关键词： 食物网   水生态系统   稳定同位素   水生生物   营养关系   系统成熟度  

摘要： 随着我国水污染治理和城市水生态修复工作的持续推进,水体环境质量和水生态系统健康逐渐引起人们的关注。针对因水生生物种间营养关系研究不足而造成水生态系统稳定性评价缺乏数据支撑问题,本文采用稳定同位素技术对北京市三大流域水体的水生生食物网结构进行研究。论文开展了北京永定河、北运河与潮白河流域水生生物栖息环境、水生生物种类与生物量的调查,分析了不同流域内部区域食物网结构特征差异,揭示了水生生物主要消费者间的营养关系。论文得到如下主要研究结果:(1)北京市各区域水体内水生生物δC变化范围为-8.09～-30.76,生态位多样化程度处于国内中上水平。永定河流域鱼类δC集中分布在-22～-25,北运河流域鱼类δC集中分布于-26～-28,潮白河流域鱼类δC分布差异较大。(2)北京市不同区域水体内食物网结构差异较大。潮白河流域郊野天然径流与永定河流域郊野季节性河流食物网结构最为复杂,对外界干扰抵抗力更强。永定河流域城市南水补水湖泊、城市南水补水河道、城市再生水补水河道食物链较短,食物网结构简单,水生态功能弱于其他区域。(3)不同流域内水生生物的营养关系研究显示,黄黝鱼、兴凯鱊、高体鳑鲏对底栖动物中捕食者、牧食者的摄食具有明显偏好性。麦穗鱼、鲫鱼在不同地区食源差异较大,对环境的适应力强。(4)基于水生生物食源特征分析结果,建议北运河流域可通过生境构造与生物操控的方式提高其水体生态功能。生态护岸、生态浅坝与生态浮岛等生境营造措施可提高生境的复杂程度,构建水生生物适宜的栖息环境;生物操控可有效控制底栖动物中刮食者的生物量。

摘要： 10月12日，农业农村部长江流域渔政监督管理办公室联合水利部长江水利委员会、生态环境部长江流域生态环境监督管理局、交通运输部长江航务管理局共同发布《长江流域水生生物资源及生境状况公报(2022年)》(以下简称《公报》)。《公报》反映了2022年长江干流，洞庭湖、鄱阳湖等通江湖泊，大渡河、岷江、沱江、赤水河、嘉陵江、乌江和汉江等重要支流的水生生物资源、重点保护物种、外来物种、栖息生境、水生生物完整性指数等状况。

关键词： 长江口   水生生物资源分布特征   系统保护规划   优先保护区域   保护紧迫性指数  

摘要： 长江口为我国第一大河口,具有独特的生态系统,且水生生物资源丰富,但是近年来水生生物资源持续衰减,养护水生生物资源成为目前亟需的工作重点。为养护水生生物资源,自2020年起开展了长江十年禁渔,长江口禁渔范围也进行了外延,以期能恢复水生生物资源。本研究基于2017-2021年长江口水生生物资源监测调查,总结分析水生生物资源分布特征,使用系统保护规划方法,探索基于不同目的的保护规划,确定保护重点区域。结果如下:（1）本研究分析了2017-2021年长江口的水生生物资源分布特征,结果表明:长江口水生生物资源共有鱼类6目11科19属21种,蟹类1目5科7属10种,虾类1目3科5属9种。整体水生生物资源分布特征明显,长江口北支资源密度指数大于南支水域,崇明岛东滩外部海域大于长江口内河口。2017、2018与2019年整体资源密度指数相近,分别为6400ind/h、7564ind/h、4088ind/h。2020年资源密度指数较前三年有较大提升,为15588ind/h,2021年资源密度指数比2020年资源密度指数又上升了接近1.5倍,为39240ind/h,其资源密度指数正逐年增加。Z5与Z16采样点位资源密度指数均在1400ind/h以上,长江口水生高资源密度指数区域分布较为集中。（2）通过Marxan进行系统保护规划,从整体资源分布特征,设置不同保护网格尺度,比较不同保护程度下,各保护方案的特征。结果如下:当保护程度变化时,所有规格的规划单元存在共同的变化趋势,以3km×3km规格的规划单元为例,通过不同的代表性目标设置,得到在25%的代表性目标,被高频率选择（80～100）的规划单元数量最少,为16个;在30%的代表性目标下,被高频率选择的规划单元增多到48个,在35%与40%的代表性目标下,增加到77与92个,规划单元相差最多76个,面积差约有230km2。即在越高的代表性目标下,保护方案中被高频率选择的规划单元越多,不可替代性越高。最优解中选择的规划单元也逐渐变多,在长江口南支北港东西向监测断面与122°10′E的崇明岛东滩外部海域集中分布,内河口的规划单元分布范围向西扩张,崇明岛东滩外部海域的规划单元逐渐与长江口北支水域形成连通,同时往西扩展。保护范围更具有连通性,保护程度更广泛,但是保护成本更高。当保护程度相同时,不同规格的规划单元变化趋势不同。以25%的代表性目标为例,3km×3km的规划单元中仅有14个高频率规划单元,占所有被选择规划单元的7%。但在5km×5km的规格规划单元中,高频率规划单元为23个,占被选择的规划单元总数的24%。10km×10km的规划单元中,高频率规划单元为21个,占总数51%。越高规格的规划单元中被高频率选择的规划单元占总数的百分比越高网格尺度大的规划单元有更大的保护范围被选择,即越高规格的规划单元中被高频率选择的规划单元占总数的百分比越高,同时最优解中选择的规划单元数量也相应的增多,这可能与更大规格的规划单元所包含的物种资源分布特征更多有一定的相关性。（3）系统保护规划设置相对较高的保护紧迫性指数来保护重点水生生物,该指数可以系统保护规划的结果产生较大影响。为研究该指数对规划的影响,设置不同的保护紧迫性指数,结果如下:当对重点水生生物设置紧迫保护性指数时,系统保护规划给出的保护方案范围更加广泛,连通更加紧密。具体表现为,以25%的代表性目标下最优解中选择的规划单元数量为例,引入保护紧迫性指数的最优解中选择了72个规划单元,未引入的只有39个,两者数量上接近50%的规划单元未被选择。引入该指数时的高频率选择与最优解中的规划单元数量远远大于未引入该指数的数量,说明该指数可以较大程度上影响重点保护水生生物不可替代性、优先保护区域以及保护空缺的变化,因此可以认定其系统保护规划中对重点保护水生生物保护有一定的作用。本研究基于长江口水生生物资源特征,使用系统保护规划的方法对长江口提出了一系列保护方案,并通过对照分析研究了保护紧迫性指数对重点水生生物的作用。为长江口不同目标的保护方案提供探索研究。同时,本研究对长江口水生生物资源的养护和生态文明建设具有一定参考意义。

关键词： 草甘膦   农药   酰胺类除草剂   物种敏感度分布   水质基准   生态风险评价  

摘要： 草甘膦和酰胺类除草剂的广泛使用导致环境中的高检出率和对非目标水生生物的潜在风险。中国在草甘膦和酰胺类除草剂的生产和消费方面居全球前列,但缺乏相应的水质基准,用于水质标准制定和地表水中生态风险的评价。本研究收集并筛选了草甘膦、草甘膦商业制剂(农达等)和6种典型酰胺类除草剂对淡水水生生物的急性和慢性毒性效应数据,定量评价了数据质量和可靠度,选择可靠度较高的毒性数据应用物种敏感度分布法推导了水质基准。同时,基于本研究的水质基准值,应用商值法对我国部分地表水中草甘膦和酰胺类除草剂的暴露进行了初步的生态风险评价。本研究取得成果如下: (1)草甘膦和草甘膦商业制剂在急性或慢性毒性的物种敏感度分布和毒性值方面存在显著性差异,本土物种对草甘膦的毒性更加敏感。依据中国本土物种的毒性数据,物种敏感度分布法得出的草甘膦急性和慢性水质基准分别为3.35和0.26 mg/L,草甘膦商业制剂的急性和慢性水质基准分别为0.21和0.005 mg/L。本研究推导出的水质基准值与其他国家使用类似统计外推方法估计的水质基准值存在较大差异,这可能与不同地区物种对草甘膦毒性的敏感性差异有关。根据中国部分地表水中草甘膦的暴露浓度和本研究推导出的水质基准值计算了生态风险的危害商值,结果表明,草甘膦在太湖、贵阳地表水、重庆鱼塘水、河南农村饮用水以及地表水和水库水中的部分样品中具有中等或高风险。 (2)典型酰胺类除草剂甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙甲草胺和敌稗的急性水质基准分别为1171.5、28.65、71.75、45.41、831.5和696.5μg/L,慢性水质基准分别为1.01、1.86、1.49、10.82、3.99和69.65μg/L。丁草胺在长江流域水体中部分点位具有中风险。乙草胺在松花江、九龙江河口和广西甘蔗种植区水体中具有低风险。异丙甲草胺在广西种植区水体中处于低风险水平。甲草胺和丙草胺暴露无潜在风险。 本研究推导出的草甘膦、草甘膦商业制剂和酰胺类除草剂的水质基准对中国除草剂商业制剂的环境暴露和污染控制以及水生生物的保护具有科学意义,研究结果可为中国典型除草剂的水环境质量基准和标准的制/修订以及污染控制提供科学依据。

关键词： 硫柳汞   水生生物   毒性效应   生态安全   评价指标体系  

摘要： 硫柳汞具有良好的防腐性，常用作医用疫苗和化妆品等的防腐剂。含硫柳汞疫苗、化妆品等的大量生产和使用使硫柳汞以废水排放或注射等方式进入环境生物和/或人体内并造成危害。因此，本论文选取斑马鱼作为模式生物，研究硫柳汞对水生生物的毒性效应，确立硫柳汞各种安全性指标，为硫柳汞生物安全性和生态安全评价提供依据，具体内容如下：　　建立硫柳汞对斑马鱼胚胎、幼鱼（2月龄）、成鱼（5月龄）、老年鱼（18月龄）的暴露模型并进行 96 h 的毒性暴露。结果显示：四种生命阶段斑马鱼的 LC50分别为 0.149、0.318、0.320、0.642 mg/L;对硫柳汞的毒性蓄积程度分别为 0.952%、0.077%、0.087%、0.083%;硫柳汞对四种生命阶段斑马鱼的安全浓度分别为 0.015、0.032、0.032、0.064 mg/L，最大容许浓度分别为 0.002、0.003、0.003 和 0.006 mg/L;硫柳汞对四种生命阶段斑马鱼的急性毒性均为低毒。　　建立硫柳汞对斑马鱼胚胎的暴露模型，将斑马鱼置于硫柳汞 (0、0.005、0.05、0.5μg/L) 暴毒液中进行 5 天的染毒实验，研究斑马鱼胚胎的生长发育、行为影响和氧化应激，并对其氨基酸组进行分析。结果显示：硫柳汞暴露即可导致斑马鱼孵化时间提前（0.005、0.05和0.5μg/L）、心率降低 (0.005μg/L)、运动活性大幅增长（0.05 和0.5μg/L） 和视觉行为受损(0.5μg/L)。氧化应激指标（0.005和0.05μg/L）和代谢指标（0.005和0.05μg/L）水平显著变化;氨基酸组分析显示，0.05 μg/L硫柳汞暴露后斑马鱼体内有 15种氨基酸水平均显著变化，影响斑马鱼正常发育和行为走向。　　建立硫柳汞对斑马鱼幼鱼的暴露模型，将斑马鱼置于硫柳汞 (0、0.04、0.4、4 μg/L)暴毒液中进行 28 天的染毒实验，研究幼鱼的普通运动活性和光刺激对行为的影响，分析暴毒后幼鱼脑组织和眼睛的 21 种氨基酸水平，探讨硫柳汞对斑马鱼幼鱼生长发育和行为影响的作用机制。结果显示：硫柳汞暴露显著影响了斑马鱼的体长发育 (4 μg/L)，导致其运动活性显著下降(4 μg/L);0.04 μg/L硫柳汞暴露后斑马鱼活跃程度显著上升，而0.4和4 μg/L硫柳汞暴露致使斑马鱼社交能力和活跃程度显著下降。硫柳汞对斑马鱼幼鱼的脑组织和眼睛造成了不同程度的损伤，但眼睛内氨基酸水平变化更多，且 0.04 μg/L 硫柳汞暴露对眼睛内氨基酸水平影响显著。　　上述研究结果可为硫柳汞生态安全评价提供基础数据，并对硫柳汞造成的影响进行 预测预警。与硫柳汞标准限值0.002 mg/L相比，硫柳汞对四种生命阶段斑马鱼的最大容许浓度接近限值，对斑马鱼胚胎和幼鱼产生危害的浓度(0.04μg/L)则远低于排放限值，应高度重视硫柳汞暴露对斑马鱼等水生生物的潜在生态风险。

摘要： 晋农恳渔发〔2022〕3号各市农业农村局:根据《农业农村部关于做好“十四五”水生生物增殖放流工作的指导意见》(农渔发〔2022〕1号)精神,为做好我省“十四五”水生生物增殖放流工作,科学养护和合理利用水生生物资源,加强水生生物多样性保护,提升水生生物资源养护管理水平,提出如下意见。

关键词： Biochar   Dehalogenation   Mass spectrometry   Quinone   Redox   Triclosan  

摘要： Biochars (BCs), carbon-rich products obtained from biomass pyrolysis, have been used as cost-effective materials for environmental remediation and wastewater treatment processes. Although BCs were primarily used as passive sorbents, recent studies have uncovered their reactivity toward the degradation of toxic compounds. In the reactions with pollutants, sorption by bulk BC particles can inhibit their availability and slow down the degradation. Alternatively, BC mobilized to the aqueous phase, termed aqueous BCs (a– BCs), can potentially promote the degradation of target pollutants without inhibiting their availability, for which relevant data is rare. Therefore, our study targets the reactivity of a– BCs toward the reductive degradation of organohalogens. This Ph.D. project aims to: 1) study the degradation of organohalogen (with triclosan (TCS) as a model compound) by reduced a–BCs; 2) investigate the impact of the chemical nature of quinones (QNs) as presumed reactive components in a–BCs, on their reactivity for organohalogen degradation; 3) analyze the reactive chemical components of a–BCs by coupling high– resolution mass spectroscopy (HRMS) with characteristic reactions of a–BCs. The completed work has demonstrated the reductive dehalogenation of TCS by microbially-reduced a–BCs and their different reactivities dependent on parent materials and production processes. Experimental studies with model QNs and related thermodynamic/kinetic analysis have uncovered the critical roles of semiquinones (SQs) in reductive degradation reactions. HRMS and UV spectra analysis confirmed the rapid reactions between model quinones and cysteine, and the tagging efficiency was not affected by other co-occurring compounds. Orbitrap MS analysis coupled with chemical tagging through Michael addition reactions with cysteine identified possible QN-based compounds in a–BCs and their formula. This study laid the foundation for the potential applications of the demonstrated reactions in

关键词： 长江流域水生生物多样性   法律制度   流域生态环境保护  

摘要： 生物多样性保护的主要方式是就地保护和迁地保护,责任主体是各级政府。本文选取就地保护为研究对象,对生态监测,水生物种及其栖息地保护关键核心措施进行分析,从生态整体性的角度系统研究长江水生生物多样性保护的法律制度,在了解长江水生生物多样性现状和问题的基础上,对《长江保护法》等相关法律规范进行分析,进而提出相关意见和建议。首先从遗传、物种、生态系统三个层级分析了长江水生生物多样性的内涵和特殊性,在了解长江水生生物多样性价值和保护现状的基础上,介绍了长江水生生物多样性保护的一般理论。其次,从长江水生生物多样性保护的国际法和国内法体系两方面,深入分析监测预警制度、调查评估制度、就地保护制度和落实主体责任中所存在的问题,着重分析了监测预警制度不统一、调查评估制度法律效力不明确、物种保育制度不科学、栖息地保护制度不完善、考核监督机制不健全的问题。最后,本文在生态整体理论和可持续发展理论框架下,探讨长江水生生物多样性保护整体性制度的建立。通过统一监测网络、明确监测评估主体、构建科学的监测评估体系完善长江水生态监测预警制度,与水环境质量标准、环境影响评价、生态修复等衔接构建长江水生生物完整性指数评估制度体系,从构建科学的物种保育和就地保护制度,严格行政考核体系等方面提出了相应的对策,以期促进长江水生生物多样性的保护。

关键词： 喹诺酮类抗生素   水生生物   毒性作用   生物富集   食物链  

摘要： 近五十年来,抗生素已被广泛应用于人类医疗、养殖和畜牧业生产等。受靶标生物体代谢抗生素能力的限制,大量抗生素释入水体环境,带来了十分严峻的水环境污染问题。由于经过降雨、城市排污等等工序,残留在陆域环境下的所有抗生素最终将进入到水域生态系统中,水生生物所受到的抗生素污染危害最大,故而抗生素在水生生物食物链富集传递引发的水生生态系统危害更受到人们的普遍关注。本文以两种常用喹诺酮类抗生素(恩诺沙星和环丙沙星)为污染物进行了系列生态毒理试验:(1)通过恩诺沙星和环丙沙星对四种浮游藻类--普通小球藻(Chlorella vulgaris)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、斜生四链藻(Tetradesmus obliquus)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生态毒性试验,探究了4种微藻的半抑制浓度(EC50),以及恩诺沙星和环丙沙星对铜绿微囊藻的产毒影响;(2)通过恩诺沙星和环丙沙星对大型溞(Daphnia magna)、棘胸蛙(Quasipaa spinosa)蝌蚪的生态毒性试验,探究了其对大型溞、蝌蚪的半致死浓度(LC50)和安全浓度(SC),以及通过慢性毒性试验探究了恩诺沙星和环丙沙星对大型溞种群生长参数的影响;(3)通过设置普通小球藻-大型溞、普通小球藻-棘胸蛙蝌蚪两条食物链,比较了大型溞、蝌蚪通过直接暴露与摄食浮游藻类对两种喹诺酮类抗生素的富集能力,并探究了恩诺沙星和环丙沙星在食物链上的生物富集特征,如生物积累度、组织分布、食物链传递行为的相关特征;也探究了恩诺沙星、环丙沙星在蝌蚪体内富集后对其抗氧化酶系及肝脏、肌肉组织学的影响。试验结果表明:(1)恩诺沙星对三种绿藻、大型溞、蝌蚪的急性毒性均强于环丙沙星,恩诺沙星对大型溞的毒性最强,环丙沙星对普通小球藻的毒性作用最强。(2)普通小球藻、大型溞、蝌蚪这三种水生生物对恩诺沙星、环丙沙星均具有富集能力,且其富集能力不同,蝌蚪强于大型溞强于普通小球藻,并且大型溞与蝌蚪从水中直接富集两种抗生素的能力强于通过摄食作用对两种抗生素的富集能力。(3)两种抗生素均其能够通过食物链被传递,大型溞对恩诺沙星具有生物放大作用,对环丙沙星未存在生物放大效应,蝌蚪对恩诺沙星、环丙沙星均具有放大作用。(4)两种抗生素在主要在蝌蚪的内脏中蓄积,会引起蝌蚪肝脏、肌肉的组织病理学变化,损伤其肝脏的抗氧化酶系,且投喂组受到的影响更为明显。

关键词： 倒水河   水质评价   水生生物   群落结构   生物多样性   环境因子   RDA  

摘要： 倒水河为长江中游的一级支流之一,是红安县备用水源地,同时具有重要的生活、生产和生态功能。目前该流域受到人类活动较强烈的干扰,水资源、水环境和水生态遭受较大威胁。本研究以倒水河流域红安段为研究区域,系统调查水生生物与水环境现状,初步探讨了水生生物群落结构的时空差异及对环境变化的响应机制,旨在为该流域的综合治理提供理论依据。主要结果如下:1.倒水河流域红安段全年水温3.3℃～37.0℃,p H6.5～9.59,溶氧1.03 mg/L～11.92 mg/L,总氮含量0.11 mg/L～11.96 mg/L,电导率81.5 ms/cm～550.2 ms/cm,总溶解固体73.1 mg/L～557 mg/L,盐度0 mg/L～0.42 mg/L,氧化——还原电位-3.2m V～236.2 m V,总氮0.11 mg/L～11.96 mg/L,总磷0.04 mg/L～1.14 mg/L,氨氮0.00mg/L～8.02 mg/L,高锰酸盐指数0.16 mg/L～8.18 mg/L,化学需氧量5.00 mg/L～36.00 mg/L。参照国家标准《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002),倒水河红安段水质为Ⅰ～Ⅲ类水,符合水质目标。2.倒水河流域红安段全年检出浮游植物8门11纲23目40科89属303种,种类组成以硅藻门(37%)和绿藻门(30%)为主,蓝藻门密度占比最大,硅藻门生物量占比最大,优势种17种;丰度变化趋势为秋季>夏季>春季>冬季,物种组成及分布时空差异显著。浮游动物共检出18目56科88属188种,种类组成以轮虫(52%)、原生动物(36%)为主,原生动物密度占比最大,桡足类生物量占比最大,优势种17种,丰度变化趋势与浮游植物相似,组成及分布时空差异显著。依据浮游生物多样性指数对水质的评价结果多为中等至良好状态。底栖动物共检出8纲13目31科50属82种,种类组成以节肢动物门(58%)为主,密度最大的是节肢动物门,生物量最大的是软体动物门,组成及分布时空差异较大。3.倒水河流域红安段共检出鱼类44种,隶属于3目9科38属,种类组成以小型鲤科鱼类为主,占种数比71%。鱼类资源量时空差异表现为秋季明显高于夏季,干流高于支流。夏季优势种为棒花鱼、中华鳑鲏和鲫,秋季优势种为中华鳑鲏,干流优势种数为夏季2种、秋季3种,支流夏秋两季优势种数均为1种。4.水生高等植物共检出35种,隶属于2门3纲21目23科30属,挺水植物10种、沉水植物2种、浮叶植物4种、漂浮植物1种、伴生种18种,含入侵种4种。物种丰富度相对较高,物种间亲缘关系较远,种间差异较大,干流的种丰富指数大于支流。5.倒水河流域浮游植物群落结构与水体总固体溶解物、高锰酸盐指数、化学需氧量、水温、盐度相关性显著。浮游动物群落结构与氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、水温、盐度相关性显著。底栖动物群落结构与水体中盐度、氧化——还原电位、总氮、溶氧、总磷、正磷酸盐、氨氮相关性显著。综上,倒水河流域红安段水质状况基本为Ⅰ～Ⅲ类水,中等状态,氮磷含量偏高。水生生物多样性较往年有所改善但仍处于较差水平。环境变化对浮游生物及底栖动物的群落结构影响显著,浮游生物密度与WT、COD相关性极显著,底栖动物与TN、TP等相关性显著。