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不同水深梯度下沉水植物关键限制因子的差异性研究--以太湖东山湾为例

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湖泊科学 2025年第1期37卷 171-183页

作者：陈思文姜磊马书占吴越詹洪新叶祺常以恒陈开宁中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京211135 中国科学院大学北京100049 苏州科技大学江苏省水处理技术与材料协同创新中心苏州215009 江苏省环境科学研究院生态环境部长江中下游水生态健康重点实验室南京210036 江苏省常州市溧阳生态环境局溧阳213399

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,其分布格局受环境因子,特别是水深的影响;不同水深梯度下,影响沉水植物生长的关键因子也存在差异性,并与水深一起对沉水植物产生协同作用。本研究选取太湖东部典型的草型湖区——东山湾为研... 详细信息

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,其分布格局受环境因子,特别是水深的影响;不同水深梯度下,影响沉水植物生长的关键因子也存在差异性,并与水深一起对沉水植物产生协同作用。本研究选取太湖东部典型的草型湖区——东山湾为研究区域,于2020年10月2021年6月对31处不同水深的样点进行了3次野外调查,主要指标包括水体理化因子与沉水植物种类及丰度。采用单因素方差分析、Spearman相关性分析和冗余分析方法对不同水深处沉水植物与环境因子的关系进行分析,确定了不同水深湖区中影响沉水植物群落组成的关键环境因子。结果表明:1)水体的理化指标表现出明显的时空差异。太湖东山湾近岸浅水区水体叶绿素a(Chl.a)浓度和透明度与水深之比(SD/WD)的均值显著高于近湖心较深的水域;春季水体总氮(TN)、硝态氮、总磷(TP)、磷酸盐和悬浮颗粒物浓度明显高于秋季和夏季。2)调查共记录到东山湾12个种类的沉水植物,中间水域的沉水植物频度更高,不同水深区域内的沉水植物群落表现出物种组成差异,竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii/Potamogenton malaianus)、苦草(Vallisneria natans)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)在近湖心区表现出更高的频度与丰度。3)影响东山湾沉水植物群落的关键水环境因子包括水深、TN、TP、SD/WD和Chl.a,且不同水深区域的沉水植物群落组成受到不同水环境因子调控。水深较浅的近岸区域影响沉水植物生长的关键环境因子包括水深和Chl.a;中间水域的沉水植物主要受到水体TN和TP的影响;而水深更深的近湖心区域沉水植物则与水深、TN和TP呈显著相关关系。本研究结果为浅水湖泊水位管理以及不同水深条件下的沉水植物恢复提供了重要的理论依据。

关键词：太湖沉水植物群落水深限制因子

蓝藻生长与衰亡对太湖沉积物-上覆水系统CO2和CH4排放通量的影响及其来源途径

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湖泊科学 2025年

作者：吴铭杰许海詹旭邱雨孙宏伟秦伯强朱广伟张运林江南大学环境与生态学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室

随着气候变化和人类活动的增加，全球湖泊富营养化日趋加重，湖泊中蓝藻水华频繁发生。湖泊作为全球碳循环的热点区域，一方面通过浮游植物光合作用固定大气中的二氧化碳（CO2），另一方面又通过有机物的降解向大气中排放CO2和甲烷（CH... 详细信息

随着气候变化和人类活动的增加，全球湖泊富营养化日趋加重，湖泊中蓝藻水华频繁发生。湖泊作为全球碳循环的热点区域，一方面通过浮游植物光合作用固定大气中的二氧化碳（CO2），另一方面又通过有机物的降解向大气中排放CO2和甲烷（CH4）。目前关于蓝藻水华对湖泊沉积物-上覆水系统中碳的源汇效应的研究主要集中于藻类死亡降解对含碳温室气体排放的影响，但对藻类光合作用固定大气中CO2效应的研究较少，因此蓝藻水华引起的湖泊碳的源汇效应尚不明确。本研究于2023年夏季采集太湖竺山湾的表层沉积物构成沉积物-上覆水系统，添加不同生物量的蓝藻，进行室内恒温水浴培养模拟实验，定期封闭培养柱，采集顶空气体样品，测定气体中CO2和CH4浓度及碳同位素丰度，研究蓝藻生长和衰亡对CO2和CH4产生途径及排放通量的影响。结果表明，蓝藻生长与衰亡阶段分别呈CO2吸收和排放状态，CO2排放通量随初始蓝藻添加量的增加而增加。蓝藻生长阶段CO2排放通量呈负值，藻类固定CO2；蓝藻衰亡阶段CO2排放通量随着蓝藻的死亡分解逐渐增加，在第25天达到稳定。蓝藻生长阶段的CH4排放通量为（0.022±0.011）～（3.159±0.51）μmol/（m2·h），在第7天达到峰值：蓝藻衰亡阶段的CH4排放通量显著升高，达到（0.219±0.017）～（9.783±0.215）μmol/(m2.h)，并在第20天达到峰值。将CH4换算为CO2当量（CO2-eq），各处理组总的CO2-eq排放通量在蓝藻生长阶段表现为“碳汇”(-451.82～-113.28 mmol/(m2.h))，而在蓝藻衰亡阶段表现为“碳源”(35.46～196.86 mmol/(m2.h))。整个实验周期净CO2-eq排放通量为-746.71 mmol/(m2.h)，表现出强烈的碳汇效应。13C-CO2和13C-CH4稳定同位素结果显示，表观分馏因子αC值均小于1.06，表明蓝藻生长和衰亡阶段CH4产生途径主要以乙酸发酵为主。随着初始蓝藻添加量的增加，αC逐渐减小，表明蓝藻提高了乙酸发酵途径在CH4代谢中的占比。研究结果对于揭示蓝藻水华对富营养化湖泊碳循环与源汇效应影响机制具有重要科学意义。

关键词：甲烷排放通量碳同位素蓝藻水华太湖竺山湾

硅片表面构建的纳米金SERS基底检测雾霾颗粒物中的芴

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分析试验室 2022年第5期41卷 564-568页

作者：张宗绵沈亦秋张俊婕江苏大学环境健康与生态安全研究院环境与安全工程学院镇江212013

以金纳米颗粒为基础,在硅片表面进行自组装,制备了纳米颗粒均匀密集分布的表面增强拉曼(SERS)基底,经过修饰后,实现了对雾霾颗粒物中的多环芳烃类物质—芴的分析测定。以3-氨丙基三甲氧基硅烷为偶联剂将纳米金固定到羟基化处理的硅片表... 详细信息

以金纳米颗粒为基础,在硅片表面进行自组装,制备了纳米颗粒均匀密集分布的表面增强拉曼(SERS)基底,经过修饰后,实现了对雾霾颗粒物中的多环芳烃类物质—芴的分析测定。以3-氨丙基三甲氧基硅烷为偶联剂将纳米金固定到羟基化处理的硅片表面,然后将硅片在纳米金胶体和2-吡咯烷酮溶液中交替浸泡,在硅片表面制备了纳米颗粒均匀密集分布SERS基底。选择1-硫代癸烷对SERS基底进行修饰,以芴为目标物进行SERS检测,结果显示,在芴的浓度为1×10^(-6)~5×10^(-5) mol/L范围内,信号强度与浓度间具有良好的线性关系。将该基底用于雾霾颗粒物中芴的检测,在采集了雾霾样品的玻璃纤维膜表面芴的添加浓度约为5×10^(-7)~5×10^(-6) mol/g时,可以实现80%以上的回收率。

关键词：纳米金颗粒表面增强拉曼基底芴雾霾

水生植物-微生物联合去除水体有机污染物的研究进展

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微生物学通报 2021年第12期48卷 4918-4931页

作者：王秀璞张慧王语萱李彦杜道林江苏大学环境与安全工程学院环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013

近年来,随着经济的快速发展,大量有机化合物随着工业废水和生活污水排放进入水体,严重破坏了水环境的生态平衡,威胁着水生生物及人类健康。植物-微生物联合修复技术因具有修复效率高、持续时间长、投入成本低,而且不会产生二次污染等特... 详细信息

近年来,随着经济的快速发展,大量有机化合物随着工业废水和生活污水排放进入水体,严重破坏了水环境的生态平衡,威胁着水生生物及人类健康。植物-微生物联合修复技术因具有修复效率高、持续时间长、投入成本低,而且不会产生二次污染等特点,在水体有机污染治理中受到了人们的广泛关注。本文综述了近年来水生植物-微生物联合去除水体有机污染物的应用现状,详细阐述了水生植物-微生物联合修复过程中的研究方法、作用机制及影响因素。以期不断完善和优化水生植物-微生物联合修复技术,为实现水环境有机物污染的统筹高效治理提供参考。

关键词：生物降解有机污染物水生植物-微生物人工湿地

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玄武岩纤维表面改性对生物膜附着性能的影响

材料工程 2019年第5期47卷 129-136页

作者：张晓颖荣新山徐吉成周向同吴智仁江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏大学环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013 镇江市高等专科学校医药与化材学院江苏镇江212028

采用壳聚糖对玄武岩纤维(BF)进行表面改性处理,研究改性后玄武岩纤维对生物膜附着性能的影响。利用红外光谱、X射线光电子谱仪、扫描电镜等对改性前后玄武岩纤维的表面官能团、成分和形貌进行表征分析,通过接触角测量仪对样品的亲水性... 详细信息

采用壳聚糖对玄武岩纤维(BF)进行表面改性处理,研究改性后玄武岩纤维对生物膜附着性能的影响。利用红外光谱、X射线光电子谱仪、扫描电镜等对改性前后玄武岩纤维的表面官能团、成分和形貌进行表征分析,通过接触角测量仪对样品的亲水性进行研究,最后通过挂膜实验,讨论生物膜在改性前后玄武岩纤维上的附着性能。结果表明:采用物理涂覆法可成功制备改性玄武岩纤维(MBF),所制得的MBF表面粗糙度为209.04nm,接触角为66.62°。MBF表面形成的生物膜均匀致密,生物膜附着量明显增大,挂膜率由(129.27±1.23)%增加至(179.92±2.63)%,说明壳聚糖改性玄武岩纤维可以有效提升生物膜的附着性能。

关键词：玄武岩纤维壳聚糖亲水性表面粗糙度生物膜

一种亲水反应型聚氨酯在高寒草原生态修复中的应用研究

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材料导报 2018年第A02期32卷 251-253,256页

作者：张璐荣新山吴智仁张晓颖王从彦周向同江苏大学环境与安全工程学院镇江212013 江苏大学环境健康与生态安全研究院镇江212013

高寒草原退化以及沙化现象对当地的生态系统造成严重破坏。在多种生态修复措施中,以材料措施为技术核心的生态修复措施受到广泛关注。本工作选用一种亲水反应型聚氨酯(OH-1A)作为主要材料,对其进行相关性能研究。结果表明:在15℃条件下,... 详细信息

高寒草原退化以及沙化现象对当地的生态系统造成严重破坏。在多种生态修复措施中,以材料措施为技术核心的生态修复措施受到广泛关注。本工作选用一种亲水反应型聚氨酯(OH-1A)作为主要材料,对其进行相关性能研究。结果表明:在15℃条件下,OH-1A可分散于水中,发生固化反应形成弹性凝胶体,且固化速率与浓度成正比;当OH-1A浓度达到3%时,可在300s内渗透50mm,并发生固化反应,形成柔性固结层;固结层表面静态接触角可达143°,优异的表面疏水性能有助于减缓植物生长所需水分的蒸发。在沙化严重的高寒草原,以OH-1A为基础的材料措施,可为植物的生根发芽提供有利的保障环境,防止草种或幼苗受到恶劣环境的影响,即建设"植物栖息"环境。因此,本工作提出的材料措施生态修复技术在高寒草原的植被恢复研究和应用中具有较高的潜在价值。

关键词： OH-1A 固化性能渗透性浸润性

高效耦合/生物再生工艺处理印染二级生化出水的脱氮效果

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环境工程学报 2017年第8期11卷 4577-4584页

作者：蒋素英谢菁陈园园蔡培杰李俊波张波罗志军吴智仁江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司宜兴214214 江苏大学环境健康与生态安全研究院镇江212013

针对常规生化工艺出水氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)不达标的难题,开展基于高效耦合/生物再生材料的工艺(HCBR工艺)实验研究,实现氮的高效去除,主要考察了C/N比、溶解氧(DO)、反硝化液回流比、污泥回流比等对HCBR工艺脱氮的影响,并与常规的A/... 详细信息

针对常规生化工艺出水氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)不达标的难题,开展基于高效耦合/生物再生材料的工艺(HCBR工艺)实验研究,实现氮的高效去除,主要考察了C/N比、溶解氧(DO)、反硝化液回流比、污泥回流比等对HCBR工艺脱氮的影响,并与常规的A/O工艺和两级A/O工艺进行对比。实验结果表明,HCBR工艺在C/N比6、DO 0.4~0.6 mg·L^(-1)、反硝化液回流比100%、污泥回流比75%的运行条件下可获得良好的处理效果,能将印染二级高氮生化出水稳定处理至优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,可使TN≤5.0 mg·L^(-1)。在与A/O工艺和两级A/O工艺的对比中发现,HCBR工艺的处理效果更好,出水TN为3.3 mg·L^(-1),去除率在91%以上,比A/O工艺及两级A/O工艺分别高出27%和18%。

关键词： HCBR工艺脱氮二级生化出水耦合/生物再生材料短程硝化反硝化

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香兰素改性超滤膜的制备及抗生物污染性能

中国环境科学 2023年第7期43卷 3545-3553页

作者：侯冰倩陈新语耿茹王丹妮周向同吴智仁韦静江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏大学环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性,制备具有抗生物污染性能的水处理膜;对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征;以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响,检测香兰素改性对膜... 详细信息

采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性,制备具有抗生物污染性能的水处理膜;对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征;以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响,检测香兰素改性对膜表面细菌生物膜形成的抑制效果;采用生物反应器出水为料液测试香兰素改性膜的抗生物污染性能.结果表明,香兰素对培养基上大肠杆菌菌落的生长有显著的抑制作用;采用香兰素改性的膜表面大肠杆菌初始粘附和繁殖较未改性膜减缓,在菌液中培养48h后未形成完整的生物膜.膜污染过滤实验进一步表明,香兰素改性膜可减少15.6%的水通量下降,膜表面生物膜胞外聚合物含量减少15.9%,抗生物污染性能有效提高.改性膜可减少系统中酰基高丝氨酸内酯信号分子的积累,抑制料液中优势菌Enterobacteriaceae(肠杆菌科)在膜表面参与形成生物膜,从而影响生物膜的菌群结构.

关键词：膜生物污染群体感应抑制香兰素膜改性

两株耐寒PGPB的分离及其对藏北当地牧草生长的影响

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广西植物 2021年第9期41卷 1425-1432页

作者：何敏王秀璞李彦戴志聪王从彦杜海杜道林江苏大学环境生态研究所环境与安全工程学院/环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013

为了从青藏高原北部(简称藏北)退化草原的土壤中分离筛选可以促进当地典型牧草生长的促生菌株,以促进藏北植被修复。该文通过采用稀释涂平板的方法,分离耐低温植物促生菌株,并结合盆栽试验设计,评估分离细菌对当地牧草生长的影响。结果... 详细信息

为了从青藏高原北部(简称藏北)退化草原的土壤中分离筛选可以促进当地典型牧草生长的促生菌株,以促进藏北植被修复。该文通过采用稀释涂平板的方法,分离耐低温植物促生菌株,并结合盆栽试验设计,评估分离细菌对当地牧草生长的影响。结果表明:(1)从西藏土壤中成功筛选得到两株耐低温细菌TS22和TS27,经16S rRNA基因鉴定分别属于Brevibacterium sp.和Bacillus mycoides。(2)通过离体评估两株分离菌植物促生属性的结果显示,菌株TS22和TS27均具有产生IAA、SID的能力和ACC-脱氨酶活性,TS22具有较高的ACC-脱氨酶活性(264.69 nmol·α-KB mg^(-1)·h^(-1)),TS27显示出较强的产IAA[(7.52±3.85)mg·L^(-1)]和SID(92%)的能力。(3)盆栽试验显示,在10℃低温环境下,菌株TS22和TS27对早熟禾和老芒麦生长的影响因植物和菌种的不同而有所不同;菌株TS22在株高、根长、地上和地下干重方面显著促进了早熟禾的生长,且促生能力优于TS27。该研究结果为植物-微生物技术在藏北高寒地区植被恢复中的使用提供了很好的菌种资源和实践基础。

关键词：植物促生菌低温环境耐低温菌植物促生属性植物修复草原退化