化微生物群落分布格局,同时也指示了珠江口氮污染及富营养化程度。典范对应分析结果表明,盐度、氮相关营养盐水平(PON/TN、NH4-N、NO-N和NO-N)可能是影响其分布格局的重要因素。     

菲与纳米银对胶州湾表层沉积物反硝化作用的复合毒性效应评价

多环芳烃(PAHs)与纳米材料污染已对沉积物生态系统和人类生存环境构成严重威胁,其复合污染的毒性效应环境危害可能更大。为了深入探讨PAHs与纳米材料对近岸表层沉积物反硝化作用的复合毒性效应,本文选取位于胶州湾(JZB)的大沽河河口区(DRE)E站和湾内S站,分别以菲和纳米银代表PAHs和纳米材料,通过测定不同剂量单一及复合污染下沉积物反硝化潜势(PDA)的变化,结合浓度相加模型(CA)、独立作用模型(IA)和中效/联合指数等效图法(CI)三种复合毒性评价方法,评价菲和纳米银对沉积物反硝化潜势的复合毒性效应,并对评价方法进行了优选。结果表明,两种污染物浓度越高,对研究区域反硝化潜势的抑制作用越大。菲、纳米银单一及复合作用下对河口区沉积物反硝化潜势的EC50值分别为44.62、112.49和64.86 mg·kg-1,对湾内分别为61.79、147.05和96.18 mg·kg-1。菲单一作用对反硝化潜势的抑制效应强于纳米银,但复合污染的抑制效应更强。两种污染物对河口区的沉积物反硝化潜势抑制效应强于湾内,可能与河口区具有较高Eh和沉积物颗粒度及较低的pH、盐度和有机质含量有关。三种毒性效应评价方法的结果表明,菲和纳米银的复合污染对2个站位反硝化潜势的毒性效应均为协同作用,且对大沽河河口区的协同作用更强。此外,CI法对复合效应的预测结果比CA和IA法更为接近实际观测值,且CI不需要考虑污染物作用模式的限制,因此认为CI法更适用于评价混合污染对沉积物反硝化作用复合影响的效果。本研究结果表明,菲和纳米银会增强彼此对反硝化菌及反硝化功能的毒性效应,由此推断,PAHs和纳米材料在环境中同时存在时比其单独存在对沉积环境的危害更大。     

大亚湾海域沉积物中的硝化与反硝化作用

2004年1、4、8、10月在大亚湾海域的4个站点采用自行设计和制作的无扰动沉积物采样器采集沉积物样品,通过使用AIT技术(乙炔同时抑制硝化与反硝化作用),进行实验室同步恒温受控模拟培养实验,并同时测定沉积物上覆水的温度、盐度、DO和pH值,沉积物的Eh值和有机质含量,间隙水的NO3-、NO2-和NH4 浓度,研究沉积物中的硝化与反硝化速率及其影响因素。结果显示大亚湾沉积物的硝化速率范围为[(0.00—4.68)±0.87]μmol/(m2·h);反硝化速率范围[(0.00—2.88)±0.41]μmol/(m2·h);硝化与反硝化作用之间存在耦合,比例范围为0%—100%。沉积物的硝化、反硝化速率和耦合比例与上覆水的温度、DO含量,及沉积物中的有机质含量和Eh值密切相关,人类活动对沉积物的硝化与反硝化作用有明显的影响。     

黄海北部夏季无机氮赋存形态及其与反硝化速率的关系研究

用乙炔抑制法对北黄海海域沉积物-水界面反硝化速率进行了研究,并用分相浸取法对相应站位沉积物中氮的赋存形态进行了分析.结果表明,该海域界面反硝化速率在3.2.～7.5 μmol/m2·h之间,可提取无机氮的平均含量范围在0.7 2～80.36 μg/g之间.对两者之间的关系研究表明,该海域反硝化速率与沉积物中离子交换态(IEF)硝酸盐氮和可提取无机总氮之间存在较好的相关性,相关系数分别为0.947和0.88 6(P＜0.01);与碳酸盐结合态(CF)和铁锰氧化物态(IMOF)的硝酸盐氮及氨氮之间相关性不明显.     

地衣芽孢杆菌De株对凡纳滨对虾粪便的降解效果

采用独立分析法,研究地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis De株降解凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei粪便的效果.所收集对虾粪便先经冻干、粉碎,再溶解于灭菌海水中,分别在不同温度(16、21、26和31℃)、虾粪含量(5、10和20mg·L-1)、芽孢杆菌初始添加量(1、2.5、5和10mg·L-1)等条件下分析地衣芽孢杆菌De株对对虾粪便溶解液中的NH3-N、NO-2-N、NO-3-N、PO-4-P及COD的降解效果.结果表明,地衣芽孢杆菌De株可有效降低样品中COD和NO-3-N的含量,其平均降解率分别高于60%和50%,而NH3-N、NO-2-N、及PO43--P等的浓度则不断升高;总体而言,地衣芽孢杆菌De株在26-31℃,初始添加量5mg·L-1时对对虾粪便具有较好的降解效果(p＜0.05);当粪便溶解液浓度大于10mg·L-1时组间各项参数的差异不显著(p＞0.05).     

一株异养硝化-好氧反硝化地衣芽孢杆菌的脱氮特性及机制研究

分离自对虾养殖池塘的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)MP15具有高效的异养硝化-好氧反硝化性能。为了进一步研究菌株MP15的脱氮特性和脱氮机制,本研究采用氮同位素标记法,对其在氮基础降解液中的脱氮特性和机制进行了深入的研究。研究结果显示:在初始无机氮浓度为42 mg/L的氮基础降解液中,其对NH~+_4-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N的最大去除速率分别为1.03 mg NH~+_4-N/(L·h)、1.74 mg NO~-_2-N/(L·h)和1.02 mg NO~-_3-N/(L·h)。氮代谢过程中羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的酶比活力分别为0.540 6、0.157 8和0.160 9 U/mg。对菌株MP15脱氮过程中的~(15)N同位素示踪结果显示,以NH~+_4-N作为唯一氮源时,仅产生~(15)N_2O;当菌株MP15分别以NO~-_2-N和NO~-_3-N作为唯一氮源时,可同时检测到~(15)N_2O和~(15)N_2。综合上述结果,菌株MP15对无机氮的去除主要包括:同化作用、硝化作用和反硝化作用。其中对NH~+_4-N的硝化途径为:NH~+_4-N→NH_2OH→N_2O;对NO~-_2-N的硝化-反硝化途径为:NO~-_3-N←NO~-_2-N→N_2O/N_2;其对NO~-_3-N的反硝化途径为:NO~-_3-N→NO~-_2-N→N_2O/N_2。     

不同类型Zn胁迫对1株好氧反硝化细菌功能影响的比较研究

本文通过分析在不同浓度普通氧化锌(ZnO)、硫酸锌(ZnSO4)及纳米氧化锌(ZnO-NPs)胁迫下1株筛自胶州湾的好氧反硝化菌Zobellella sp.B307生长量和反硝化能力的变化,比较研究了不同类型Zn对该菌株生长及脱氮功能的影响.结果表明,ZnO-N Ps对该菌株的生长有明显的持续抑制作用,显著降低其最大生...     

长江水体溶解态无机氮和磷现状及长期变化特点

于2006年2、5、8和11月对长江从攀枝花至河口和上游的两条支流雅砻江和嘉陵江的溶解态无机氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和磷酸盐(PO43--P)进行了取样调查,同时结合长江营养盐的历史数据,分析了长江水体中溶解态无机氮、磷的长期变化特点。结果表明,长江NO-3-N、NH+4-N、DIN(包括NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和PO3-4-P浓度从上游到下游显示出增加趋势,但存在季节差异;NO2-N浓度总体较低,在长江中下游(武汉—南京)浓度较高。长江从上游到下游DIN通量的变化主要受径流量的影响,从上游到下游单位面积年产N量逐渐升高;PO3-4-P输送通量从上游往下游呈增加趋势,也主要受径流量控制,但从季节变化来讲,PO3-4-P的月输送通量受其浓度的控制更加明显。自20世纪60年代来,长江水体中NO3--N、NO2--N、DIN和PO3-4-P的浓度都处于缓慢上升趋势,但到80年代上升速度明显加快;不同阶段DIN和34PO-P的季节变化特点也不尽相同,反映了其来源的差异。目前,长江水体中溶解态无机氮、磷浓度与国内及国际河流相比处于中等水平。     

渤海南部海域沉积物中吸附态无机氮的地球化学特征

用分相浸取的方法对采集于渤海南部海域的29个站位的沉积物样品(表层样站27个,柱状样站2个)中的吸附形式的无机氮(包括NH4-N和NO3-N)和总氮(TN)进行了研究,探讨了它们的地球化学分布特征及其控制因素。研究表明,在表层沉积物中,NH4-N在渤海中央盆地由东北向西南方向递增,在中央区域有两个异常高值区,莱州湾内分布较为均匀,渤海湾南部为一低值区,向北逐渐增大。NO3-N在渤海中央盆地由东西两侧向中央递增,渤海湾和莱州湾内均沿着离岸方向递减。渤海南部表层沉积物中吸附态氯占TN的3．28％,表层沉积物中吸附形式的氮以NO3-N为主,占83．7％;NH4-N主要受有机质含量(OC)、氧化还原环境(Es)、黏土矿物组成的影响;NO3-N主要受水体NO3-N浓度和分布的控制。NH4-N随沉积深度增加而增加,NO3-N随深度增加而减小。TN的分布主要受陆源物质输入及沉积物粒度控制。研究区TN高而OC低且二者相关性较差,间接说明TN中有相当部分是以无机氮(IN)的形式存在,渤海沿岸排入的无机氮在沉积物积聚是造成高TN的重要原因之一。     

象山港大黄鱼Pseudosciaena crocea网箱养殖区沉积物-水界面营养盐通量研究

2013年5月、8月和11月调查了象山港大黄鱼网箱养殖区及附近沉积物中总有机氮(TON)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)含量,并采用实验室模拟法研究了底泥耗氧率(SOCs)和沉积物-水界面营养盐(NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄)通量。结果表明:养殖区(YZ)沉积物中的TON和TP含量显著高于距离养殖区50 m(F1)和100 m(F2)的区域(P<0.05)。底泥释放NH⁺₄到上覆水中,但是从上覆水中吸收NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄。沉积物-水界面营养盐通量表现出明显的季节性变化,在8月,NH⁺₄及PO^3-₄的释放量达到最大值。上覆水中NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄的质量浓度随着沉积物-水界面营养盐通量的变化而变化。研究表明,象山港大黄鱼养殖活动对养殖区底泥造成了一定污染,且通过影响沉积物-水界面营养盐通量影响上覆水中营养盐分布,最终给整个养殖系统造成生态负担。     

碳氮比对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水性能的影响

本文研究碳氮(C/N)比变化对移动床生物膜反应器(MBBR)处理海水养殖废水性能的影响.结果表明,当C/N比从7:1降至3:1,出水COD浓度无明显变化,平均去除率保持在90％以上.C/N比的变化对脱氮过程有较大影响,当C/N比从7:1降低至3:1,NH+4-N去除率由89.51％±1.24％增至92.70％±1.08...     

湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌的丰度、多样性及分布特征

采用实时荧光定量PCR、高通量测序等方法对湛江湾沉积物中四个月份的反硝化细菌与厌氧氨氧化细菌的多样性和丰度进行了分析。结果表明:湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌丰度在四个月份的变化和空间分布趋势为:nirS型反硝化细菌在二月份最高,四月份最低,且其平均丰度有从湛江湾湾内向湾口附近呈现先升高再降低的趋势;nirK型反硝化细菌丰度在九月份最高,十一月份最低;nosZ型反硝化细菌在四月份最高,其余月份变化不大;厌氧氨氧化细菌丰度在九月份最高,二月份最低。通过相关性分析结果表明,亚硝酸盐、铵盐等共同调控着湛江湾沉积物中反硝化和厌氧氨氧化细菌丰度变化。系统发育分析表明:湛江湾中存在着一些广泛分布的反硝化细菌,但也生活着一些新奇的nirK型和nosZ型反硝化细菌。对于厌氧氨氧化细菌而言,其主要属于浮霉菌门及Candidatus Scalindua属,具有较高的耐盐性,另外湛江湾海区的厌氧氨氧化细菌也生活着一类在其他地方没有的新分支。典范对应分析分析结果表明:硝酸盐显著影响湛江湾反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落结构。湛江湾沉积物中反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌存在特殊的竞争与共存的关系,且由亚硝...     

南极普里兹湾表层沉积物GDGTs含量分布与TEX86指标应用研究

利用中国南极考察获取的沉积物样品,对普里兹湾10个表层沉积物中GDGTs的含量与分布进行分析。结果表明:普里兹湾内GDGTs含量为27.69~900.78 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs占比94%~99%,远高于支链GDGTs。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs都呈现东南高、西北低的分布趋势,且与沉积物中有机碳含量显著正相关(R>0.95)。沉积物中类异戊二烯GDGTs来源于水生古菌,而支链GDGTs主要来源于沉积物中的细菌。根据GDGTs不同异构体含量计算得到的指标TEX₈₆和TEX^L₈₆都与普里兹湾1月表层海水温度呈现良好的相关性。这表明TEX₈₆和TEX^L₈₆指标在普里兹湾海域具有适用性,可以作为重建古海温的替代指标。     

南极罗斯海表层沉积物GDGTs含量 分布及其环境意义

通过分析罗斯海15个表层沉积物中甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)的含量与分布,探讨了各种GDGTs来源及TEX₈₆指标的环境意义。结果表明:表层沉积物中GDGTs总含量为93.67~2 663.37 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs(IsoGDGTs)占90.33%~98.56%,远高于支链GDGTs(BrGDGTs)。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs具有显著的耦合关系(R²=0.88,p<0.01)。沉积物中的IsoGDGTs主要来源于海洋奇古菌,BrGDGTs主要由海洋水体和沉积物中原位细菌所产生。应用TEX^L₈₆公式估算研究区SST,与WOA夏季表层温度呈现较好的线性关系,表明TEX^L₈₆指标在罗斯海具有适用性,可作为重建古海洋温度的替代指标。     

西太平洋WP02-1柱状样品有机地球化学特征及其与Fe、Mn成岩成矿作用

在较系统地定量分析了西太平洋WP02-1柱状样品中的有机碳、可溶有机质(氯仿沥青“A”)及其族组成(总烃、饱和烃、芳烃、非烃、沥青质)、正构烷烃分子组合指数(nC^-₂₃/nC⁺₂₄、CPI)、类异戊二烯烃(Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈)的基础上,研究了它们的组成来源、正构烷烃生物标志化合物的地球化学特征,同时结合成矿元素Fe、Mn含量进行相关性分析。研究发现,有机烃类组分与成岩成矿元素有密切的成因联系,这一区域在Fe、Mn成岩成矿过程中,有机质起到重要作用。     

自组装膜进样质谱系统及其在砂质沉积物异化硝酸盐还原研究中的应用

沉积物中的异化硝酸盐还原过程对于海洋氮循环起着至关重要的作用。基于¹⁵N标记的培养技术是目前测定沉积物异化硝酸盐还原的主要手段。准确快速测定¹⁵N标记的产物(²⁹N₂、 ³⁰N₂)是量化异化硝酸盐还原各个过程速率的关键。本研究自行组装膜进样质谱系统用于²⁹N₂和³⁰N₂的测定,对其测量条件进行了优化。结果表明,进样蠕动泵进样流速0.80 mL/min,进样时间3～3.5 min,恒温槽温度20～25℃,同时铜还原炉温度在300～600℃的条件下,²⁹N₂/²⁸N₂和³⁰N₂/²⁸N₂的测试精密度分别可以控制在0.1%和1%以内,比较适合²⁹N₂和     

长江河口及邻近海域表层沉积物中铁溶解和磷释放活性的动力学表征

运用溶解动力学实验及活性连续体模型表征了长江河口至东海邻近海域表层沉积物中铁(Fe)和磷(P)的活性。通过动力学数据拟合得到了活性组分的理论含量m₀和表观速率常数k。结果表明,Fe(Ⅱ)普遍存在于表层沉积物中,这应是高活性有机络合态Fe(Ⅲ)絮凝/沉淀到沉积物中后快速还原的结果。沉积物中黏土及总有机碳（TOC）含量对Fe(Ⅱ)的m₀及其k值起重要控制作用。从长江河口至邻近海域沉积物中Fe(Ⅱ)均以FeCO₃形态为主,FeCO₃的溶解及与之相结合磷(主要为交换态P和自生P)的释放导致Fe(Ⅱ)和P具有相似的溶解动力学特征。与吸附于Fe(Ⅱ)矿物相的P相比,与Fe(Ⅱ)矿物相共沉淀的P的m₀较高,但k较低。与TOC含量较低的粗粒沉积物中的Fe(Ⅲ)相比,TOC含量较高的细粒沉积物中Fe(Ⅲ)的m₀值较小,但k值较大。以上特征是Fe不同的氧化还原过程导致的。Fe(Ⅲ)氧化物的含量(m₀)和活性(k)总体上控制着与之相结合P的含量(m₀)及溶解活性(k)。虽然传统活性Fe形态分析未能揭示出长江河口沉积物中活性Fe的富集作用,但溶解动力学表征结果表明,Fe的絮凝/沉淀导致河口沉积物中活性Fe的明显富集,且该过程主要发生在盐度明显增加的低盐度河口区。