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高原富营养化湖泊杞麓湖微囊藻毒素分布特征、相关因子及其健康风险分析

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湖泊科学 2024年第1期36卷 52-63页

作者：王永强国晓春卢少勇宋迪蒋昀耕杨莉园云南省生态环境科学研究院云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室昆明650034 中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012

杞麓湖作为典型的富营养化高原湖泊,其藻华暴发引发的微囊藻毒素(microcystins,MCs)污染问题会危害水生态安全并造成人体健康风险。为了评估杞麓湖流域MCs的秋冬季节污染现状以及健康风险情况,对湖内和7条主要入湖河流入湖口的表层水进... 详细信息

杞麓湖作为典型的富营养化高原湖泊,其藻华暴发引发的微囊藻毒素(microcystins,MCs)污染问题会危害水生态安全并造成人体健康风险。为了评估杞麓湖流域MCs的秋冬季节污染现状以及健康风险情况,对湖内和7条主要入湖河流入湖口的表层水进行采样检测,分析MCs主要异构体的时空分布特征,研究MCs与水质和浮游植物等环境因子的关系,并通过人体非致癌健康风险评价MCs的风险等级。结果发现,MCs浓度自秋季到冬季呈下降趋势,秋季湖内胞内MCs(IMCs)占比超过99%,冬季IMCs与胞外MCs(EMCs)浓度接近。MC-RR和MC-LR是主要的MCs异构体类型,其中MC-RR在秋季浓度占比高于MC-LR和MC-YR,而冬季MC-LR最高。MCs与微囊藻密度等生物因子呈极显著正相关关系,与TN、TP和NH_(3)-N营养盐呈显著负相关关系。杞麓湖EMCs污染的风险指数范围为0.004~0.110,处于极低或低风险,冬季风险略高于秋季,因南岸入湖EMCs污染以及湖内IMCs释放带来的风险需要进一步关注。

关键词：微囊藻毒素杞麓湖环境因子时空分布健康风险

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水环境溶解性有机质溯源与表征技术研究进展

环境工程技术学报 2024年第2期14卷 474-486页

作者：吴函鸿高思佳刘婷婷储昭升湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室中国环境科学研究院

水体中的溶解性有机质(DOM)来源广泛,成分复杂,可参与水中重金属迁移转化和生物地球化学循环过程,采用相应技术手段识别水体DOM来源,实现对DOM组分和性质的表征,对理解其生态环境效应具有指示意义。简要介绍了水环境中DOM的组成、特点... 详细信息

水体中的溶解性有机质(DOM)来源广泛,成分复杂,可参与水中重金属迁移转化和生物地球化学循环过程,采用相应技术手段识别水体DOM来源,实现对DOM组分和性质的表征,对理解其生态环境效应具有指示意义。简要介绍了水环境中DOM的组成、特点及当前的研究热点,重点总结归纳了紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱、稳定同位素、生物标志物以及傅里叶变换离子回旋共振质谱等技术方法在水环境DOM溯源与表征中的应用特点、重要表征参数、影响因素和使用局限性。结果表明:紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱均有操作便捷、分析速度快、不破坏样品等优点,但二者对DOM表征的侧重点不同;稳定同位素技术重点关注DOM中的碳、氮等元素同位素组成及含量,生物标志物可记录DOM分子结构的信息,而傅里叶变换离子回旋共振质谱则是从分子级别对DOM进行表征。以上各技术对DOM的研究均有广阔的应用前景,但是由于DOM成分和组成元素的复杂性以及每种技术本身的局限性,多种技术的联合使用已成为水体DOM表征与解析的发展趋势。在此基础上阐述了多技术联用条件、目标和优点,归纳了现有研究中基于多技术联用的水环境DOM研究进展及研究案例,最后展望了DOM溯源与表征的未来发展方向。

关键词：溶解性有机质(DOM) 溯源分析结构表征多技术联用

淹水条件与植被类型对洱海湖滨带微生物群落特征及脱氮功能基因丰度的影响

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1364-1373页

作者：廖万雪田泽斌侯泽英祝枫储昭升袁静湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室中国环境科学研究院

为探究淹水条件与植被类型对湖滨带微生物群落结构、脱氮功能基因的影响,以洱海湖滨带3种淹水条件(不淹水、间歇淹水、持续淹水)和6种植被类型(草地、林地、林草地、挺水、沉水、无植被)土壤/底泥中的微生物为研究对象,采用16S rRNA基... 详细信息

为探究淹水条件与植被类型对湖滨带微生物群落结构、脱氮功能基因的影响,以洱海湖滨带3种淹水条件(不淹水、间歇淹水、持续淹水)和6种植被类型(草地、林地、林草地、挺水、沉水、无植被)土壤/底泥中的微生物为研究对象,采用16S rRNA基因高通量测序和荧光定量PCR技术,分析淹水条件和植被类型对洱海湖滨带土壤和底泥微生物群落结构以及微生物脱氮功能基因丰度的影响。结果表明:交界区作为湖滨带物质交换与能量流动最频繁的区域,受水位波动影响环境条件复杂,其土壤/底泥中氮循环的重要微生物类群(如绿弯菌门和硝化螺旋菌门等)的相对丰度及α多样性均高于陆向区和水向区;而植被类型主要影响水向区底泥的微生物群落组成和α多样性。微生物脱氮功能基因丰度的差异进一步说明湖滨带脱氮微生物的空间分布特点,陆向区和交界区更高的功能基因丰度说明微生物脱氮活动更强烈。含水率、碳氮比、有机碳和亚硝氮是洱海湖滨带土壤/底泥脱氮过程功能基因丰度的关键影响因素,其浓度变化是淹水条件和植被类型影响脱氮功能基因丰度差异的主要原因。

关键词：湖滨带淹水条件植被类型微生物群落结构

我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染生态净化技术现状与研究进展

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 688-696页

作者：蒋昀耕张静卢少勇刘笑欣王泽欣杨嘉鹏艾亚敬中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室湖泊污染控制国家环境保护重点实验室湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 沧州师范学院河北沧州061001

当前,我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染尚未得到有效治理,解决此类污染的代表措施——“生态净化技术”的发展广受关注。本文从技术发展、技术标准、技术体系三个角度切入,对农村生活污水与农田退水氮磷污染生态净化技术进行梳... 详细信息

当前,我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染尚未得到有效治理,解决此类污染的代表措施——“生态净化技术”的发展广受关注。本文从技术发展、技术标准、技术体系三个角度切入,对农村生活污水与农田退水氮磷污染生态净化技术进行梳理分析。技术发展从分析和介绍当前热门生态净化技术的研究进展开始,通过调研整理这些技术在我国的推广和应用,梳理其在我国不同区域的发展特征,归纳出当前生态净化技术应用所面临的困难。当前相关部门对生态净化工程的监管仅关注出水水质的达标率,缺乏有效的后期维护及意见调查反馈。在技术标准方面,本文梳理了关于已发布实施的生态净化工程的的系列标准,认为应引入综合效益评价方法,以完善我国生态净化工程的评价体系。在技术体系方面,以生态净化技术的拦截性和修复性为依据对单一技术进行分类,并分别针对农村生活污水、农田退水提出了对应的技术联用体系。

关键词：面源污染生态净化运维管理人工湿地标准评价方法

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中国设施土壤重金属累积特征与污染阻控技术研究进展

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农业工程学报 2024年第9期40卷 1-14页

作者：王子豪梁红怡张冬寒李龙城魏露露万亚男陈清中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室北京100193

长期集约化耕作导致中国设施土壤重金属累积和面源污染风险增加的状况已引起广泛关注。该研究总结了中国设施土壤重金属累积状况及其来源,发现长期盲目投入肥料及农药是引发设施菜田土壤重金属累积问题的主要原因。目前,设施土壤重金属... 详细信息

长期集约化耕作导致中国设施土壤重金属累积和面源污染风险增加的状况已引起广泛关注。该研究总结了中国设施土壤重金属累积状况及其来源,发现长期盲目投入肥料及农药是引发设施菜田土壤重金属累积问题的主要原因。目前,设施土壤重金属累积呈现出广泛性和中轻度污染特征,其中镉是主要的污染元素。遵循面源污染治理中“源头预控-过程阻断-末端修复”原则,基于国内外文献综述,该文总结归纳出适用于设施土壤重金属累积特征与污染的联合阻控技术及作用机制。首先在灌溉和肥药投入等源头环节减少重金属输入;其次在作物种植过程中,通过选用重金属低积累特性的蔬菜种类或品种,结合水肥一体化施用大分子有机水溶性肥料或叶面喷施具有阻控重金属作用的营养型阻控剂,抑制作物吸收重金属;最后在末端修复环节,利用具有多元功能的土壤改良剂或微生物菌剂进行土壤钝化修复,或采用具有超重金属富集能力且能提高设施土壤生物多样性的植物作为填闲作物,实现生物修复的目标。该联合阻控技术的原则在于协同考虑污染防治、土壤改良、减肥增效等农学和环境目标,集成土壤修复与改良、水肥一体化、填闲作物栽培等技术,并兼顾设施土壤重金属污染修复工程所面临的投入品成本较高、经济效益不明显、缺失可持续改良导致效果不稳定等问题,优推能够钝化重金属并改良土壤的多功能土壤改良剂以及具有阻控重金属吸收、提高作物抗逆性的多功能有机水溶性肥料。上述措施能解决设施土壤普遍存在的重金属累积问题,提升土壤的安全生产能力,可为设施农业可持续发展提供更有效的技术支撑。

关键词：设施土壤重金属累积污染阻控土壤改良多功能土壤改良剂多功能有机水溶肥

结合生态网络解析白洋淀浮游生物生态位和种间联结性特征

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环境科学 2024年第9期45卷 5298-5307页

作者：霍笑康王永刚周灵同王书航姜霞陈珂王鹏飞中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012 兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 青海省生态环境监测中心西宁810002

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Le... 详细信息

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Levins公式和Petraitis指数评估了浮游生物优势种的生态位宽度和生态位重叠度,通过卡方检验和种间联结性系数判断总体和优势种种间联结度.结果表明,浮游生物在整个淀区的生态位宽度较窄.浮游动物以轮虫为主,浮游植物主要是硅藻门、蓝藻门和绿藻门.浮游生物的群落变化具有明显的季节性特征.与夏秋季相比,春季浮游生物种类较少,种间联通度较低.夏季浮游动物优势种重叠度高,种间竞争加剧,而浮游植物的种间重叠在3个季节均处于较低水平.夏秋季节浮游植物各优势种种间的联结性均呈显著正联结关系(W>χ20.05),群落结构稳定.浮游动物和浮游植物的跨域生态网络在秋季表现出较高的负相关性比例,尤其在浮游动物的桡足类和枝角类与浮游植物的绿藻门和蓝藻门之间.白洋淀浮游生物的物种丰富,季节性差异明显,优势种以窄生态位为主,浮游生物群落总体处于较稳定的状态,桡足类和枝角类与绿藻和蓝藻之间存在较强的捕食关系.

关键词：白洋淀浮游生物生态网络生态位种间联结

新型除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)除藻效果及对水生生物毒性效应研究

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1357-1363页

作者：朱琦范振宇曾令全李春华叶春湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室中国环境科学研究院

针对由富营养化引起的淡水湖泊水华问题,投加季铵盐类化合物作为除藻剂是一种有效的应急处置方法,但其用量和环境毒性受到广泛关注。为明确新型季铵盐类除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)的有效使用浓度及安全性,测定了不同浓度下DM... 详细信息

针对由富营养化引起的淡水湖泊水华问题,投加季铵盐类化合物作为除藻剂是一种有效的应急处置方法,但其用量和环境毒性受到广泛关注。为明确新型季铵盐类除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)的有效使用浓度及安全性,测定了不同浓度下DMPAI对以水华微囊藻为主的浮游藻类、大型溞以及斑马鱼胚胎的毒性效应。结果表明,浓度为0.5~2 mg/L的DMPAI能够在24 h内降低水体中46.77%的叶绿素a,并且令微囊藻数量降至原本的34%;在该浓度水平下,不会影响大型溞的生存和繁殖,但会令大型溞生长迟缓;斑马鱼胚胎的死亡率与DMPAI浓度成正比,死亡率最大值为19.00%,并且出现提前孵化、心跳缓慢等现象,但不会显著影响幼鱼的体长变化。

关键词：季铵盐化合物水华大型溞斑马鱼毒性

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一株家蚕肠道分离乳酸菌的鉴定及生物学特性

微生物学通报 2024年

作者：李斯淼陈芳敏方丽季新奇夏琬婷史孟雄李佳璇王馨蒂沈阳大学生命科学与工程学院辽宁省城市有害生物治理与生态安全重点实验室沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室

【背景】乳酸菌（Lactic acid bacteria）作为益生菌可用作动物微生态制剂，家蚕（Bombyx mori）作为鳞翅目的模式昆虫，其肠道内的乳酸菌还有待研究。【目的】从家蚕肠道菌中筛选出性能良好的乳酸菌作为微生态制剂潜力菌株。【方法】... 详细信息

【背景】乳酸菌（Lactic acid bacteria）作为益生菌可用作动物微生态制剂，家蚕（Bombyx mori）作为鳞翅目的模式昆虫，其肠道内的乳酸菌还有待研究。【目的】从家蚕肠道菌中筛选出性能良好的乳酸菌作为微生态制剂潜力菌株。【方法】通过形态学特征和生理生化实验筛选出家蚕肠道分离菌中的乳酸菌，结合16S rRNA基因序列分析鉴定到种；通过溶血实验评估其安全性；通过生长曲线及产酸曲线测定其生长特征和产酸情况；通过温度及pH敏感性试验测定其抗逆性；通过测定自聚合能力、疏水能力、病原菌共凝聚能力评估其黏附性；通过药敏试验测定其耐药性，并检测其耐药基因。【结果】从家蚕肠道分离出的56个菌株中，筛选出一个菌株A2为乳酸菌，经鉴定为粪肠球菌（Enterococcus faecalis）。该菌株不溶血，接种后3-9 h生长迅速且产酸最快；在80 ℃高温条件下仍能存活；pH78%，具有极强的耐碱性；黏附性较强，自聚合能力为18%，疏水能力为70%，与大肠杆菌（Escherichia coil）的共凝聚性为32%、与沙门氏菌（Salmonella）的共凝聚性为34%、与金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的共凝聚性为40%，对氨苄西林、红霉素和万古霉素有耐药性，对庆大霉素中度敏感，对磺胺异恶唑、氯霉素、四环素和氧氟沙星敏感。此外，从四类抗生素中检测出5个耐药基因，它们分别是：β-内酰胺类(blaSHV和blaTEM)，氯霉素类（cat），氨基糖苷类(aph（3'）-IIa)，四环素类（tetE）。【结论】该乳酸菌安全、耐高温、耐碱、黏附性较强，可作为后续开发微生物发酵饲料及家蚕微生态制剂的菌种，为肠道益生菌的开发利用提供科学依据和优质资源。

关键词：家蚕乳酸菌生物学特性耐药基因

东方蝼蛄肠道菌分离鉴定及产纤维素酶菌株的筛选与酶活力测定

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微生物学通报 2024年第10期 4257-4269页

作者：陈广青陈芳敏王琪付晶晶夏琬婷王金星沈阳大学生命科学与工程学院辽宁省城市有害生物治理与生态安全重点实验室沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室

【背景】蝼蛄(Gryllotalpa spp.)是我国分布广泛的农业地下害虫，其肠道菌的组成及功能菌资源的挖掘都有待研究。【目的】获得蝼蛄肠道可培养菌株，对其进行鉴定和产纤维素酶功能菌株的筛选，并检测其酶活性，对活性较高菌株的产酶条件... 详细信息

【背景】蝼蛄(Gryllotalpa spp.)是我国分布广泛的农业地下害虫，其肠道菌的组成及功能菌资源的挖掘都有待研究。【目的】获得蝼蛄肠道可培养菌株，对其进行鉴定和产纤维素酶功能菌株的筛选，并检测其酶活性，对活性较高菌株的产酶条件进行探究。【方法】采用传统的微生物分离培养方法，结合分子生物学技术对东方蝼蛄肠道菌进行分离和鉴定，采用羧甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose sodium,CMC-Na)水解圈法筛选产纤维素酶菌株，并用3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid, DNS)法测定纤维素酶活力。【结果】从东方蝼蛄肠道共分离出23个菌株，可归为7属10种：其中芽孢杆菌属(Bacillus)4种，肠球菌属(Enterococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、变形杆菌属(Proteus)、肠杆菌属(Enterobacter)和乳球菌属(Lactococcus)各1种。结果显示，除菌株N18外的其余22个菌株均具有产纤维素酶能力，其中菌株N3和N14产酶能力最强，其次是N15和N21。培养基的pH、培养时间、菌液接种量对菌株的产酶能力影响各异。在实验设定的梯度范围内，所测各单因素影响下，均为菌株N3和N14产酶能力最强。【结论】蝼蛄肠道可培养菌资源丰富，获得菌株中高达95%具有产纤维素酶的功能，其中枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) N3和N14产酶能力最强，最具开发潜力。

关键词：蝼蛄肠道菌产纤维素酶功能菌株纤维素酶活性