污水处理系统中氨氧化古菌种群的发现及其生存的影响因素

氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的发现给研究氨氧化提供了新思路.介绍了氨氧化古菌的发现以及不同环境下氨氧化古菌的活性及其群落变化规律,主要分析了不同环境因子对氨氧化古菌群落结构和丰度的影响.研究表明氨氧化古菌对氨的亲和力比较强,对溶解氧的适应范围也比较大,并且在溶解氧较低和pH偏酸性条件下占主导地位.与此同时,氨氧化古菌对温度的适应性很广,对环境适应性很强.最后对氨氧化古菌今后的研究方向进行了展望.     

夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.     

汉江水体和沉积物中噬菌体特征研究

基于2014年3月和10月汉江中下游6个断面的水体和沉积物监测样品,获得384个高质量vOTUs(viralOperationalTaxonomicUnits)。研究表明,vOTUs中95%以上隶属Caudovirales (有尾噬菌体目),丰度居前3位的科分别为Myoviridae (肌尾噬菌体科)、Siphoviridae (长尾噬菌体科)和Podoviridae(短尾噬菌体科)。主坐标分析和相似性分析结果表明,沉积物中病毒群落结构相对稳定,而水体中群落易随季节发生变化,同流域的水体和沉积物中群落可能具有连通性。宿主来自2域(界) 19门,丰度最高的宿主是Proteobacteria门(变形菌门)。88%的vOTUs具有单一的门水平的宿主,有3个vOTUs跨越5个门。跨域(界)感染的vOTUs在感染古菌界Thermoproteota门的同时,最常见的是感染细菌界的Bacteroidota门(拟杆菌门)。与水体相比,沉积物中宿主的群落组成更加多样。Pearson相关分析表明,噬菌体与其宿主的组成在门水平上一致。     

杭州湾水环境中氨氧化微生物对外源氨氮的响应

采集杭州湾邻近工业园区纳污水域靠近排污点(A点)及远离排污点(B点)的沉积物和水样,进行实验室模拟培养实验.在外源氨氮的刺激下,培养体系中微生物氨氧化作用加强,35天后水中投加的NH4+-N全部被去除,而NO3--N出现积累.源于A,B点的样品在培养实验后,基于细菌氨单加氧酶基因(Bact-amoA)的DGGE指纹图谱中的条带数由1条分别增加至7条和5条,表明氨氧化细菌的群落结构发生变化,多样性增加;而基于古菌氨单加氧酶基因(Arch-amoA)的DGGE条带数没有明显变化,表明氨氧化古菌的群落结构没有显著变化.     

咖啡园土壤硝化作用研究

为探究云南咖啡园土壤硝化作用及其主要影响因素，采集云南省保山市隆阳区潞江坝和德宏州芒市2个主产区5个咖啡园土壤进行培养试验，并分析土壤性质和土壤氨氧化微生物特征对硝化作用的影响.结果表明，供试土壤培养期间(0～7 d)的净硝化速率为1.83～7.42 mg·kg-1·d-1，土壤pH是影响土壤净硝化速率的重要因子，两者呈极显著正相关关系(p<0.01).培养结束后，净硝化速率高的土样，pH值显著下降，表明硝化作用会加剧土壤酸化.在供试土壤中，氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)数量高于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)，氨氧化古菌Group I.1 a-associated (Candidatus Nitrosotalea)相对丰度在所有土壤硝化细菌中最高，其相对丰度与净硝化速率没有直接关系，但与有效磷和速效钾含量呈极显著正相关(p<0.01).高p H值土壤净硝化速率较高，由此引起的p H值下降风险较大，应通过改善土壤缓冲性，达到构建氮素养分库和减少酸化的目的.     

河流原位自生古菌对四醚脂类古温度代用指标的影响

河流作为内陆环境中地表径流的重要环节，是陆相土壤生成的甘油二烷基甘油四醚(isoGDGTs)输入湖泊环境的重要载体.围绕河流相原位自生的isoGDGTs在输送过程中如何影响湖相环境中isoGDGTs衍生的四醚指数(TEX₈₆)指标的问题，以中国西南地区抚仙湖流域为研究对象，展开对抚仙湖流域表层土壤、河流表层沉积物、季节性湖泊表层水悬浮颗粒物(SPM)的isoGDGTs来源及分布特征的分析和讨论.结果表明，抚仙湖表层水体SPM和流域表层土壤中的isoGDGTs分别主要由奇古菌(Thaumarchaeota)中的Group I.1a和Group I.1b类群构成.入湖河流的表层沉积物中富含原位自生的厌氧产甲烷古菌(Methanonatronarchaeia).并且，指示河流表层沉积物中原位自生的厌氧产甲烷古菌丰度的Archaeol质量浓度与isoGDGTs中的GDGT-1组分的质量浓度显著正相关.这表明抚仙湖流域河流原位自生的厌氧产甲烷古菌主要通过贡献更多的GDGT-1组分来干扰湖相环境中的TEX₈₆指标，进而导致TEX₈₆...     

铝胁迫对酸性红壤古菌amoA基因多样性的影响分析

通过PCR-RFLP技术构建红壤丘陵区土壤氨氧化古菌amoA基因文库,比较分析典型森林土和农田土中氨氧化古菌种群结构对铝胁迫的响应。通过对628个amoA基因克隆子进行了PCR-RFLP指纹图谱分析,共获得62个独特的基因操作分类单元（operational taxanomical uints,OTUs）,进一步对62个OTUs开展Blast和RDP分类分析（相似性97%-100%）,结果表明：森林和农田土壤样品中100%的氨氧化古菌属于泉古菌门（Crenarchaeotes）,分布于4个基因族（Cluster1-4）,Cluster 1在所有测试样品中占明显优势。农田土壤中氨氧化古菌的丰度和多样性要高于森林土壤,但随着铝胁迫浓度的增加,农田土壤中氨氧化古菌丰度和多样性降低更明显,均匀度却有所上升。可见,铝胁迫导致土壤氨氧化古菌群落结构改变,高铝胁迫能促使氨氧化古菌发生适应性变化,有可能演变出优势种群。     

上覆水不同C/N比条件下沉积物环境反硝化及氨氧化功能基因丰度变化特征

以太湖梅梁湾沉积物环境为研究对象,通过室内培养试验,研究上覆水不同C/N比条件对沉积物中反硝化(nirS、nirK)及氨氧化功能基因(古菌AOA-amoA、细菌AOB-amoA)丰度的影响,实验设计硝氮水平为2.0和5.0mg·L-1,C/N为0.5、2、4、6、10、14.结果表明,所有实验组样品在60天的培养周期中,反硝化功能基因丰度与本底值相比有所上升,但对C/N比变化响应不显著;氨氧化功能基因丰度对C/N比的变化有响应,当C/N比大于一定比值时,其丰度由初期的显著上升变化为显著下降.其中,氨氧化古菌(AOA-amoA)丰度对C/N比变化响应更显著.相关性分析表明,系统中硝酸盐氮浓度与氨氧化功能基因丰度呈显著相关(r2=0.551,P0.05),当氨氧化功能基因丰度较高时,来源于沉积物中氨氮的硝化产物使得系统中硝酸盐氮趋于累积.     

小型浅水湖泊表层沉积物氨氧化古菌群落结构特征

为更深入地了解氨氧化古菌(AOA)在浅水湖泊表层沉积物中的分布特征,以淮河流域下游里下河地区浅水湖泊为研究对象,采用分子生物学和微生物学方法研究了该区域4个不同功能类型的浅水湖泊中的AOA群落结构。结果表明,里下河地区的浅水湖泊中存在AOA,为AOA的全球地理分布生境提供了重要补充。大纵湖湖心处表层沉积物中AOA的多样性和丰富度最高,AOA主要聚集于Group 1.1b和Group 1.1a,其中71.3%的序列属于Group 1.1b,28.7%的序列属于Group 1.1a。沉水植物的存在明显增加了Group 1.1b的丰富度,丰富的有机质有利于促进AOA的生长。得胜湖岸周边的工厂、采沙场、渔业养殖以及九龙口上游家畜类养殖影响了表层沉积物中的群落特征。     

沉积物再悬浮对长江口潮滩上覆水体脱氮过程的影响

以长江口潮滩作为研究区域,采用15N同位素示踪技术,模拟研究了沉积物再悬浮过程对水体反硝化和厌氧氨氧化的影响.结果表明,沉积物再悬浮引起的上覆水体反硝化和厌氧氨氧化速率与水体浊度呈显著的正相关关系,这说明沉积物再悬浮能够促进水体脱氮过程的发生.在沉积物再悬浮条件下,采样点反硝化与厌氧氨氧化速率受不同站位理化因素的影响,存在明显的空间差异,且主要受沉积物总有机碳含量的控制.此外,随着沉积物再悬浮浊度的增加,水体中反硝化细菌nirS基因与厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因丰度均呈增加趋势.这说明沉积物再悬浮可增加水体脱氮功能菌群的丰度,进而增加脱氮速率.研究结果表明,评价河口潮滩沉积物再悬浮对氮转化过程的影响具有重要的科学意义.     

水坝拦截对新安江沉积物中磷、氮形态的影响

以新安江水库及其相关河段为研究对象, 对沿程上游河段、库区河段、中心库区及坝后河段沉积物中的磷、氮地球化学形态、含量及分布特征进行了研究. 结果表明: 受上游颗粒物的沉积作用和水产养殖的影响, 库区河段的总磷(total phosphorus, TP)、总氮(total nitrogen, TN)分别比上游河段增加了37.3%, 34.2%. 受到大坝的拦截作用, 库区和坝后河段中的磷、氮含量明显降低, 坝后沉积物中的TP, TN分别比坝前降低了39.5%, 74.1%. 在磷的各形态中,钙结合磷(Ca-P)(13.8%∽31.9%)和铁结合磷(Fe-P)(11.5%∽26.2%)在TP中所占比例仅次于有机磷(organic phosphorus, OP)(48%∽69%). 受水库蓄水顶托的作用, 大量沉积的有机磷逐渐矿化降解, 并向铁结合磷转化, 导致坝前、坝后沉积物中的磷形态组成发生了明显改变. 有机氮(organic nitrogen, ON)为TN的主要形态, 在上游河段中ON含量较低, 但在库区河段迅速升高, 而在下游河段迅速降低, 而氨氮(NH⁺₄ -N)含量变化较小. 研究结果表明, 水库对磷、氮具有明显的拦截效应, 并改变了营养元素之间的化学计量比.     

水库底泥氮释放及其好氧微生物脱氮研究

以丹江口水库为例, 考察水库底泥在不同温度、扰动和曝气等条件下, 总氮、硝氮、氨氮和亚硝氮的释放规律。设置模拟反应器, 探究高效好氧脱氮微生物强化消除水库底泥内源氮污染的效果, 并运用高通量测序技术, 分析高效好氧脱氮微生物对底泥微生物群落结构的影响。结果表明, 温度升高会减少氨氮的释放,增加硝氮和亚硝氮的积累; 水体扰动会加速底泥中氮素释放, 且上覆水中的氮素释放累积量与扰动速度成正比; 溶解氧对底泥氮素释放有显著影响, 曝气处理可以明显地降低底泥中总氮和硝氮的释放及其在水体中的累积。在反应器中底泥–上覆水界面投加高效好氧脱氮微生物Pseudomonas stutzeri (PCN-1)后, 反应器内各种形态的氮素都出现先上升、后下降的趋势; 在反应器运行的第65天, 底泥释放的总氮和硝氮的去除率分别高达75.87%和79.96%, 底泥内源氮污染得到有效的控制。对比投加菌株前后的微生物群落结构, 发现底泥中Proteobacteria, Bacteroidetes和Spirochaetes的相对丰度明显增加, PCN-1强化脱氮处理能够改变底泥的微生物群落结构。     

Numerical Simulation of Dissolved Oxygen Supersaturation Flow over the Three Gorges Dam Spillway

<正>Introduction Since the Three Gorges reservoir started to store water in 2003, the strong turbulence in the water flow from the flood discharge has increased the mass transfer from the air to the water jets, which greatly increases the dissolved oxygen (DO) concentrations downstream.     

溢流橡胶坝泄流特性试验

在大比尺试验模型上，对充水式橡胶坝的坝袋表面作用力、坝袋变形、泄流量等随上下游水位及内水压的变化情况，作了细致的量测，并经整理分析，提出了橡胶坝在自由出流时的流量系统经验公式，供该类溢流橡胶坝设计参考．     

纵向增强体土石坝设计理论在方田坝水库中的应用

基于工程实践,提出一种新坝型——纵向增强体土石坝。该坝型以常规土石坝为依托,在其内部建造集防渗与受力为一体的混凝土刚性结构体(纵向增强体),使其成为"刚柔相济"的坝工结构。在进行变形分析计算时,理论上将此纵向增强体作为竖向固端梁,考虑其承受上、下游水荷载与坝体堆石的作用力,特别是堆石沉降引起的纵向增强体表层的下拉荷载作用,同时考虑到纵向增强体在坝体中分割了上、下游坝壳料连续的应力应变关系,在各种工况下的力学表现更接近于挡土墙作用。根据提出的"纵向增强体土石坝"设计计算方法,结合工程实践,重点介绍纵向增强体土石坝在四川通江方田坝水库设计中的应用。     

地震作用下拱坝及坝面压力管道组合结构的动力模型试验

通过动力模型试验．综合考虑库水、坝基等因素影响．对拱坝及下游坝面压力管道组合结构的动力相互作用规律和抗震性能．进行了全面研究．研究结果表明，下游坝面压力管道使拱坝的整体刚度略有增加，而对其动力特性无显著改变；地震作用下，压力管道段坝基基底应力和压力管道与坝面接触部位上部应力较大，压力管道穿越拱坝部位应力状态比较复杂，采用一定的设计措施后，组合结构具有相当抗震安全度．     

交刀水库大坝结构稳定分析及解决建议

通过对交刀水库的工程实际调查,并在所得观测资料基础上对水库大坝进行了边坡稳定的计算与分析,指出了大坝上下游坡的稳定安全系数均小于规范要求而存在的问题,并给出了一定的可行性建议。     

水库底泥中微生物多样性及其与环境因子相关性分析

为评价广东某水库底泥中微生物多样性及其与环境因子的相关性, 为该区域微生物的生态功能研究提供理论基础, 选择水库库中、外部引水入口及主要支流入口共6个采样点, 进行不同季节的水质特征分析, 结合PCR扩增技术和T-RFLP技术, 对不同时期各点水体中微生物进行多样性分析, 并分析微生物群落结构多样性与水库环境条件的关系。从总体上看, 水库底泥中各采样点间隙水的理化性质具有较高的时空差异性, 库中不同形式氮的浓度和有机碳浓度低于外部供水入口及支流, 各指标浓度大体上呈现丰水期>枯水期>平水期的现象。枯水期水库底泥的微生物比平水期和丰水期丰富, 不同时期不同采样点的细菌多样性分布也呈现不同规律。平水期的优势菌属主要有Family1_uncul- tured, Bacteroidetes_uncultured, Sphingobacteriales_uncultured和Anaerolineaceae, 丰水期的优势菌属主要有Peptostre- ptococcaceae_incertae_sedis, Anaerolineaceae, SCI-84, Xanthomonadales和Clostridium, 枯水期的优势菌属主要有Rhodocyclaceae, Fusobacteriales, BSV26_norank, Comamonadaceae和Anaerolineaceae。水库底泥中细菌具有丰富的多样性, 水体微生物群落结构在不同点位具有一定的差异性, 受环境因子的综合影响, 不同形式氮浓度的影响尤为明显。     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。