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三峡水库浮游植物群落结构特征及其水环境评价

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武汉大学学报（理学版） 2024年第1期70卷 75-86页

作者：田楚铭齐青松张弛刘妍何婷夏春香张羽珩米武娟毕永红哈尔滨师范大学生命科学与技术学院黑龙江哈尔滨150025 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室湖北武汉430072

为探究三峡水库浮游植物群落结构特征及水环境质量状况,于2021—2022年在三峡水库干支流设置56个采样点进行了季度调查。共鉴定出浮游植物78种,隶属于8门66属,群落类型为绿藻-硅藻-蓝藻型,2021年优势种12种,2022年优势种6种。浮游植物... 详细信息

为探究三峡水库浮游植物群落结构特征及水环境质量状况,于2021—2022年在三峡水库干支流设置56个采样点进行了季度调查。共鉴定出浮游植物78种,隶属于8门66属,群落类型为绿藻-硅藻-蓝藻型,2021年优势种12种,2022年优势种6种。浮游植物细胞密度具有时空异质性,2021年由大到小次序为:秋季、春季、夏季、冬季;2022年由大到小次序为:夏季、春季、秋季、冬季,空间变化上均表现为支流大于干流的变化趋势。Pearson相关性分析表明,浮游植物生物量与WT、TN、SPC呈极显著正相关性(P<0.001),与NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、DO呈极显著正相关性(P<0.01),与CODMn、pH呈显著正相关性(P<0.05)。变差分解分析(VPA)表明,2021年营养盐对浮游植物群落结构影响较大,而2022年则是水体理化性质影响较大。单项理化参数评价、综合营养状态指数评价以及浮游植物α多样性指数评价结果显示,2021—2022年三峡水库水体呈中-轻富营养状态,水体为中污染型水体。

关键词：三峡水库浮游植物群落结构环境因子水环境评价

过氧化钙对铜绿微囊藻的胁迫效应及其对武汉东湖原水处理的研究

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过氧化钙对铜绿微囊藻的胁迫效应及其对武汉东湖原水处理的研究

作者：张羽珩湖北师范大学

学位级别：硕士

蓝藻水华是目前全球淡水水体面临的最大威胁之一,蓝藻具有生长速率快及适应能力强等特点,严重影响人们的用水饮水安全。目前治理蓝藻水华的手段分为物理、化学和生物手段,其中利用氧化方法来消除蓝藻水华是常见的化学手段之一。过氧化... 详细信息

蓝藻水华是目前全球淡水水体面临的最大威胁之一,蓝藻具有生长速率快及适应能力强等特点,严重影响人们的用水饮水安全。目前治理蓝藻水华的手段分为物理、化学和生物手段,其中利用氧化方法来消除蓝藻水华是常见的化学手段之一。过氧化钙被誉为“固体双氧水”,不仅能在水体中缓慢释放过氧化氢来氧化杀灭蓝藻细胞,同时还可以减少水体中生物可利用磷的含量。尽管过氧化钙治理蓝藻水华有许多优势,但相关的理论研究与应用实践尚不多见。本文以蓝藻水华的优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为材料,设计不同梯度过氧化钙处理剂量对藻细胞进行处理,通过测定培养液中细胞密度、叶绿素a和类胡萝卜素含量、叶绿素荧光、ROS含量及CAT酶活性等指标来监测过氧化钙对铜绿微囊藻的氧化损伤,同时测定胞外蛋白含量和总氮总磷的变化来观察添加过氧化钙后培养液中营养盐的变化。使用过氧化钙处理铜绿微囊藻后,测定铜绿微囊藻沉降效果以及培养液中p H和浊度的变化来分析其处置效果,为蓝藻水华的治理提供依据和支撑。在此基础上,以武汉东湖原水作为实验材料研究过氧化钙的实际处理效果,使用一种特制装置来监测不同深度过氧化氢含量、叶绿素a浓度和正磷酸盐含量的变化,同时考察不同处理剂量下浮游植物群落的变化,为过氧化钙的实际应用提供数据支撑。获得的主要研究结果如下:1.利用过氧化钙处理铜绿微囊藻,测定培养液中过氧化氢浓度、叶绿素a和类胡萝卜素含量、ROS和CAT酶活性以及叶绿素荧光变化,发现120 mg/L过氧化钙是最合适的作用剂量。该剂量下过氧化钙释放的过氧化氢在培养液中能稳定存在48h,显著提升藻细胞中ROS和丙二醛的含量,造成铜绿微囊藻光系统II中Q～Q的电子传递受阻。同时引起胞外蛋白含量和胞外总氮含量升高,表明过氧化钙能有效破坏铜绿微囊藻细胞。2.使用200 mg/L的过氧化钙处理铜绿微囊藻,细胞的沉降率达到54.07%。添加过氧化钙后,24 h内培养液p H迅速上升到10～11,浊度显著降低,处理组中胞外总磷含量减少范围为79.36%～86.88%,藻细胞多糖含量增加,并形成群体细胞,碱性磷酸酶活性增加。3.利用武汉东湖原水做实验材料,发现添加过氧化钙后,中上层(0～1 m)水体中过氧化氢现存量显著大于底部,说明底部对过氧化氢消耗更大。过氧化钙能显著减少不同深度的正磷酸盐和叶绿素a含量,并且选择性杀灭蓝藻,从而改变浮游植物群落的结构,同时能有效减少水华水体的总氮和总磷含量,增加水体的溶解氧含量。本研究确认,过氧化钙释放大量的过氧化氢对微囊藻造成强烈氧化胁迫,同时,钙离子能结合水体中的磷酸盐形成磷酸钙沉积到水体底部,显著减少水柱中的磷酸盐含量,促进水体复氧,表明其对水华蓝藻和水体磷元素具有明显的处理效果。过氧化钙是对水生态治理具有实际应用意义的化学药剂,有较好的应用前景。

关键词：化学杀藻过氧化钙氧化损伤光合系统浮游植物群落结构营养盐

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陆水水库水环境中重金属含量及风险评价

环境科学与技术 2023年第S2期46卷 9-16页

作者：米武娟宋高飞张羽珩朱宇轩毕永红中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室湖北武汉430072 湖北师范大学生命科学学院湖北黄石435002

文章以典型饮用水源地陆水水库为对象,采集表层水样与沉积物品,采用原子吸收分光光度法测定7种重金属(Zn、Cd、Hg、As、Fe、Cu和Pb)的含量,并评估水体重金属的健康风险和沉积物重金属的生态风险。结果显示,水体中重金属Zn、Cd和Hg均未检... 详细信息

文章以典型饮用水源地陆水水库为对象,采集表层水样与沉积物品,采用原子吸收分光光度法测定7种重金属(Zn、Cd、Hg、As、Fe、Cu和Pb)的含量,并评估水体重金属的健康风险和沉积物重金属的生态风险。结果显示,水体中重金属Zn、Cd和Hg均未检出,As、Fe、Cu和Pb的平均质量浓度大小排序为As(8.358μg/L)>Fe(6.219μg/L)>Cu(0.959μg/L)>Pb(0.433μg/L),含量均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。健康风险评价结果显示,对儿童的致癌风险均高于成人,As是该水体的主要致癌风险重金属;As的个人年均风险大于国际辐射防护委员会推荐的最大可接受风险水平(5.0×10^(-5)a^(-1));非致癌性金属元素健康风险呈现出Pb>Cu>Fe,风险水平在10^(11)~10^(10)a^(-1)之间,低于国际推荐值的可忽略水平。沉积物中7种重金属含量均高于湖北省重金属土壤背景值;基于沉积物质量基准法(SQGs)评价结果表明,沉积物重金属的生态毒性风险为As>Hg>Zn、Cu、Pb>Cd,对底栖生物产生毒性效应的重金属主要是As和Hg。研究结果意味着应密切关注该水库As的动态并采取必要的处置措施。

关键词：重金属健康风险沉积物质量基准法陆水水库

铜绿微囊藻光合活性对LED光短期暴露的响应

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水生生物学报 2023年第1期47卷 71-79页

作者：邓睿许萍萍凡盼盼李波张羽珩吕海英毕永红新疆师范大学生命科学学院乌鲁木齐830054 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072 大连海洋大学大连116023 湖北师范大学生命科学学院黄石435002

为探究LED光对蓝藻光合活性的影响,以铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa PCC 7806为对象,25μmol photons/(m^(2)·s)白色荧光灯为对照,检测了不同光质光强LED处理2h的光合活性。结果表明,与对照相比,25-50μmol photons/(m^(2)·s)LED红光和蓝光、25-100μmol photons/(m^(2)·s)LED白光和绿光处理下,细胞光合活性(F v/F m)显著提高。大于100μmol photons/(m^(2)·s)的LED红光和蓝光、大于200μmol photons/(m^(2)·s)的LED白光及大于500μmol photons/(m^(2)·s)的LED绿光处理对光合活性有显著抑制作用,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率F v/F m、电子传递速率ETR(Ⅱ)、光量子产量Y(Ⅱ)、光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率ETR(Ⅰ)、光量子产量Y(Ⅰ)随光强升高而降低;QA-和Q B间电子传递阻遏程度、PSⅡ无活性反应中心(PSⅡx)的比例及单个活性反应中心吸收的能量通量(ABS/RC)、单个活性反应中心耗散的总能量(DI_(0)/RC)、细胞单位面积藻体吸收的能量(ABS/CS_(0))、单位面积藻体热耗散的能量(DI_(0)/CS_(0))随光强升高而增加;而单个活性反应中心传递的电子通量(ET_(0)/RC)、单位面积藻体活性反应中心捕获的能量通量(TR 0/CS_(0))、单位面积藻体电子传递的能量通量(ET_(0)/CS_(0))随光强升高而降低(P0.05);在同一光强不同光质作用下,F v/F m、ETR(Ⅱ)、Y(Ⅱ)、ETR(Ⅰ)、Y(Ⅰ)的下降程度、和Q B间电子传递阻遏程度、PSⅡx、ABS/RC、DI_(0)/RC、ABS/CS_(0)、DI_(0)/CS_(0)的增加程度、ET_(0)/RC、TR 0/CS_(0)、ET_(0)/CS_(0)的降低程度均表现为红光最大,绿光最小。这些结果显示,四种LED光质在低光强下可显著提高微囊藻光合活性并保证能量分配的平衡;高光强通过影响PSⅡ反应中心、抑制PSⅡ电子传递链受体侧的电子传递来降低微囊藻光合活性,同时,细胞大量吸收的光能通过增加热耗散、降低电子传递量子产额的方式来保护和缓解强光胁迫压力。研究揭示了铜绿微囊藻光合活性对LED光的响应机制,确认高光强LED光可抑制藻细胞光合活性,是防控微囊藻暴发性增殖的可能技术途径。

关键词：光质光强光合活性能量分配 LED 铜绿微囊藻

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流速对梅尼小环藻生长与光合活性的影响

生态学杂志 2022年第7期41卷 1385-1390页

作者：李波张羽珩邓睿朱宇轩宋高飞米武娟毕永红大连海洋大学水产与生命学院辽宁大连116023 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072 湖北师范大学生命科学学院湖北黄石435002 新疆师范大学生命科学学院乌鲁木齐830000

为探究流速对硅藻生长增殖的影响,以南水北调中线干渠的常见硅藻优势种梅尼小环藻为对象,测定不同流速培养下该藻的比生长速率、营养摄取、光合色素、光系统Ⅱ(PSⅡ)活性以及碱性磷酸酶(APA)活性。结果表明:低流速(0.3 m·s^(-1))促进... 详细信息

为探究流速对硅藻生长增殖的影响,以南水北调中线干渠的常见硅藻优势种梅尼小环藻为对象,测定不同流速培养下该藻的比生长速率、营养摄取、光合色素、光系统Ⅱ(PSⅡ)活性以及碱性磷酸酶(APA)活性。结果表明:低流速(0.3 m·s^(-1))促进藻细胞的生长与营养摄取,提高光合色素含量、PSⅡ活性以及APA活性;高流速(>0.5 m·s^(-1))抑制藻细胞的生长与营养盐摄取,降低光合色素含量、PSⅡ活性以及APA活性,流速越高抑制效应越明显;与其他流速相比,1.0 m·s^(-1)的流速对藻细胞生长的抑制效果极显著(P<0.01),光系统Ⅱ活性最低,该流速可作为抑制硅藻细胞生长增殖的参考流速。本研究结果可为通过流速调控抑制中线干渠硅藻生长增殖提供依据。

关键词：流速南水北调中线干渠梅尼小环藻生长光合活性

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新冠疫苗背后的高中生物学知识

中学生物教学 2021年第16期 17-19页

作者：张羽珩张磊磊陈新鹏涂俊铭胡远亮夏险湖北师范大学生命科学学院生物学国家级实验教学示范中心湖北黄石435002 安徽省霍邱县第一中学安徽六安237400

针对传染性疾病,目前最有效的预防手段之一便是接种疫苗。疫苗是高中免疫学模块中的重要内容。通过介绍4种新冠疫苗(灭活疫苗、重组蛋白疫苗、mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗)的制作原理和作用机制,有助于学生了解新冠疫苗相关的基础原理,提... 详细信息

针对传染性疾病,目前最有效的预防手段之一便是接种疫苗。疫苗是高中免疫学模块中的重要内容。通过介绍4种新冠疫苗(灭活疫苗、重组蛋白疫苗、mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗)的制作原理和作用机制,有助于学生了解新冠疫苗相关的基础原理,提高其对免疫学基本概念的理解,提升学科核心素养。

关键词：新冠病毒新冠疫苗免疫学

南水北调中线浮游植物群落分布特征及其影响因子

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河南师范大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 17-24,I0002,I0003,F0002页

作者：宋高飞张春梅朱宇轩张羽珩万栋刘洋毕永红中国科学院淡水生态与生物技术国家重点实验室水生生物研究所武汉430072 中国科学院大学北京100049 河南师范大学河南省丹江口水库水域生态系统野外科学观测研究站河南新乡453007

为探究南水北调中线干渠浮游植物群落沿线分布特征,于2019年夏季和冬季从源头的丹江口水库到干渠末端北京和天津开展原位调查,共鉴定浮游植物7门76属128种,其中硅藻53种,绿藻46种,蓝藻16种,隐藻、裸藻、甲藻、金藻较少.细胞密度变化范围... 详细信息

为探究南水北调中线干渠浮游植物群落沿线分布特征,于2019年夏季和冬季从源头的丹江口水库到干渠末端北京和天津开展原位调查,共鉴定浮游植物7门76属128种,其中硅藻53种,绿藻46种,蓝藻16种,隐藻、裸藻、甲藻、金藻较少.细胞密度变化范围为2.92×10^(5)~2.78×10^(7)L^(-1),夏季细胞密度远高于冬季(F=73.454,P=0.000),以蓝藻和绿藻为主,冬季硅藻占优势;空间上丹江口水库10个样点与干渠8个样点细胞密度无显著差异(F=0.093,P=0.763).α多样性分析显示,夏季的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和均匀性指数均高于冬季,且差异显著;但空间差异不显著.浮游植物群落在时间和空间上β多样性差异显著(时间:R=0.682,P=0.001;空间:R=0.497,P=0.001).RDA结果显示TN、NO_(3)^(-)-N、PO_(4)^(3-)-P是影响丹江口水库和干渠浮游植物群落组成的关键因子.

关键词：丹江口水库中线干渠浮游植物群落结构

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慢性肾脏病患者不良妊娠结局的危险因素分析

上海交通大学学报（医学版） 2024年第5期44卷 560-566页

作者：李玉张羽上海交通大学医学院附属仁济医院妇产科上海200127 苏州大学附属第一医院妇产科苏州215000

目的·通过对妊娠合并慢性肾脏病患者临床资料和不良妊娠结局的相关性分析,寻找导致不良妊娠结局的危险因素。方法·纳入2017年1月1日-2021年12月31日在上海交通大学医学院附属仁济医院规范产检、在该院分娩且出院诊断为妊娠合并慢性肾... 详细信息

目的·通过对妊娠合并慢性肾脏病患者临床资料和不良妊娠结局的相关性分析,寻找导致不良妊娠结局的危险因素。方法·纳入2017年1月1日-2021年12月31日在上海交通大学医学院附属仁济医院规范产检、在该院分娩且出院诊断为妊娠合并慢性肾脏病的单胎孕产妇,采集孕20周前的临床资料。根据妊娠结局将研究对象分为不良妊娠结局组(研究组)和良好妊娠结局组(对照组)。比较2组孕产妇的临床资料、实验室检验结果、妊娠结局,分析导致不良妊娠结局的危险因素。结果·共收集了359例孕产妇的临床资料,排除双胎妊娠6例,余353例患者纳入研究。其中230例妊娠未出现相关母婴并发症,纳入对照组;123例妊娠发生了不良母婴结局,纳入研究组。研究组(1次妊娠可发生多种不良妊娠结局)包括子痫前期69例(含重度子痫前期43例)、急性肾损伤29例、早产69例、小于孕龄儿34例、低出生体质量儿46例、新生儿入住重症监护病房41例、孕20周后胎儿丢失或新生儿死亡7例。2组孕产妇在年龄、体质量指数、孕次、产次间差异均无统计学意义。慢性肾脏病患者中,妊娠20周前合并慢性高血压(OR=3.385,95%CI 1.115~10.726,P=0.031)、血肌酐超过60μmol/L(OR=2.828,95%CI 1.439~5.557,P=0.003)、24 h蛋白尿≥0.3 g(OR=2.234,95%CI 1.122~4.448,P=0.022)、狼疮肾炎(OR=4.917,95%CI=1.967~12.290,P=0.001)患者发生不良妊娠结局的风险显著升高。联合4项指标预测慢性肾脏病孕妇发生不良妊娠结局的ROC曲线下面积为0.759,敏感度为52.8%,特异度为84.2%。结论·孕20周前合并慢性高血压、24 h尿蛋白超过0.3 g、血肌酐超过60μmol/L、肾炎类型为狼疮肾炎是慢性肾脏病患者发生不良妊娠结局的独立危险因素,4项指标联合对不良妊娠结局有较好的预测价值。

关键词：妊娠慢性肾脏病不良妊娠结局危险因素

彩绘文物中蛋白类混合胶料的相互作用与稳定性研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1946-1951页

作者：李昱珩杨璐葛若晨中国-中亚人类与环境“一带一路”联合实验室(西北大学) 陕西西安710127 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室(西北大学) 陕西西安710127 西北大学文化遗产学院陕西西安710127

皮胶、蛋类和奶类作为彩绘文物中常见的胶结材料,在我国古代存在混合使用的工艺。为探究这类混合胶料体系内部各组分的相互作用与其在光热老化条件下的稳定性,深入了解彩绘文物的劣化机理,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪以及热重... 详细信息

皮胶、蛋类和奶类作为彩绘文物中常见的胶结材料,在我国古代存在混合使用的工艺。为探究这类混合胶料体系内部各组分的相互作用与其在光热老化条件下的稳定性,深入了解彩绘文物的劣化机理,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪以及热重-差示扫描量热仪等分析方法,对鸡蛋-皮胶、牛奶-皮胶与牛奶-鸡蛋三种混合胶料的稳定性与蛋白质二级结构进行了表征。结果表明,以上胶料经过混合后,热稳定性与光稳定性相较单一胶料均显著升高。红外光谱显示,样品经过老化之后谱峰加宽,波数范围位于1600~1700 cm^(-1)之间的蛋白质特征谱带酰胺Ⅰ带向低波数方向移动。酰胺Ⅰ带高斯拟合结果显示,随着混合比例的变化,混合胶料中有序结构的含量呈现出先升后降的趋势,在有序结构含量最高的样品中,无规卷曲结构含量也达到较低的水平。同时,鸡蛋-皮胶的混合比例介于1∶1~1∶2之间时,有序结构的含量高于任意单一胶料,最高可达64.87%,其稳定性最强。经过老化的胶料蛋白质二级结构含量均发生变化,有序的α-螺旋结构整体呈现下降趋势,无规卷曲结构则明显上升,而几种混合胶料α-螺旋结构的含量依旧高于单一胶料,可见混合胶料具有更强的稳定性。热重分析结果同样表明,老化前后混合胶料的热稳定性均高于单一胶料,推测是因为混合体系中蛋白质与蛋类、奶类中的脂质相结合,蛋白质与脂质的相互作用进一步促进了蛋白质结构稳定性的提升。本研究从稳定性的角度分析了彩绘文物中的混合胶料,为研究古代胶料的老化机理和保护方法提供了参考。

关键词：蛋白质二级结构混合胶料红外光谱分析热重分析