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.     

不同磷浓度下光强、温度对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)生长的动力学

水华鱼腥藻是常见的有害水华藻种,但其在磷、光强、温度等生境要素协同作用下的生长动力学鲜见报道.本研究在Lehman模型、Steele模型基础上,设置8个PO3-4-P梯度:0、0.1、0.2、0.5、0.75、1.0、2.5、5.0μmol/L,4个温度水平:15、20、25和30℃和4个光强水平:1000、2000、3000和5000 lx,采取单因素实验方法进行水华鱼腥藻室内纯培养.Monod模型表明水华鱼腥藻最适生长温度和光强条件分别是20℃和3000 lx,最大比生长速率(μmax)和半饱和常数(KS)分别为0.447 d-1和0.081μmol P/L;分别用Lehman模型和Steele模型模拟水华鱼腥藻μmax在不同磷浓度下对连续变化的温度和光强的响应,Lehman动力学模拟结果表明水华鱼腥藻的最适生长温度为21.22±0.98℃,μmax和KS分别为0.421±0.011 d-1和0.055±0.009μmol P/L;Steele模型结果表明μmax和KS分别为0.461±0.010 d-1和0.051±0.009μmol P/L,水华鱼腥藻最适生长光强Ik为2650.93±88.19 lx.     

两淮采煤沉陷区水域水体富营养化及氮、磷限制模拟实验

选取两淮采煤沉陷区内3个不同营养水平的水域为研究站点,即淮北南湖站(HBNH)、淮南潘谢顾桥站(PXGQ)和潘谢谢桥站(PXXQ),首先分析了水体营养盐含量、比例结构和营养状态指数,3个站点TP浓度的年均值分别为0.056、0.064和0.092 mg/L,TN浓度年均值则为1.00、0.94和2.67 mg/L,3个站点水体呈现"中营养-轻度富营养"和"中度富营养"2种营养状态,总体上表现出P相对N缺乏的特征.设置对照组、加氮组、加磷组和加氮磷组开展秋季氮、磷限制模拟实验研究.结果表明:HBNH、PXXQ两个站点为P限制,而PXGQ站点则为N限制.尽管水体正磷酸盐浓度较低,但由于藻类具有利用有机磷或储备P库的能力,3个研究站点依然保持了较高的初级生产力,HBNH、PXGQ和PXXQ 3个站点的叶绿素a浓度年均值分别为13.07、26.95和46.25 mg/m³,与各水体的营养水平保持一致.两淮采煤沉陷区水体富营养化控制关键可能在于调控磷元素的水平.     

沉水植物生长对沉积物间隙水中的氮磷分布及界面释放的影响

采集未破坏沉积物结构的柱状沉积物样品,通过室内41 d的培养实验,研究了沉水植物生长过程对间隙水中NH_4~ -N和PO_4~(3-)-P的浓度的动态影响,分析了沉水植物生物量与沉积物中氮磷释放通量的对应关系．结果表明：随沉水植物生长和生物量增加,上部0-5 cm沉积物垂向各层间隙水中NH_4~ -N含量呈逐步降低,表现出沉积物-水界面氮的释放通量与沉水植物生物量存在负相关性;而间隙水PO_4~(3 )-P含量则随沉水植物生长呈单峰型变化,磷释放通量与生物量相关性不明显．初步反映沉水植物在沉积物的生长过程中对氮磷吸收的生物地球化学机制是不同的．     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果．结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不f司形态磷含量与孔隙水中PO4^3-P含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO4^3-P通量分别为-143．8至14．4与-237．3至3047．6μg／（m^2·d）,疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段．     

沉水植物氧化塘对污水厂尾水深度净化效果与机制的小试研究

室外采用玻璃缸装置研究了抚仙湖常见的9种沉水植物氧化塘对澄江县污水厂尾水营养盐的去除效果及机制.结果表明:氧化塘中沉水植物的光合作用导致水体较高的DO和pH值,从而提高氧化塘总氮和总磷的去除率,但沉水植物叶片的腐烂分解则提高了水体氮磷的含量.沉水植物氧化塘对总氮和总磷的去除率分别介于19.44%-64.71%和28.13%-98.33%.沉水植物的直接吸收对总氮和总磷量去除的贡献比较低,占氧化塘总氮和总磷量的0.26%-1.54%和0.47%-1.77%.沉水植物氧化塘内DO、pH变化,促进了氮的降解及氧化还原分解,使其对氮的去除占氧化塘总氮量的30.71%-65.25%,而磷的去除则主要通过化学沉淀及基质吸附,占氧化塘总磷量的73.37%-93.34%.最终,选出蓖齿眼子菜、苦草、黑藻、金鱼藻和光叶眼子菜对氧化塘中氮磷具有较高的去除率.     

沉水植物驱动的水环境钙泵与水体磷循环的关系

水体磷循环是水柱和对应的沉积物中发生的各种非生物和生物的磷迁移转化过程.与此同时,沉积物中钙通过沉水植物吸收和转运,从该类植物的叶面释放至水柱中,释放的Ca2+与水柱中的CO23-一起形成碳酸钙.在这一过程中,水柱中少量溶解性磷分配在碳酸钙中形成CaCO3-P共沉淀,导致水体中可溶性磷向难溶性磷转化,这种由沉水植物驱动的水环境钙泵在水体磷循环中发挥着重要作用.研究证明,沉水植物菹草叶面上有CaCO3-P共沉淀的形成,且这种共沉淀的含磷量变化范围很宽.另一方面,新近沉积物中钙与磷的沉淀物存在一个由聚磷酸盐向磷灰石逐渐演变过程,而沉水植物叶面上的含磷共沉淀作用是否也存在由聚磷酸盐向磷灰石的变质过程,该过程在沉水植物生长期间是否发生关系到沉水植物除磷效果值得深入研究.本文从水体磷循环概述、钙在水体磷循环中的作用和沉水植物驱动的水环境钙泵假说及其在水体磷循环中的意义等方面综述了钙在水环境中的迁移对水体磷循环的贡献.     

不同水位和竞争模式对典型湿地植物生态化学计量特征的影响

以洞庭湖典型湿地植物辣蓼为目标植物,短尖苔草为邻近植物,通过控制实验研究不同水位(30、0和-30 cm)和竞争(无竞争、全部竞争、地上竞争和地下竞争)模式下目标植物生长及生态化学计量特征的变化.结果表明:水位处理显著影响不同竞争模式下的生物量积累,辣蓼生物量随水位增加显著降低;-30 cm水位无竞争模式下生物量最大,为10.84±1.52 g.在30 cm和0 cm水位梯度下,不同竞争模式下的生物量间无显著差异.但-30 cm水位下,地下竞争模式下的辣蓼生物量积累较全竞争模式和地上竞争模式下显著增多,说明非胁迫条件下,辣蓼和苔草的竞争以地上竞争为主.水位处理对辣蓼叶片、茎和根的氮、磷含量影响显著,30 cm水位下,叶片氮、磷含量显著高于其他水位下的含量.在-30cm水位下,叶片C∶N和C∶P显著高于其他水位下的比值,分别为48.08±3.85、590.3±43.4.相比于对照处理(无竞争),竞争作用下的辣蓼总氮含量降低,而C∶N值增加,N∶P值降低,这可能是因为竞争作用导致辣蓼对氮的吸收减少所致.     

硫铝酸盐水泥去除微污染水体中磷的性能及机理

微污染湖泊、水库等水体中磷的去除已成为水质研究的主要方向.磷是造成水体富营养化的关键因素,其浓度较低时即可导致水体富营养化与水华的发生,许多除磷方法对低浓度磷的去除效果不佳.因此,我们从22种天然矿物、火山灰质材料和水硬性材料中,筛选出了能高效去除低浓度磷的硫铝酸盐水泥(代号R.SAC 42.5,简称R),该材料在中性...     

坦噶尼喀湖东北部入湖河流表层沉积物中磷的形态和分布特征

磷是坦噶尼喀湖生态系统中必不可少的营养元素,直接决定湖体初级生产力的高低,进而影响到周边居民对于动物蛋白的获取来源.为了解坦噶尼喀湖磷的外源输入,选择湖泊东北部的入湖河流,对表层沉积物(16个样点)中总磷(TP)和各形态磷含量及其分布特征进行分析,并探讨磷的形态分布特征与土地利用方式之间的相关关系.结果表明,入湖河流沉积物TP含量为73.05~239.94 mg/kg,平均含量为152.64±55.37 mg/kg,其中最高值出现在马拉加拉西河口.采用Psenner法对磷进行连续浸提并比较不同形态磷含量,由高及低依次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P)钙结合态磷(CaP)有机磷(Org-P)残渣态磷(Res-P)弱吸附态磷(Labile-P).土地利用类型对TP及各形态磷含量影响较大,其中TP含量表现为河口湿地城镇附近林草地区,表明地表径流和人类活动会对TP含量产生影响,而对于不同形态磷含量,Laible-P、Fe/Al-P、Org-P含量均表现为河口湿地林草地城镇附近,Ca-P、Res-P含量均表现为城镇附近河口湿地林草地.分析沉积物理化性质与各磷形态之间的相关性,发现沉积物总氮(TN)、有机质和总有机碳与Fe/Al-P、LabileP和TP相关性较好,与Org-P、Ca-P和Res-P相关性较差,表明TN和有机质的输入,会伴随沉积物中磷含量的升高,其增量的赋存形态主要为氧化还原敏感态磷和Labile-P.沉积物粒径组成与各磷形态含量存在相关性,细粒径沉积物与各形态磷含量呈显著正相关,粗粒径沉积物与各形态磷呈显著负相关,表明细小颗粒更易吸附磷.