养猪废水处理系统微生物群落结构变化及影响因素研究

利用Illumina高通量测序技术对某养猪场不同处理单元细菌和真菌群落变化特征进行分析,并采用冗余性分析方法考察其受水质参数的影响。结果表明:活性污泥各阶段主要细菌类群为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);生物处理后,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度降低近15%,厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度从进水到出水降低了近6%,同时放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加近7%;主要真菌类群为子囊菌门(Ascomycoka)、担子菌门(Basidiomycota)和少量壶菌门(Chytridiomycota)。值得注意的是处理后出水中仍含有丰度较高的曲霉菌属(Aspergillus)、毛孢子菌属(Trichosporon)、念珠菌属(Cladosporium)等真菌致病菌,对后续环境和公共健康造成潜在威胁。养猪废水处理系统众多细菌和真菌群落的变化受水质参数(主要是COD和氮)的影响明显。     

澜沧江真核浮游生物的空间格局及其多样性

目前关于澜沧江浮游生物的研究多局限于浮游植物,缺乏从整个真核生物群落的角度进行探讨的研究。为填补相关方面的研究空白,于2020年10月在澜沧江近2 000 km的区域布设了36个样点进行样品采集,基于18S rRNA宏条形码技术探究了真核浮游生物群落的空间分布差异及其对环境因子的响应。测序共得到1 269个OTU,涵盖了45门284属,测序深度足够反映物种多样性。NMDS和ANOSIM分析显示澜沧江真核浮游生物群落依据地理空间分布可划分为3个分组：上游的自然河道段、中游的乌弄龙电站和功果桥电站之间区域、下游的功果桥电站以下区域。根据多样性及群落组成数据发现：属于自然河道段的上游群落组成最为均匀,金藻门和硅藻门广泛分布于该区域;属于水库段的中游和下游多样性类似且均低于上游,隐藻门广泛分布于该区域。影响澜沧江真核浮游生物群落结构变化的环境因子主要为水温和碱度。上、中、下游的环境驱动因子有所不同,电导率是影响上游真核浮游生物群落结构的关键环境因子,水温是影响中游的关键环境因子,而下游则主要受总磷的影响。     

碳纤维生物接触氧化法处理黑臭水体过程中的微生物多样性演变特征

为了探讨碳纤维生物接触氧化法处理黑臭水体过程中,生长环境对细菌群落结构多样性特征演变的影响,利用高通量测序技术,对接种污泥以及设备内不同处理阶段的活性污泥、碳纤维膜上的细菌群落特征进行了研究。结果表明,随着挂膜的进行,设备内活性污泥的微生物种类逐渐减少,与接种污泥的细菌群落结构差异性越来越大,但是碳纤维膜E样品与稳定期D样品的细菌群落结构差异性较小。优势细菌菌群分析结果表明,在门类水平上达到20门以上,优势细菌种群以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门的细菌为主,相对丰度约为75%～95%;纲类水平也达到20纲以上,主要以α-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、γ-变形菌纲为主。设备内活性污泥和碳纤维上的α-变形菌纲和γ-变形菌纲均高于接种污泥,梭菌纲含量低于接种污泥,说明采用活性污泥进行接种挂膜,细菌群落结构发生了较大变化。     

北大港水库微生物群落的空间分布特征

天津北大港水库水质存在咸化问题，水质咸化可能会导致微生物群落组成和多样性发生显著变化。为探究 水质咸化条件下水库微生物群落组成的空间分布特征，于 2021 年 12 月在北大港水库采集表层、中层和底层的水 样，利用高通量测序技术，对北大港水库不同深度及上下游的微生物群落组成及多样性进行分析，并探究溶解性 总固体与微生物群落的关系。结果表明：北大港水库的溶解性总固体（total?dissolved?solids,?TDS）质量浓度在表层、 中层和底层存在差异，下游高于上游。微生物的主要优势菌门为变形菌门、拟杆菌门和放线菌门，变形菌门的相 对丰度均超过 50%。优势菌属是 Clade_III 未定属（相对丰度 1.10％～72.72?％）和黄杆菌属（Flavobacterium?相对丰 度 0.32％～20.09?％），Clade_III 未定属的相对丰度上游高于下游，黄杆菌属的相对丰度表层高于中层和底层。上 游水体表层的微生物群落组成与中层、底层的微生物群落组成存在显著差异，下游在不同深度微生物群落组成差 异不显著，中层和底层的微生物群落组成存在相似性。Chao1 和 Shannon 指数表现出表层<中层<底层，下游略高 于上游，微生物 Alpha 多样性指数随 TDS 质量浓度的增大而减小。在科水平上，Clade_Ⅲ能够耐受较高的盐度，但 当 TDS 质量浓度>3?000?mg/L 时其丰度降低。     

小浪底水库下游浮游生物及细菌群落对水沙调控的响应规律

浮游动物、浮游植物和细菌群落广泛分布于河流生态系统,发挥着初级生产者、初级消费者和分解者的重要作用,对于环境条件的波动较为敏感。本文于2018—2019年黄河小浪底水库调水调沙前、中、后期对下游河流进行了调查采样,得出水环境因子、浮游生物与细菌群落的定量结果,以明确在不同调水调沙阶段下游河流水环境因子,浮游生物和细菌群落的演变规律及相互作用。通过结构方程模型(SEM)和基于距离的冗余分析(dbRDA)、分别明确了调水调沙影响下浮游生物以及细菌群落对水环境因子的响应规律。结果表明,调水调沙不同阶段下,浮游植物、浮游动物和细菌对于环境因子的响应方式具有较大的差异,溶解氧(在调水调沙前影响系数最大,为0.86)、温度(在调水调沙期间影响系数最大,为0.76),以及电导率(调水调沙后影响系数最大,为0.82)等环境因子对浮游生物的生物量影响最明显,而溶解氧(在调水调沙前)和叶绿素a(调水调沙期间至调水调沙后)对于细菌群落的影响最大。此外,调水调沙过程改变了浮游生物群落内部关系,削弱了浮游动物对浮游植物的捕食,同时也使得悬浮和沉积状态的细菌群落在样点之间的差异性增大。本研究明确了浮游生物及细菌群落在水沙调控不同阶段下对水环境因子的响应规律,对下游河流生态修复具有一定的理论意义。     

拉萨河流域着生藻类群落结构特征及与环境因子的关系

2017年8月对拉萨河着生藻类群落组成、丰度以及多样性指数进行调查，并做了双向聚类分析和典范对应分析(CCA)。结果表明：流域着生藻类种类组成以硅藻门Bacillariophyta(60.5%)为主，其次是绿藻门Chlorophyta(27.9%),蓝藻门Cyanophyta(11.6%);物种平均丰度为20.7万cells/cm³,硅藻门占95%,蓝藻门占3.9%,绿藻门占1.1%,种类少、丰度低是拉萨河流域着生藻类群落结构特征的主要特点；着生藻类优势种以菱形藻为主；双向聚类分析表明生境类型的空间异质性是导致相邻区域无法进行聚类的主要原因。CCA排序结果表明。环境指标对拉萨河流域着生藻类丰度的影响较为显著，其中常见物种膨胀桥弯藻受硫化物影响明显，双眉藻和束丝藻受总氮影响明显，而且总氮箭头连线较长，总氮是影响着生藻类群落结构的主要因子；脆杆藻与COD呈正相关关系。     

新开河4种水生植物表面附着微生物群落特征

以水生植物金鱼藻、伊乐藻、萍蓬草和菱角为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA高通量测序技术,探究不同水生植物表面微生物群落特征。结果表明:沉水植物表面附生藻类密度比浮叶植物的高,且植物表面附生藻类组成与周围水体明显不同;浮叶植物萍蓬草和菱角根部的微生物群落结构与其叶表面的差异较大。4种水生植物表面附着细菌群落优势门类依次为变形菌门、厚壁菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、酸杆菌门和疣微菌门,具有水体污染物质净化功能;两种类型水生植物表面附着有大量微生物,且不同植物之间和同种植物不同器官之间的优势种存在一定的差异。     

多种修复技术对城市内河水质及微生物群落的影响

采集城市内河水样,分别采用曝气增氧、碳源添加、生物投菌和综合修复等技术,在实验室进行水质修复模拟实验,并以水质参数、微生物多样性及丰度为鉴定指标,分析不同修复技术对城市河流水质的修复效果及其对河流微生物群落结构的影响。结果表明,曝气、生物投菌和综合修复技术可以提高河流微生物群落结构多样性,水体微生物群落以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)为主;而使用碳源添加技术的水样,河流微生物的多样性下降明显,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度达到了93%;水质修复方面,曝气增氧技术和生物投菌技术都仅能降低水体COD质量浓度,无法降低水体TN及NH+4-N质量浓度;碳源添加和综合修复技术,对水体TN和NH+4-N的去除效果明显,但投加碳源的河流水体中的COD质量浓度显著上升;相关性分析结果表明,影响水体微生物群落结构的主要环境因子为COD和DO。     

蚂蚁河上游大型底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

为了了解蚂蚁河上游水生态健康状况,于2019年7月在蚂蚁河上游布设4个采样点(1个参照点3个受损点)进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终确定了构建B-IBI的核心参数群落组成、物种多样性和丰富性、耐污度(抗逆力)和营养结构组成及生境质量。通过健康评估,深层次分析出蚂蚁河上游健康状况为一般。     

再生水补水对河道底泥细菌群落结构的影响

为探明再生水补水对河道底泥细菌群落结构的影响,以深圳市西乡河再生水补水为研究对象,在分析河道8处底泥样品理化指标的基础上,运用Illumina高通量测序技术探究河道再生水补水后底泥细菌群落结构的空间差异特征以及对环境因子所产生的影响,并借助冗余分析方法分析河道底泥细菌群落结构空间差异特征的形成原因。分析结果表明:西乡河中下游底泥含有多种污染物,且中游重金属污染较为严重;河道底泥中的细菌群落结构与多样性在空间上存在显著的差异,补水口附近底泥的微生物具有较高的多样性;河道底泥中优势菌主要有硫杆菌(Thiobacillus)、拟杆菌(Bacteroides)、脱硫菌属(Desulfatiglans、Desulfococcus、Desulfuromonas)、脱磷菌属(Desulfomicrobicum)以及反硝化菌属(Dechloromonas、Ferritrophicum),占克隆文库的70%以上;再生水中的氮、磷、有机物和Cu和Fe重金属等物质对补水口附近的底泥反硝化菌属和脱硫菌属的多样性及其丰度具有显著的影响,而对距离较远的珠江口底泥微生物影响较小。     

Fish Assemblages and Environmental Conditions in the Lower Reaches of Northeastern Lake Erie Tributaries

Lake Erie and its tributaries have experienced extensive changes in environmental conditions and community structure during recent decades. To assess the relative importance of environmental conditions in determining fish community composition, fish communities and their associated environmental conditions were sampled from the lower reaches and mouths of the tributaries flowing into the northeastern basin of Lake Erie. These data were used to assess relationships between habitat and fish community composition on spatial and temporal scales using correspondence analysis and canonical correspondence analysis. Multivariate analyses revealed that the fish assemblage was size structured and related to water chemistry but also showed influences due to temperature, sampling date and aquatic macrophytes. The community composition showed the effects of biotic interactions, predominantly negative predator-prey associations, but there were also assemblage differences specific to particular tributaries and sampling methodologies.     

黄河干支流防洪形势、总体布局及治理措施

目前，黄河下游洪水威胁依然是国家的心腹之患，中下游干流河段及主要支流防洪工程还不完善，洪水灾害时有发生。黄河下游防洪治理的基本思路是：“上拦下排、两岸分滞”控制洪水；“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙。黄河防洪减淤的总体布局是：在充分利用现有干支流水库的基础上，继续兴建中游干流古贤、碛口水库，支流沁河河口村水库；根据水沙条件的变化，长期不懈地进行下游堤防加高加固、河道整治、挖河固堤等下排工程建设，排洪排沙入海，保证设防标准内的防洪安全，重点进行东平湖滞洪区建设，长期开展上中游黄土高原的水土保持，减少入黄泥沙；完善防洪非工程措施，黄河下游的主要治理措施是堤防加固，河道整治，东平湖滞洪区加固，滩区安全建设，挖河固堤，河口治理以及古贤，河口村水库建设，上中游干流河段和主要支流的治理措施主要是堤防，河道整治或防冲护岸工程建设。     

汉江中下游流域污染负荷及水环境容量研究

通过调查和分析汉江中下游流域各污染源,以化学需氧量(COD)和氨氮(NH_3-N)为污染负荷指标,分析了流域污染负荷现状,确定了主要污染源。在此基础上,选择COD和NH_3-N作为计算因子,利用一维水质模型测算汉江中下游流域干流及主要支流的水环境容量。结果表明:江汉污染源主要为中心城镇生活污染源、规模化畜禽养殖污染源和工业污染源; 2015年排入汉江中下游干流河道的污染负荷量为340 572. 15 t,以COD为主;潜江段以规模畜禽养殖污染源为主,其他均以城镇生活污染源为主。根据模型计算结果可推知,汉江中下游干流河道COD的水环境容量目前尚较富足,但NH_3-N的水环境容量已接近负荷阈值;汉江中下游支流唐白河、竹皮河和天门河的COD和NH_3-N水环境容量均较小。     

长江水沙变化发展趋势

本报告是根据长江五十年的水沙资料，宏观分析长江干支流各主要水文站水沙发展趋势，发现干流汉口站、大通站、宜昌站平均年输沙量都有明显减小趋势。各主要支流水文站减沙趋势明显，汉江皇庄站平均年输沙量减少得最为显著。但金沙江的屏山站近期平均年沙量有增加的趋势。长江向洞庭湖分洪分沙的减少，使长江干流增沙。根据各站水沙资料分析了长江干流各河段发生的冲淤。文章还分析了大通站的水位流量关系和流量输沙率的关系，发现近年来大通站同流量水位有所下降和同流量输沙率也有减小的趋势。     

Watershed-scale landuse is associated with temporal and spatial compositional variation in Lake Michigan tributary bacterial communities

Populations of stream organisms across trophic levels, including microbial taxa, are adapted to physical and biotic stream features, and are sentinels of geological and hydrological landscape processes and anthropogenic disturbance. Stream bacterial diversity and composition can have profound effects on resident and migratory species in Great Lakes tributaries. Study objectives were to characterize and compare the taxonomic composition and diversity of bacterial communities in 18 rivers of the Lake Michigan basin during April and June 2019 and to quantify associations with stream and watershed physical features and dominant landuse practices. River water was filtered, and genomic DNA was extracted from filtrate using antiseptic techniques. We performed high-throughput amplicon sequencing using the highly variable V4 region of the 16S rRNA gene to characterize microbial community composition and diversity. Effects of landscape-scale landuse, environmental variables and dispersal predictors (e.g., inter-stream distance) on community compositional differences were quantified. Greater than 90% of variation in bacterial relative abundance between rivers and time were attributed to 11 phyla representing 10,800 operational taxonomic units. Inter-stream geographic distance, stream hydrology, and variation in stream properties that were tied to patterns of watershed landuse were significantly associated with differences in bacterial community composition among streams at both sampling time periods. based on Bray-Curtis distances. Understanding how environmental characteristics and watershed-scale landuse influence lower trophic level stream communities such as bacteria will inform managers as biological indicators of ecosystem health, sources of disturbance, and current and future bottom-up trophic changes in coupled tributary-Great Lakes ecosystems.     

长江流域泥沙输移与概算

泥沙概算是一种通过研究泥沙在流域不同位置和一定时期内的时空分布，从而揭示河流水沙平衡状态的方法。本文通过分析提出了长江泥沙概算方法，探讨长江流域产沙、输沙和泥沙沉积三者的关系。在此基础上，通过流域侵蚀、沉积物和悬移质泥沙粒径级配的对比分析，计算得出每年从长江上游侵蚀下来的泥沙中，粒径大于0．5mm的近12亿t泥沙几乎都沉积在长江流域上游的沟谷和支流中，粒径在0．05-0．5mm范围内的4．92亿t泥沙有3．13亿t沉积在上游沟谷和支流中，而粒径小于0．05mm的5．36亿t泥沙也有2．02亿t沉积在这些区域。当长江上游（宜昌站）和汉江总输沙量超过2．86亿t时，长江中下游将发生淤积，总输沙量超过5亿t时的淤积量超过1亿t；当宜昌输沙量超过1亿t时，洞庭湖区将发生淤积。文章还根据长江干流、部分支流和通江湖泊的水沙关系，建立水沙动态图，研究分析了长江水沙在时空上的分布特点。     

金沙江下游流域水沙格局变化研究

金沙江下游水沙变化对梯级水库淤积进程和优化调度有重要的影响,随着大型梯级水库的建设运用,金沙江下游水沙格局发生了显著的变化。本文基于金沙江下游干支流历年实测水沙资料,分析了流域水沙变化过程,提出了不同时段流域水沙格局。从时间上看,金沙江下游干支流径流量年际变化均不大,干流输沙量显著减少;支流雅砻江、龙川江、牛栏江输沙量明显减少,其它支流输沙量没有明显变化趋势。从水沙来源分布上看,不同时期,金沙江干流径流量和流域支流径流量的占比变化不大,金沙江干流、雅砻江和其他支流占比分别为46%、45%和9%左右。而输沙量占比变化显著：1999年以前金沙江、雅砻江和其它主要支流占比分别为40%、36%、24%;在二滩水库蓄水拦沙后的1999—2010年三者的占比分别为61%、13%、26%;金沙江中游梯级水库蓄水拦沙的2013—2020年三者的占比分别为16%、31%、53%。进一步考虑未控区的影响,金沙江干支流水库运行后,来水格局仍未发生明显变化,干流、雅砻江、其他支流和未控区间径流量占比分别为40%、40%、9%和11%。但来沙格局变化显著,水库运行前干流输沙量占比为21%,雅砻江为19%,其他支流为12%,未控区间为48%,水库运行后区间来沙占比明显增大,达到了97%,其中未控区间占比为82%,区间支流占比为15%,未控区间来沙是金沙江下游流域泥沙的主要来源。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

黄河治理方略

治黄方略为我国历代安民的决策课题。本文针对“水少沙多”这两点黄河难治的症结，指出减少入黄沙量的治本之策为采用现代工程措施，将黄土高原水土严重流失区整治成错落有致的相对平原，改变其侵蚀地理环境。同时提出了与外流域调水结合的综合治理方略，把黄河下游河道作为淮河及汉江上游洪水的入海通道，增加黄河过洪能力，小浪底水库也可乘机排沙入海。