凡纳滨对虾养殖池塘高效脱氮芽孢杆菌的分离筛选及特性研究

本研究通对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖池塘的底泥进行富集筛选,以菌株对人工海水培养基中的NH~+_4-N和NO~-_2-N的去除能力为依据,共筛选得到4株具有高效NH~+_4-N或NO~-_2-N去除能力的芽孢杆菌,分别命名为MP2、MP6、MP15和MP21。根据菌株的形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列和特异性序列比对分析,菌株MP2、MP6和MP15被初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumlius)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。进一步研究了不同菌株在人工海水培养基中的生长和脱氮特性,研究发现,4株菌均可同时去除人工海水培养基中的NH~+_4-N和NO~-_2-N,但不同菌株的脱氮特性有所差异,其中菌株MP2和MP15对人工海水培养基中的NO~-_2-N的去除能力优于对NH~+_4-N的去除能力,最高去除率分别为95.00%和100.00%,与此同时,2株菌株可分别同时去除人工海水培养基中约69.59%和54.97%的NH~+_4-N;而菌株MP6则表现出高效的NH~+_4-N去除特性,去除率高达100.00%,显著优于其对NO~-_2-N的去除率(约53.71%);菌株MP21虽能够同时去除NH~+_4-N和NO~-_2-N,但去除效果显著低于上述3株菌株,其对NH~+_4-N和NO~-_2-N的最大去除率分别为56.60%和34.80%。因此,综合菌株对NH~+_4-N和NO~-_2-N的去除效果,选取菌株MP2、MP6和MP15进行不同比例的配伍。对配伍后复配菌的脱氮特性研究表明,不同菌株经配伍后,通过菌株间功能互补,不仅可以高效的去除人工海水培养基中的NH~+_4-N和NO~-_2-N,且去除效果更加稳定和持续。本研究结果初步表明,菌株MP2、MP6和MP15不仅具有同时高效去除水体中的NH~+_4-N和NO~-_2-N的特性,且不同菌株通过一定比例配伍可更好的发挥脱氮特性,在水产养殖水环境调控和微生态制剂开发中具有潜在的应用价值。     

一株异养硝化-好氧反硝化地衣芽孢杆菌的脱氮特性及机制研究

分离自对虾养殖池塘的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)MP15具有高效的异养硝化-好氧反硝化性能。为了进一步研究菌株MP15的脱氮特性和脱氮机制,本研究采用氮同位素标记法,对其在氮基础降解液中的脱氮特性和机制进行了深入的研究。研究结果显示:在初始无机氮浓度为42 mg/L的氮基础降解液中,其对NH~+_4-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N的最大去除速率分别为1.03 mg NH~+_4-N/(L·h)、1.74 mg NO~-_2-N/(L·h)和1.02 mg NO~-_3-N/(L·h)。氮代谢过程中羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的酶比活力分别为0.540 6、0.157 8和0.160 9 U/mg。对菌株MP15脱氮过程中的~(15)N同位素示踪结果显示,以NH~+_4-N作为唯一氮源时,仅产生~(15)N_2O;当菌株MP15分别以NO~-_2-N和NO~-_3-N作为唯一氮源时,可同时检测到~(15)N_2O和~(15)N_2。综合上述结果,菌株MP15对无机氮的去除主要包括:同化作用、硝化作用和反硝化作用。其中对NH~+_4-N的硝化途径为:NH~+_4-N→NH_2OH→N_2O;对NO~-_2-N的硝化-反硝化途径为:NO~-_3-N←NO~-_2-N→N_2O/N_2;其对NO~-_3-N的反硝化途径为:NO~-_3-N→NO~-_2-N→N_2O/N_2。     

天然水的主要离子与水合氧化铁表面相互作用的实验研究

本文应用微电泳法研究天然水体的Na~+、K~+、Cl~-、Mg~(2+)、Ca~(2+)和SO_4~(2-)等主要离子与水合氧化铁表面的相互作用,分析了各离子浓度对水合氧化铁电泳淌度的影响和体系pH值的变化。结果表明,Na~+、K~+和Cl~-离子几乎不与水合氧化铁表面相互作用;Mg~(2+)、Ca~(2+)和SO_4~(2-)离子与水合氧化铁表面发生吸附作用,在pH为7.5左右的介质中,吸附能力的次序为Mg~(2+)>Ca~(2+)>SO_4~(2-)。     

西北太平洋水汽输送异常及其与中国夏季降水的耦合模态

基于长时间序列的大气资料,计算了西北太平洋地区的水汽输送通量,分析了水汽输送通量场的时空变化特征,并给出了西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常的耦合模态.结果显示:西北太平洋水汽输送通量场具有显著的经向型、辐散型和纬向型3个主要的空间型,这三种模态的年循环特征都很显著.夏季,西北太平洋水汽输送通量异常以辐散型为主,且具有显著的准两年周期振荡特征和明显的年代际变率;在西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常前三类主要的耦合模态中,水汽输送通量异常以纬向型和辐散型为主.分析表明,西北太平洋水汽输送通量变化是影响中国东部降水异常的重要因素之一,而西太平洋暖池区、黑潮流域和中国近海尤其是南海海域则是向中国输送水汽的关键区域.这可为西北太平洋海气相互作用过程及其对中国气候的影响研究提供了必要的科学依据.     

利用卫星数据反演中国近海气溶胶浓度及干沉降通量

利用Aqua卫星MODIS光谱成像仪遥感的气溶胶光学厚度(AOD)资料,结合CALIPSO卫星给出的气溶胶消光系数和相对湿度垂直剖面数据,反演了中国近海低层大气气溶胶浓度,并依据水面干沉降模型估算中国近海气溶胶干沉降通量的时空分布,提出了一种订正AOD的方法;使用中国沿海城市气溶胶浓度监测值,在渤海、黄海、东海和南海4个海区拟合得到了4组AOD与PM10质量浓度的线性关系;反演了2014年3月—2015年2月中国近海气溶胶浓度。结果显示,中国近海气溶胶浓度全年均值为38.15μg/m3,渤海比南海高约149%,沿岸海域高出远海约30%,冬春月份高于夏秋月份约3.7%;气溶胶干沉降通量年均值为0.028g·m-2·d-1,同样表现出北部海域高于南部海域、冬春季高于夏秋季的分布趋势。     

含氮气体在海盐表面的非均相反应对中国近海大气氮干沉降的影响

通过改进WRF-CMAQ大气化学传输模型的非均相反应模块,模拟了2014年春季(4月28日～5月18日)中国东部沿海和近海海域大气中含氮物质的浓度和干沉降通量,分析了含氮气体在海盐表面的非均相反应过程对含氮物质浓度、相态分配和干沉降通量的贡献。模拟结果表明,海盐表面含氮气体的非均相反应使得渤海、黄海、东海等近海海域大气中NO_2、N_2O_5、HNO_3气体向粗颗粒NO~-_3(NO~-_(3coarse))转化,模拟期间三种气体平均浓度分别降低了0.4%～5.2%、4.7%～18.2%和9.2%～15.6%,NO~-_(3coarse)平均浓度增加了25.3%～35.1%;受含氮物质相态变化的影响,总无机氮日均干沉降通量在渤黄东海大气中增加了1.5%～3.7%,其中NO~-_(3coarse)日均干沉降通量增加27.6%～52.4%,而HNO_3和N_2O_5气体日均干沉降通量分别减少9.6%～16.0%和12.3%～23.9%。污染天气条件下,总无机氮干沉降受非均相反应的影响较干洁天气更加显著,渤海、黄海、东海总无机氮日均干沉降通量可提高4.2%～17.1%,分别为干洁天气条件下的2.3、2.9和1.9倍。     

环球海洋大气气溶胶化学研究 Ⅰ.Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F的特征

利用我国“极地号”科学考察船的南极和环球科学考察,采集了太平洋、南极海域、南大西洋、印度洋及航线近岸海域大气的58个气溶胶样品,对Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F进行多元相关分析表明,气溶胶中的Na、Mg、K主要来自海洋,它们之间的比值接近其在大洋海水的平均比值;Cl和Ca在大洋上空也主要来自海水,但近岸海域大气,却明显受到陆源物质输送影响,呈现出不同的Cl/Na和Ca/Na比值;Ca、Br、F在大气中的富集,在大洋上空可能归因于海洋生物活动或海洋微表层富集作用,而在近岸大气,归因于陆源输送影响。     

234 Th示踪法测定北太平洋西北海域冬季真光层中颗粒态有机碳输出通量

讨论了1997年冬季在北太平洋西北海域7个站位的表层至200m水深水柱中溶解及颗粒态234Th,颗粒态有机碳(POC)、氮(PON)及叶绿素a浓度的垂直分布剖面.溶解态、颗粒态及总的234Th的放射性在真光层中显著低于母体238U的放射性,总的234Th放射性在水深大于100m时趋于平衡.利用234Th-238U在海洋表层海水中的放射性不平衡推导出了北太平洋西北海域冬季真光层海水中234Th的平均停留时间和输出通量以及颗粒态有机碳和有机氮的输出通量.在亚北极环流区溶解态234Th的停留时间为40~50d,而在黑潮-亲潮共同影响区为20d左右.颗粒态有机碳和有机氮从真光层的输出通量范围分别为3.8~8.2和0.50~0.98mmol/(m2·d),西部海区高于东部海区,南部海区高于北部海区.在黑潮-亲潮共同影响区较高的颗粒态有机碳输出通量表明光照量及陆源营养盐物质的提供是两个决定生产力的主要因素.叶绿素a的水深分布和POC/PON的值同Redfield的比值的一致性表明这个海区的冬季颗粒物主要由浮游植物构成.北太平洋西北海域在冬季的颗粒有机碳输出通量可高于世界大洋一些海区春、夏季的颗粒有机碳输出通量.     

合浦珠母贝精子激活机制的初步研究

分别用氨海水、不同盐度的氨海水、Na~ ,K~ ,Ca~2 ,Mg~(2 )的氯化物及Na~ ,K~ 的硝酸盐和NH_4Cl,NH_4Cl,NH_4NO_3,（NH_4）_2SO_4和（NH_4）_2CO_4为激活剂,对人工解剖获得的合浦珠母贝Pinctadamartensii精子进行激活。实验结果表明,合浦珠母贝精子的细胞膜离子通道为闸门控制类型。其激活途径主要是通过NH~ _4或HCG类激素开启该闸门,发生Na~ 和Cl~-的交换,使精于细胞获得或释放能量而激活。pH太低则会影响它们的激活作用。     

中国东部海域大气气溶胶入海通量的研究

根据中国东部海域气溶胶浓度及分级采样资料,计算得出黄海、东海及日本以南海域沙尘气溶胶的代表元素铝(Al)每月干沉降通量分别为42.8、18.3、5.2mg/m2;其中各海域春季的干沉降通量均占全年干沉降通量的40%以上.相应每月总沉降通量分别为54.1、29.8、10.5mg/m2.渤海、黄海、东海及日本以南海域每年沙尘气溶胶总沉降通量分别为26.4、9.3、5.1、1.8g/m2.东海污染元素总沉降通量以春季最大,夏、秋季次之,冬季最小.日本以南海域锑(Sb)元素总沉降通量的季节分布为冬季最大,夏、秋季次之,秋季最小;硒(Se)元素总沉降通量的最大值出现在夏季,其他季节分布比较均匀.     

海洋信息技术新进展

海洋信息技术是认识和开发利用海洋最直接、最便捷的手段.本文主要概述自2015年以来,围绕海洋观测监测、海洋物联网、海上通信组网、海洋信息基础设施、海洋数据处理以及信息应用服务等方面的新发展和新技术,并对后续发展提出简要建议.     

中国海洋生物研究70年

随着中国“海洋强国”战略的提出，加快建设海洋类学科的发展成为历史必然，海洋生物是海洋不可分割的一部分，海洋环境和生物相互依存，相互作用，海洋生物研究重要性日益凸显。为纪念中国科学家在海洋生物领域的突出贡献，本文回顾了建国以来中国海洋生物相关的重要研究进展，梳理了中国科学家在海洋生物领域的突出贡献，系统总结并讨论了未来研究方向，抛砖引玉，希望籍此助推中国海洋生物研究的新高潮。     

加强海洋观测预报工作的几点建议

随着海洋事业的不断深入发展,根据海洋环境的易变性、复杂性、海洋观测预报工作的地位和作用,越来越显著,本文结合我国实际情况和技术装备水平,论述了海洋观测预报系统向着现代化、自动化方向发展的重要性和必要性,同时为适应我国国情需要和与国际ＧＯＯＳ工作接轨的需要,提出了四点合理化建议供借鉴参考     

建设渤海跨海通道的生态影响述评

海洋生态系统能够提供各种生态服务,对人类的生存与发展具有重要意义。然而随着对海洋开发强度的增加,尤其近些年大型涉海工程的建设,给海洋生态带来严重威胁。作为一项世界级的大型海洋交通工程,渤海跨海通道项目从20世纪90年代初提出至今已经历近30年的时间。为深入探讨其建设可能给海洋生态带来的风险,本文从海洋污染、水下噪音、人造光、微塑料等几个方面分析和讨论了其可能给海洋生物的生理、行为、迁移以及海洋保护区及其周边渔业管理等带来的影响,并在此基础上提出了海洋通道建设影响评估框架,以期为跨海通道建设评估提供理论依据和参考。     

海洋功能区划控制体系研究

合理利用海域、改善海洋环境质量和降低海洋开发利用活动负外部性,都需要通过加强海洋开发利用活动的控制来实现,而海洋功能区划是控制和管理开发利用活动的重要手段和工具。从文本控制、图则控制、指标控制、海域使用全过程控制四个方面构建了海洋功能区划控制体系,其中文本控制由目标、原则和文本条款组成;图则控制由图则边界、用海类型和管理要求组成;指标控制由规模控制、结构控制、利用方式控制、海域使用强度和效率控制、环境控制指标构成;海域使用全过程控制由建设期、运行期和结束后构成。通过构建海洋功能区划控制体系,有助于区划目标     

海洋渔业对海洋生态系统的影响及其管理的探讨

海洋渔业对海洋生态系统的影响越来越受到人们的重视,考虑生态系统的管理已经成为海洋渔业管理的发展趋势.作者分析了海洋渔业对海洋生态系统产生的影响,包括捕捞活动对目标和非目标种产生的危害、渔业资源栖息地和环境破坏、生物多样性降低等;分析了国际上考虑生态系统的海洋渔业管理的法律框架、国际组织和有关国家的实践及其具体措施,指出了中国在此方面存在的问题:海洋生态系统的基础科学研究缺乏系统性和全面性;基于生态系统的海洋渔业管理的理论研究比较缺乏;相关的法律框架不够完善等.讨论了应用生态系统方法的海洋渔业管理与传统的海洋渔业管理间的关系,指出生态系统方法在其实践中将存在各种问题,认为生态系统方法应有选择地应用.对中国海洋渔业管理如何应用生态系统方法,建议:(1)加强海洋生态系统的基础科学研究;(2)开展基于生态系统的海洋渔业管理理论和方法研究;(3)逐步建立相关的法律和制度框架;(4)开展广泛的多部门合作和国际合作.     

Innovative processes and products involving marine organisms in South Africa

The SEAChange programme, instituted in 2007 under the auspices of the South African Network for Coastal and Oceanic Research (SANCOR), included four interdependent research themes, one of which was Marine Biotechnology. Marine biotechnology is a discipline that involves both basic and applied research, and is aimed at the commercial exploitation of marine organisms. This paper reviews the progress made in three key areas of the SEAChange programme over the first five years, namely marine aquaculture, omics of marine organisms and marine bioprospecting, and discusses these accomplishments in context to marine biotechnology internationally.     

病毒: 海洋生态动力学和疾病学研究的创新点

病毒在海水中的浓度为10^7～10^9个／mL，多种多样的海洋病毒几乎对所有的海洋生物都有影响，5％～40％的海洋生物是被病毒销毁的，近30％海洋蓝藻和60％游离异养菌的死亡与病毒有关。地球26％的碳循环经海洋病毒完成。病毒可以影响许多生物地球化学过程和生态学过程，包括营养物循环、颗粒大小分布和沉积率、细菌和藻类的多样性和物种分布、赤潮控制、全球气候变化和种闻基因转移。各种生物种群内和种群闻有机会充分接触，为病毒传播及变异创造了条件，使海洋系统成为极富多样性的原始病毒库，除了对海洋细菌、蓝细菌、真核藻类、浮游生物等重要海洋初级生产力和次级生产力相关的种群的感染而影响整个海洋生态系以外，病毒还导致海水养殖品种发生多种病毒性痰病，病毒生态学特征对海洋生物痰病的发生和流行起着十分关键的影响作用。虽然国际上海洋病毒研究取得了重要的研究进展，但与海洋病毒的实际作用相比，研究还只是初现端倪，学科具有广阔的发展空间。     

浅谈海洋计量检定和校准

本文就海洋计量检定、校准的定义、区别及在海洋技术监督中的重要性进行了探讨。     

南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明：南大洋大气有机胺以气态三甲胺（TMA）和二甲胺（DMA）为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0) ng/m3。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1) ng/m3。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气（NH3）在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。