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： 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： 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： 布洛芬   手性药物   大型溞   毒性效应差异   生态风险  

摘要： 手性是化合物的一种立体结构属性,手性分子具有一对互为镜像又不能够完全重合的对映异构体。一般情况下,手性药物的2个对映异构体具有相同的物理化学性质,但在与酶、受体或其它手性分子相互作用时具有立体选择性,从而在药效学、毒理学和代谢动力学等方面产生不同的生物响应。目前世界上生产和使用的药物中56%以上为手性药物,进入地表水环境后,2个对映异构体在生物降解和生态毒性等方面可能存在显著的差异,造成不同程度的生态风险。布洛芬是一种用于止痛、消炎的非甾体手性药物,有R-布洛芬和S-布洛芬2种对映异构体,临床使用1:1混合的外消旋体。对常见的三种水生生物进行毒性暴露实验,结果表明,对非调和异星美星介的生长抑制作用,R-布洛芬的毒性最大,而对萼花臂尾轮虫的繁殖抑制作用,S-布洛芬毒性最强,外消旋体的毒性效应强度介于2个对映异构体之间。对大型溞进行毒性暴露实验,发现暴露于S-布洛芬中的大型溞的产溞数量显著性增加,对大型溞的繁殖具有促进作用,而R-布洛芬则具有抑制作用。两种布洛芬对映体对大型溞氧化还原系统的影响存在一定的差异,与S-布洛芬相比,R-布洛芬对大型溞的毒性更强。酵母细胞体外实验发现,S-布洛芬具有雌激素受体诱导和雄激素受体抑制作用,会促进大型溞繁殖,使其产溞数量增加,R-布洛芬具有雌激素受体抑制作用,会抑制大型溞繁殖,产溞数量减少。在北京市地表水中,布洛芬检出率为96.8%,浓度范围为0～431.7 ng/L,以S对映体为主,对映体分数(enantiomer fraction,EF)范围为0.57～1。采用风险商法(risk quotient,RQ)对其进行风险评估,发现21个点位具有高等风险(RQ>10),9个点位具有中等风险(10

关键词： 稻虾共作   碳氮稳定同位素   食源分析   秸秆还田   投食   浮游植物   浮游动物   底栖生物  

摘要： 稻虾共作作为一种将水稻种植和小龙虾养殖结合起来的新型稻田种养模式,因经济效益高,近年在我国得到大面积推广。水稻秸秆还田和小龙虾投食是稻田小龙虾养殖的两个重要措施,可直接或间接为小龙虾提供食源。为充分利用稻田生物资源,满足稻田小龙虾养殖食物来源,提高水稻秸秆和饲料的利用效率,本研究于2021-2022年开展了稻虾共作秸秆还田投食试验,设置了4个试验处理,分别为:秸秆还田投食(SF)、秸秆还田不投食(SNF)、秸秆不还田投食(NSF)、秸秆不还田不投食(NSNF),对克氏原螯虾及其食源的碳氮稳定同位素值进行测定,通过MIXSIAR分析计算各食源贡献率,明确秸秆还田和投食对小龙虾食源的影响,同时结合2022年浮游植物、浮游动物和底栖动物生物多样性测定分析结果加以验证。主要研究结果如下:(1)不同处理间小龙虾产量分析表明:2021-2022年,秸秆还田和投食显著提高了小龙虾的产量,2022年秸秆还田和投食分别提高小龙虾产量。4个处理相比,小龙虾产量大小依次为SF>NSF>SNF>NSNF,2022年SF比NSNF显著提高小龙虾的产量,提高了75%。(2)不同处理间小龙虾的食源分析表明:应用碳、氮稳定性同位素技术对稻虾系统中小龙虾食源进行分析表明:2021-2022年小龙虾食源两年变化基本相同,3月份秸秆和饲料对于小龙虾影响较小,2022年SF、SNF、NSF和NSNF中天然饵料占比分别为89.3%、94.9%、92.6%和100%。SF和SNF中,秸秆的食源占比分别为4.8%、5.2%;SF和NSF中饲料的食源占比分别为6%、7.4%。处理间小龙虾食源的第一食物来源均为有机碎屑(POM),秸秆还田降低了POM、浮游植物的食源贡献率,分别降低了6.5%、34%;有效提高了浮游动物、水草的食源贡献率,分别提高了32.7%、27.3%。投食有效降低了POM和水草的食源贡献率,分别降低了29.6%、84.5%;有效提高了浮游动物、水草的食源贡献率,分别提高了151%、140%。2022年SF中食源贡献率大小依次为POM>浮游植物>浮游动物>饲料>水草>秸秆。2021-2022年5月小龙虾的摄食能力增强,秸秆和饲料的摄取比例提高,相比3月份相比,各处理天然饵料食源占比显著下降,2022年SF、SNF、NSF和NSNF中天然饵料占比分别为70.5%、82%、77.6%和100%。SF和SNF中,秸秆食源占比分别是13.3%、18%;SF和NSF中,饲料的食源占比分别为16.1%、22.4%。秸秆还田降低了POM、水草和浮游动物的贡献率,分别降低了9.7%、15.7%和50.5%。投食显著降低了POM、水草、浮游动物和浮游植物的贡献率,降低了44.2%、16.7%、2.3%和8.3%。SF中小龙虾食源贡献率大小依次为:POM>浮游动物>饲料>浮游植物>水草>秸秆。不同处理间小龙虾的营养级分析表明:秸秆还田和投食对于小龙虾的营养级影响不显著,不同规格的小龙虾营养级差异亦不显著。(3)不同处理间浮游植物多样性分析表明:4个处理浮游植物共有8门65属,其中:蓝藻14属、绿藻28属、硅藻6属、裸藻7属、隐藻2属、金藻3属、甲藻3属、黄藻1属,优势属为蓝藻和绿藻,不同处理间差异不显著。秸秆还田提高了浮游植物的密度,提高了9.5%;投食显著降低了浮游植物密度,降低了37%,不同处理间浮游植物密度大小依次为:SNF>NSNF>SF>NSF。秸秆还田可以显著提高浮游植物的生物量,提高了133.6%。投食可显著降低浮游植物生物量,降低了37.1%,不同处理间浮游植物生物量大小依次为:SNF>SF>NSNF>NSF。秸秆还田和投食对浮游植物的生物多样性指数、均匀度和丰富度指数影响不显著性。(4)不同处理间浮游动物多样性分析表明:4个处理浮游动物共有4门53属93种,其中:轮虫47种、原生动物37种、桡足类5种和枝角类4种。优势属分别为轮虫和原生动物,处理间差异不显著。秸秆还田和投食显著降低了浮游动物的密度,分别降低了41.2%、53.0%,不同处理间浮游动物密度依次为:NSNF>SF>SNF>NSF。秸秆还田显著提高了浮游动物的生物量,提高了65.3%,投食显著降低了浮游动物的生物量,降低了47.8%,不同处理间浮游动物生物量依次为:SNF>NSNF>SF>NSF,秸秆还田和投食对浮游动物的生物多样性指数、均匀度和丰富指数影响不显著。(5)不同处理间底栖动物多样性分析表明:4个处理的底栖动物共有3门8属,优势属主要是水丝蚓属、颤蚓属和苏氏尾鳃蚓。投食显著提高了底栖动物的密度,提高了78%,不同处理间底栖动物密度依次为:NSF>NSNF>SNF>SF。秸秆还田和投食提高了底栖生物的生物量,分别提高了293%、229%,不同处理间底栖动物生物量依次为:SNF>NSF>NS

摘要： 当前，长江沿岸各地市通过加强珍稀生物保护地建设、开展生态修复工作、严格执法等，不断加强对长江水生生物的保护。如安徽省设立江豚省级自然保护区，长江安徽段江豚出现频次显著增加；严格长江禁捕工作，养护长江渔业资源；不断加大增殖放流频次、提升水产品质量，有效改善长江流域、国家级水产种质资源保护区水域环境。目前长江水生生物保护还存在以下问题：一是缺乏科学研究指导。对长江流域水生生物资源系统性、持续性的科学研究仍然不足，

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。