固定化微生物对养殖水体浮游生物的影响及生物除氮研究

研究了固定化微生物(含有光合细菌、芽胞杆菌、硝化细菌以及反硝化细菌)对养殖水体中藻类和浮游动物的种类、数量、生物量以及水体氮素等理化环境的影响.结果表明,固定化微生物处理后,水体中藻的种数增加,藻类细胞(或丝状体)数量及生物量减少;水体中浮游动物种类和生物量增加,从而浮游动物的群落组成发生了变化.微生物经固定化处理后,脱氮率高,有效期长;小球内固定化微生物总数和与脱氮速率呈正相关,其回归方程为y=-6.23×10-3 1.86×10-5x;固定化微生物处理可以显著降低水体的总氮、氨态氮和硝态氮的浓度,其含量分别是对照的40.8%、36.5%和45.9%.图3表1参10     

曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究

通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明：曝气复氧对底泥中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以NH4＋-N和NO3--N的形式进入试验体系,并在特定的氧化还原电位（临界值-200 mV）和pH（临界值6.70）条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ（DO）〈0.5 mg.L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的19.7%,主要为氨氮,最大释放速率达到289.13 mg.m-2.d-1,释放的质量浓度可达到18.8 mg.L-1;好氧条件下（DO饱和）,底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的1.8%;好氧-缺氧条件下为11.7%,主要以N2的形式释出系统。     

沉水植物伊乐藻光合放氧对水体氮转化的影响

实验室内利用聚乙烯容器于光照培养箱内开展开放和封闭实验,研究沉水植物伊乐藻（Elodea nuttallii）光合放氧对水体氮转化的影响及其对水体氮的净化效果和机理。结果表明,伊乐藻光合放氧使水体DO和pH值升高,促进了开放系统氨氮的挥发,同时水体较低的氨氮含量及较高的pH值抑制了氨氮向硝氮的转化。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除作用,但并不影响氨氮向硝氮的转化。另外,高的DO和pH环境不利于反硝化细菌的存活,使反硝化作用比较微弱或不存在。     

应用微生物技术改善育鳖池水质的实验研究

温室有砂育鳖的水质恶化是育鳖中经常遇到的棘手问题。采用光合细菌（PSB）、硝化细菌（NB）、玉垒菌（S30）等有益微生物进行温室有砂育鳖，结果表明，有益微生物联合使用可以有效分解底泥中污染物，去除水体中的有机物、氨氮、亚硝态氮，减少换水次数，节约用水量，并起到保护环境的作用。     

府河水体及沉积物细菌群落结构分布特征及其影响因素

城市河流承接不同类型的废水导致水质恶化,影响河流生态系统.通过分析河流细菌群落结构变化,不仅可以判断河流污染特征,还将有助于河流污染治理与生态修复.笔者研究了府河夏季上下游水体和沉积物理化性质,并采用高通量测序法分析了细菌群落结构特征.结果 表明,府河上游水质化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度显著高于下游(P＜0.05),沉积物中重金属镉、锌和铅含量较高,均值分别为(0.44±0.03)、(182.17 ±0.34)和(35.76±0.20) mg· kg-1.府河沉积物细菌多样性及丰富度明显高于相应上覆水体,变形菌门(Proteobacteria)是水体和沉积物中的第一优势菌,水体中参与氮循环的蓝藻菌门(Cyanobacteria)的高丰度说明府河存在一定的富营养化,此外,可以分解有机物的放线菌门(Actinobacteria)在下游丰度高于上游;沉积物中具有致病作用的拟杆菌门(Bacteroidetes)在上游城市河段丰度较高.细菌群落空间异质性结果表明下游硝化细菌(nitrifying bacteria)和反硝化细菌(denitrifying bacteria)的丰度(分别为62.25％和31.29％)明显比上游高.水体细菌多样性和温度、pH、总有机碳有显著相关性(P＜0.05),冗余分析显示NH3-N、总氮(TN)、TP和pH对细菌群落结构影响较大;而pH、TN和重金属镉是影响下游沉积物细菌群落结构的主要环境因子.     

养殖水体复合功能菌的分离及其性能

针对养殖水体中因氨态氮、硫化氢和小分子有机酸富营养化引起的污染问题,分离筛选出硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、硫化细菌和生物絮凝菌等具有不同生理功能的污染物治理菌株,经优化配伍制备出性能优良的复合功能菌,结果表明:硝化细菌对氨态氮的去除率达97.8%,亚硝态氮的去除率达95.7%,反硝化细菌对硝态氮的去除率为96.4%,光合细菌和硫化细菌对硫化氢的去除率为55%,微生物絮凝菌的絮凝效率为83%;复合功能菌对CODCr、NH4+-N,总氮、硫化物的去除率分别可达94.3%,89.6%,88.7%和71.3%。     

应用微生物技术改善育鳖池水质的实验研究

温室有砂育鳖的水质恶化是育鳖中经常遇到的棘手问题。采用光合细菌 (PSB)、硝化细菌 (NB)、玉垒菌 (S30 )等有益微生物进行温室有砂育鳖 ,结果表明 ,有益微生物联合使用可以有效分解底泥中污染物 ,去除水体中的有机物、氨氮、亚硝态氮 ,减少换水次数 ,节约用水量 ,并起到保护环境的作用     

水体中抗生素污染现状及其对氮转化过程的影响研究进展

近年来，抗生素引起的环境污染和生态风险备受关注.作为抗生素最重要的归宿地之一，自然水体中的抗生素污染日益加剧.逐渐累积的抗生素给水生生态系统带来风险，并会改变微生物群落的结构和功能，已成为水体中物质循环过程的重要影响因子.该文总结了我国河流和湖泊中抗生素的污染现状及其对水生生态系统产生的风险，综述了抗生素对水体中微生物群落以及硝化、反硝化和厌氧氨氧化等氮转化过程的影响.我国主要河流和湖泊中均有抗生素检出，类型包括磺胺类、四环素类、喹诺酮类和大环内酯类等，不同水体中抗生素的污染类型及浓度差异显著.目前，有关抗生素给水生生态系统造成的生态风险和对微生物群落的影响研究较多，而抗生素抗性基因在水环境中的传播扩散机制还需要更全面和深入的探索.抗生素可以通过改变氮循环功能微生物、酶活性和功能基因等影响水体中氮转化过程.对反硝化过程主要表现为抑制作用，对硝化过程的影响与其浓度和类型有关，而对厌氧氨氧化和硝酸盐异化还原为铵过程的影响研究相对匮乏.后续研究中还应探索水动力，盐度，水深和氧化还原梯度等典型水环境条件下，氮转化过程对抗生素的响应，为全面揭示抗生素对水体氮转化过程的影响提供依据.     

南亚热带城市中小型水库蓝藻种类组成及其群落季节动态北大核心CSCD

南亚热带中小型水库是城市重要的水源地和后备水源地.为了解南亚热带地区中小型水库蓝藻的分布情况,于2011年7月（丰水期）和2012年3月（枯水期）调查了该地区25座中小型水库,分析了水库的蓝藻种类组成与群落季节动态特征.25座水库的总氮（TN）浓度范围为0.51-9.37 mg/L;总磷（TP）浓度范围为0.01-0.72 mg/L,富营养水体占80%.本次调查共检出蓝藻20属,蓝纤维藻、泽丝藻、假鱼腥藻和拟柱孢藻为优势丝状蓝藻,细小平列藻、色球藻、粘球藻和隐杆藻为优势球形蓝藻,其中泽丝藻为绝对优势属.丰水期蓝藻生物量为3.19（±4.87）mg/L,枯水期为0.83（±1.06）mg/L,丝状蓝藻全年占优.多元方差分析（MANOVA）表明蓝藻群落季节差异显著（P〈0.05）,方差分析（ANOVA）显示枯水期蓝藻及丝状蓝藻生物量显著低于丰水期（P〈0.05）,球形蓝藻生物量季节变化不明显.多元回归分析表明,丰水期透明度是影响蓝藻生物量的重要原因,枯水期则为TP与pH;冗余分析表明温度、透明度、硝氮与电导率为蓝藻群落季节差异的重要解释变量,其中电导率为丰水期蓝藻分布的重要解释变量;电导率与硝氮为枯水期重要解释变量.整体而言,中小型水库丰水期高温和高营养盐是蓝藻生物量相对较高的主要原因,但由于水体扰动剧烈,导致丝状蓝藻占据优势;温度降低是枯水期蓝藻生物量降低的重要原因.     

潮汐流-潜流人工湿地对城市污染水体中氮的去除

为了探索人工湿地对城市污染水体的除氮效果,构建潮汐流(TF)与潜流(SF)人工湿地模拟组合(TF-SF),探讨水生植物和微生物群落对氮的去除效果的影响.结果 表明,TF-SF对氨氮和总氮都有较好的处理效果,去除率分别为55.59％-78.59％和57.52％-81.29％.黄菖蒲地上部分氮积累量分别为195.05、111.18 mg·株-1,地下部分氮积累量分别为36.44、32.01 mg·株-1,黄菖蒲对污染水体中的氮去除发挥着重要作用.高通量测序分析表明,TF中黄菖蒲根部表现出较高的微生物丰富度、多样性,不动杆菌属、硝化螺菌属和亚硝化单胞菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,是氮去除的主要驱动者.     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

呼伦湖冰封期污染特征分析及对水处理的意义

以内蒙古呼伦湖为研究对象,对其在冰封过程中总氮、总磷和有机物在冰体和水体中的浓度及分布特征及其在呼伦湖的空间变异性进行分析。结果表明,冰封条件下,呼伦湖水体中总氮、总磷和有机物的含量均大于其在对应冰体中的含量,其含量均值分别是其对应冰体中的3.144倍、2.200倍和3.042倍,即低温冷冻过程对水体中的污染物有一定的浓缩效应;水体中各营养盐和有机物的空间变异性明显小于其在冰体中的;从固-液相平衡理论、结晶学理论和热力学理论三个方面对冷冻浓缩效应做出了合理的解释。研究认为,可以将冷冻浓缩效应运用到给水处理和污水处理领域,这样既可以进行大规模的处理,也可以节约资源、保护环境。     

Mechanistic insight into the biofilm formation and process performance of a passive aeration ditch (PAD) for decentralized wastewater treatment

• A Passive Aeration Ditch was developed to treat decentralized wastewater. • A model was developed to describe the process performance. • A high C/N ratio facilitates microbial growth but nitrification deteriorates. • A high salinity decreases both organic and nitrogen contaminants removal. Decentralized wastewater containing elevated salinity is an emerging threat to the local environment and sanitation in remote coastal communities. Regarding the cost and treatment efficiencies, we propose a passive aeration ditch (PAD) using non-woven polyester fabric as a feasible bubbleless aerator and biofilm carrier for wastewater treatment. Consideration has been first given to PAD’s efficacy in treating saline decentralized wastewater, and then to the impact of chemical oxygen demand-to-nitrogen (C/N) ratio and salinity on biofilm formation. A multispecies model incorporating the salinity effect has been developed to depict the system performance and predict the microbial community. Results showed that the PAD system had great capacity for pollutants removal. The biofilm thickness increased at a higher C/N ratio because of the boost of aerobic heterotrophs and denitrifying bacteria, which consequently improved the COD and total nitrogen removal. However, this led to the deterioration of ammonia removal. Moreover, while a higher salinity benefited the biofilm growth, the contaminant removal efficiencies decreased because the salinity inhibited the activity of aerobic heterotrophs and reduced the abundance of nitrifying bacteria inside the biofilm. Based on the model simulation, feed water with salinity below 2% and C/N ratio in a range of 1 to 3 forms a biofilm that can reach relatively high organic matter and ammonia removal. These findings not only show the feasibility of PAD in treatment of saline decentralized wastewater, but also offer a systematic strategy to predict and optimize the process performance.     

土壤渗滤系统中污染物去除效果分析

在土壤渗滤系统中,水力负荷、有机负荷和碳氮比等因素均对营养盐的处理效率具有显著影响.在实验室控温条件下,分析了不同水力负荷、有机负荷和环境条件对土壤渗滤系统污染物去除效果的影响.结果表明,在水力负荷小于0.15 m3·m^-2·d^-1的条件下,模拟生活污水中CODCr、总氮和总磷去除率分别达到84％、37％和93％以上,土壤（以干土计）亚硝酸盐细菌数量为4.50× 106 g^-1.装置上层产生的滞水对CODCr和磷酸盐的去除影响不大,但是由于处理系统内溶解氧浓度降低,使得氨氮硝化过程受到抑制,氨氮和总氮的处理效果均变差;在通气良好条件下,较高的碳氮比[m（碳）：m（氮）=5：1]对系统中总氮的去除更为有利.     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

涟江上游表层岩溶泉水污染源解析

为明确涟江上游表层岩溶泉水化学污染特征及其污染来源,选取区域内7个地表饮用泉作为研究对象.测定泉水水温(T)、电导率(EC)、溶解氧(DO)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4-N)、硝氮(NO₃-N)、高锰酸盐指数(COD)并研究其与泉眼半径200、500、1000 m范围内耕地、住宅用地及交通用地面积的相关性.研究结果表明,依据地表水环境质量标准(GB3838-02)等水质标准,涟江上游7个表层岩溶泉水TN均超标,耕地周围的泉水TP、NH₄-N、NO₃-N也超过标准值,表明该区域表层岩溶泉水总体高N而局部高P的污染特征.主成分分析表明农业活动对泉水TN、TP、NH₄-N、NO₃-N及COD含量产生了一定的影响.泉眼半径200 m范围内耕地面积与TP、NH₄-N显著正相关,表明小范围内农业活动是泉水N、P污染的主要源头;500 m范围内EC与住宅用地面积显著正相关,表明较大规模人类聚居可能造成泉水离子成分偏复杂.从保护地表饮用泉的角度出发,建议泉眼半径200 m内减少农业活动强度及频率,泉眼半径500 m内控制人口密度及日常生活排污量.     

漓江桂林市区段夏季浮游植物群落特征与水质评价

浮游植物是水生态系统的重要组成部分,其群落结构变化与水体环境条件密切相关,能直接影响水生态系统的功能,是水环境质量优劣的重要指示因子之一。为揭示漓江流域浮游植物群落结构特征及其与水质的相互关系,2012年8月对漓江桂林市区段干流（桂林赵家桥村至桂林王家村）的理化指标及浮游植物的群落组成分布进行了分析研究,并结合水体理化指标和生物指数对漓江水质进行了评价。结果表明,漓江水体高锰酸盐指数、总氮、总磷、氨氮的变化范围依次为1.80-6.20、1.12-2.68、0.022-0.282、0.34-1.73 mg·L-1,其含量在上游变化平稳,到三条支流汇入处大幅增高,最高值均出现在南溪河入口处。共调查到浮游植物7门60属128种,其中硅藻50种（占种类组成的39.06%）,绿藻52种（占40.63%）,蓝藻16种（占12.50%）,裸藻7种（占5.47%）,黄藻、金藻和甲藻各1种（分别占0.78%）。优势种依次为冠盘藻（S. tephanodiscus）、蛋白核小球藻（C. pyrenoidosa）、喙头舟形藻（N.rhynchocephala）、短小舟形藻（N.exigua）、广缘小环藻（C.Bodanica）、四尾栅藻（S.quadricanda）和肘状针杆藻（S. ulna）。浮游植物密度为10.3×10^4-1047.0×10^4ind.·L^-1,平均密度为474.7×10^4 ind.·L^-1,其中密度最小的是赵家桥村,密度最大的是南溪河入口;种类上绿藻门占据多数,密度和优势种分布上以硅藻居多,总体上属于硅藻-绿藻型水体。浮游植物多样性指数Shannon-Wiener指数（H）在1.60-4.27之间,Simpson指数（D）在2.24-12.74之间,水质总体上为清洁-轻度污染。Margalef指数（d）在1.85-4.23之间,Pielou指数（J）在0.40-0.83之间,指数值总体较高,漓江水体中浮游植物群落结构比较稳定,受外界环境的影响较小。漓江干流水质总体上属于Ⅱ-Ⅲ类水体,在支流汇入处理化指标浓度增加,浮游植物多样性指     

Analysis of water quality factors influencing the speciation of inorganic nitrogen using GRA

Based on the water quality data from 2006 to 2008, grey relational analysis (GRA) is used to analyze factors that may have influence on the speciation of inorganic nitrogen in the Chengdu section of middle Min river. The results show that water temperature, changing from 20.2 +/- 2.7, 13.4 +/- 5.7 and 16.8 +/- 5.6 degrees C, is the first restrictive factor for the speciation of inorganic nitrogen; it is negatively correlated with the ratio of total ammonia nitrogen to total inorganic nitrogen contents [m(AN)/m(TIN)] in three different periods of wet season, dry season and year-round. The average pH values for years, in wet and dry periods are 7.6 +/- 0.4, 7.3 +/- 0.3 and 7.8 +/- 0.2, respectively, and have different influences in different seasons. It is the second restrictive factor and positive correlation between pH and m(AN)/m(TIN) in wet season and through the year yet it is the fourth factor in dry seasons. The values of dissolved oxygen (DO), which are 4.6 +/- 1.4, 4.6 +/- 2.4, 4.6 +/- 2.0 respectively, is the third factor and negatively correlates with m(AN)/m(TIN) in third different periods. The chemical oxygen demand (COD) indirectly inhibits the nitrifying bacteria because the DO is depleted in the decomposition of organic matter by heterotrophic bacteria, showing the positive correlation.As the alkalinity can meet the requirement of nitrification in wet season and through the year, it is not restrictive factor. However, it is the second restrictive factor in dry season because of low content of alkalinity inhibiting the growth of nitrifying bacteria.     

串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究

对串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水进行了为期5个月的现场试验研究。结果表明：通过该工艺,污水中的COD、氨氮、总氮和总磷等污染物均得到了有效去除,在进水COD、氨氮、总氮和总磷平均质量浓度为73.19、25.08、48.55、0.55 mg·L-1时,平均去除率依次为65.6%、71.6%、58.7%、86.9%。COD、氨氮和总磷的去除主要发生在第一级生态滤池的进水0～40 cm阶段,而总氮浓度基本呈均匀下降趋势。串联式生态滤池对各污染指标较好的去除效果也证明了其是一种适合农村分散式污水处理、解决农村污水肆意排放的新途径。     

硝化作用微生物的分子生物学研究进展

回顾了硝化作用微生物的分子生物学研究进展 ,主要介绍了硝化作用微生物的种类 ,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌 .这些微生物的系统发育分析表明亚硝化菌的系统发育相对简单 ,而硝化细菌则要复杂许多 .还介绍了在硝化作用微生物生态学研究中应用的分子生物学技术 ,如PCR、变性梯度胶电泳 (DGGE)、原位荧光杂交 (FISH)等 ,以及不同类群细菌中与硝化作用相关的酶类及其基因 .文章的最后还提出了一些研究展望 .图 3参 35