近10 a来珠江三角洲地区氮收支演变及区域差异分析

采用2000、2005 和2010 年三个不同时期的工业、农业、环保、自然条件和人口等相关数据,通过大量数理统计分析对近10 a 来珠江三角洲（简称“珠三角”）地区的氮收支演变与区域差异进行了评估。结果表明,在过去三个不同时期,珠三角地区氮的年输入、输出量有升有降,但是氮盈余总量却呈现出较显著的增加趋势,单位面积氮盈余量也从2000 年的43.43 kg/（hm²·a）增加到2010 年的51.92 kg/（hm²·a）。整个珠三角地区的负荷氮水平较全国平均水平偏高,但尚低于同样经济发展迅速、人口密集的长江三角洲地区的平均水平。快速的城市化发展和日益增强的人类活动对珠三角地区氮收支变化具有较大影响,且表现出非常显著的内部区域差异,深圳、东莞、佛山和广州等城市均面临较为严峻的氮污染潜势。     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地(试验基地)作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法(CMB)与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季(4—9月)、旱季(10—3月)的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区(M5井除外)。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值(7.6%和4.6%)与CMB计算结果(7.7%和5.3%)较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

城镇化过程中地下水微生物的时空分异与演化——以珠海为例

运用不依赖培养的分子生物学技术,选择珠海市唐家湾居民密集地与人类活动扰动较少的中山大学珠海校区共二样区进行多采样点分析,构建16S rRNA基因文库进行序列比对,获得微生物的群落分布数据。数据显示,校区小流域地下水微生物群落基本保持原生态,其上、中、下游三组井均以变形菌、Candidate division OPx、古菌(含泉古菌和广生古菌)为优势类群,其中中游#M组井因环境不同微生物稍有差异。人类活动影响显著的唐家社区其微生物群落结构变异较大,未发现属于微生物鼻祖的古菌,也未检测到Candidate division OPx系列,而检测出许多与周围环境相吻合的微生物群落。二样区地下水微生物16S rRNA基因演化分析表明,城镇化进程中环境变化影响地下水微生物种群发育,地下水微生物也不断演化并影响环境。     

小流域地下水流微生物空间差异分析

针对目前水文过程中微生物研究基本空白的现状,选择了珠海市近海小流域地下水作采样分析,运用不依赖培养(cultured-independent)的分子生物学分析技术,构建16S rRNA基因文库,研究小流域尺度下微生物的空间分布.实验数据表明,近海小流域地下水上、中、下3组井的微生物优势类群及其丰度既有相似的地方又有差别.相似的是3组井均以变形菌、Candidate divisionOPx、古菌(含泉古菌和广生古菌)、放线菌为优势类群,而且变形菌均占了很大比例,在R、M、D组井中分别为23.21%、36.21%、28.84%;不同的是R组井微生物优势类群还有拟杆菌和硝化螺旋菌;M组井另有真杆菌和酸杆菌,D组井中则以拟杆菌为优势类群.从原核微生物16SrRNA基因系统发育树可以看出,3组井的微生物主要类群大同而小异,各自的微生物多样性比较丰富,3组井的微生物优势类群变化佐证了微生物对地下水环境的生态系统功能有一定的指示作用.     

采用发光菌和统计法评估地下水水质 ——以“珠江三角洲”滨海小流域为例

以珠江三角洲滨海小流域地下水为研究对象,采用费氏弧菌(Vibrio ficheri)和化学指标主成分分析法综合评价不同人类活动背景下的地下水(8个饮用水井和6个观测井)以及海水水质.结果表明:15个水样中的阳离子以K+和Na+为主,占阳离子总量的平均百分比为71.55%±14.67%.阴离子的浓度差异较大,饮用水井(T1~T8)的阴离子以HCO3-为主,观测井(D1~D6)的阴离子以Cl-为主,平均百分比分别为53.84%±18.21%和66.37%±22.16%.除T3、T4和D3无毒外,其余水样对发光菌具有一定的抑制效应,其中D2和D4对发光菌的抑制率大于30%,为中毒性,海水水样则对发光菌产生了“刺激发光”效应,30min的发光抑制率为-12.45%;通过水样化学指标的主成分分析,计算井水的综合得分,排泄区D2~D4 (8~15m潜水含水层)得分较高,D5 (承压含水层)、D6 (基岩裂隙含水层)以及D1(5m潜水含水层)得分较低,唐家镇除T1地下水埋深最深(17.92m),得分最高,其余地下水(T2~T8)位于地表以下10m内的含水层,得分较低;发光抑制率与第一主成分具有良好的负相关性(P<0.05),经拟合方程预测的毒性结果准确率为75%,“假阴性”水样个数为0.     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地（试验基地）作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法（CMB）与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季（4—9月）、旱季（10—3月）的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区（M5井除外）。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值（7.6%和4.6%）与CMB计算结果（7.7%和5.3%）较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.