Page 160 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

· 156 · 环境工程技术学报 第 13 卷

组 DN 抽提后，利 用 1 % 琼脂糖凝胶电泳检测抽提 系数，并基 于 R 语言 的 pheatma 包绘制相关性热图。
p
A
的基因组 DNA。对提取的 DN A 进行 PC R 扩增，
2 结果与讨论
引 物 信 息 见 表 1 。PC R 采 用 TransGen AP221-02：
TransStart Fastpfu DNA Polymerase，20 µ L 反 应 体 2.1 衡水湖上覆水及沉积物理化性质
系，PC 仪 为 ABI GeneAmp® 970 型。全部样本按 冬季衡水湖表层沉积物理化指标如 表 2 所示。
R
0
照正式试验条件进 行 PC 扩增，每个样 本 3 个重复， 由 表 2 可知，衡水湖表层沉积物 中 T N 平均浓度为
R
将同一样本 的 PC 产物混合后 用 2 % 琼脂糖凝胶 1.987 mg/g，属中度污染水平；T 平均浓度 为 1.411
P
R
电 泳 检 测 ， 使 用 AxyPrepDN A 凝 胶 回 收 试 剂 盒 mg/g，属重度污染 [17] ；TO 平均浓度 为 50.941 mg/g，
C
（AXYGE N 公司）切胶回 收 PC R 产物，Tris_HC 洗 属有机污染水平 [10,17] 。整体而言，湖泊沉积物有机污
l
脱，2 % 琼脂糖电泳检测。 染和磷污染问题较为严重，存在极大的磷释放风险，

沉积物中高有机质浓度对氮盐的释放也有一定促进
表 1 PC 扩增引物信息
R
作用。沉积物 中 TN、T 和 TO 平均浓度均表现为
C
P
Table 1 PCR amplification primer information
湖心区>湖南区>湖北区，表明湖心区沉积物营养盐
测序区域 引物名称 引物序列
污染状况最严重，这可能与湖心区有过水产养殖有
338F ACTCCTACGGGAGGCAGCAG
338F_806R 关。各采样点表层沉积物 中 NH 浓度 为 0.123～
+
-
N
806R GGACTACHVGGGTWTCTAAT 4
0.472 mg/g，NO 浓度 为 −
−
- N 0.011～0.164 mg/g，NO -N
3 2
1.4 数据分析 浓度较低，均值 为 6.17 ×10 mg/g。结果表明，沉积
−4
使 用 QIIM 软件过滤、拼接和去除嵌合体，将 物中氮盐存在形式以 + 为主，其中 S 点位
E
NH
4 - N 8
运算分类单位（operational taxonomic units，OTU）在 TN、TP、TOC、NH 和 NO 浓度较高，这与张
−
+
N
-
-
N
4
3
97 % 的相似水平划分， 对 OT U 代表序列通过比对 嘉雯等 [10 ] 对衡水湖沉积物营养盐形态分布的研究结
16S bacteri 数据库进行分类学分析，根据最小样品 果一致。
a
的序列数抽平后，运 用 QIIM 程序计 算 α 多样性指 由衡水湖不同湖区采样点上覆水营养盐浓度
E
数。其中，Shannon、Simpso 指数用于评估物种多 （ 图 2）可知，湖北区采样点上覆 水 T 浓度显著高于
n
N
样性，Cha 指数用来表征物种丰富度 [12] ，Coverage 其余湖区采样点，而其沉积物 中 T 浓度低于其余湖
o
N
指数、Hei 指数分别用来表征菌群覆盖率及均匀 区采样点。该现象与在白洋淀 [7 ] 的研究结果相似，
p
度 [14-16] 。利 用 R 语言工具作图，得出不同分类水平 可能是由于冬季湖北区大量衰亡的水生植物腐解，
下微生物群落结构柱形图。基 于 97 % 相似性的样 造成的厌氧环境加剧了沉积物中弱结合态氮的释
本 OT 数据和环境因子数据，运 用 R 语 言 vega 包 放，从而导致上覆 水 T 浓度与其他湖区相比较高。
U
N
n
进 行 RDA（redundancy analysis）分析得出冗余分析 湖心区上覆水及沉积物 中 T 和 NH - N 浓度均较
+
P
4
图。使 用 R 语 言 vega 包绘制样本间距离热图，通 高，这可能是由于湖心区历史上渔业养殖导致营养
n
过计算环境因子与所选菌属之间 的 Spearma 相关性 盐积累较多，内源负荷较高致使污染物二次释放到
n

表 2 衡水湖冬季不同湖区表层沉积物理化指标统计
Table 2 Statistics of physicochemical indexes of surface sediments in different areas of Hengshui Lake in winter
−
+
−
TP浓度/ TOC浓度/ TN浓度/ NH -N浓度/ NO -N浓度/ NO -N浓度/
湖区 采样点 pH 4 3 2
（mg/g） （mg/g） （mg/g） （mg/g） （mg/g） （10 mg/g）
−4
S1 7.64 1.668 37.016 1.557 0.147 0.058 4.67
湖北区 S2 7.68 0.779 12.465 1.437 0.152 0.042 5.84
S3 7.78 0.984 22.640 1.320 0.123 0.011 6.57
S4 7.83 1.873 37.645 1.708 0.142 0.038 7.35
湖心区 S5 7.91 0.847 45.010 2.045 0.235 0.032 4.04
S8 7.81 2.556 174.772 4.110 0.472 0.164 9.51
S6 7.83 1.531 36.910 1.789 0.171 0.058 4.67
湖南区
S7 8.01 1.052 41.121 1.926 0.199 0.052 6.71