嗜盐菌降解三聚氯氰废水特性

从某地盐场及三聚氯氰工厂采集的水样和泥样中分离得到嗜盐菌10株,细胞呈杆状、球状和弧状. 根据嗜盐菌在废水中的生长状况,选取4株长势良好的嗜盐菌组成复合嗜盐菌,用于三聚氯氰废水动态模拟试验. 对这4株嗜盐菌进行了形态观察、革兰氏染色及各项生理生化指标分析,并与Sherlock微生物鉴定系统(Microbial Identification System, MIS)的结果进行比对,得出这4株嗜盐菌分别属于盐单胞菌属、假单胞菌属和芽孢杆菌属. 通过改变培养条件(如温度,pH和盐度),得出复合嗜盐菌的最佳生长条件:在37 ℃下其最适pH为7～9,ρ(盐)为70～170 g/L,属于中度嗜盐菌. 在复合嗜盐菌最佳生长条件下,动态模拟装置经过72 h的生物降解,系统中氨氮、氰化物和TOC的去除率分别为90.47%,97.62%和97.06%.      

柴达木盆地达布逊盐湖微生物多样性研究

本研究采用高通量测序与传统培养技术相结合的方式研究达布逊湖微生物的多样性。结果显示,达布逊盐湖中的细菌多样性与丰度远高于古菌。高通量测序所得的16SrRNA基因序列分别归属广古菌门(Euryarchaeota),放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。广古菌门序列占原核微生物(细菌与古菌之和)的5.5%,以嗜盐的盐杆菌科(Halobacteriaceae)为主,而属于放线菌门、拟杆菌门、变形菌门和疣微菌门的细菌序列分别占原核微生物的53.0%、25.8%、14.1%和1.6%。定量PCR结果显示,达布逊盐湖水体中的细菌和古菌16S rRNA基因丰度分别为3.27×107和4.35×104拷贝/毫升。培养分离获得的纯细菌菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)。古菌菌株则分别属于盐杆菌科的盐盒菌属(Haloarcula)、盐红菌属(Halorubrum)和盐棍菌属(Halorhabdus)。本研究为青藏高原盐湖微生物资源的开发和利用提供了有利的数据支持。     

嗜盐菌与高盐度废水生物处理研究进展

嗜盐菌指在高盐环境下生长的细菌,它主要生长在盐湖、盐场等浓缩海水中,以及腌鱼、盐兽皮等盐制品上。本文简要介绍了嗜盐菌的分类、形态特征和嗜盐机理。国内外学者采用了不同的工艺研究了高盐度废水生化处理的可行性,研究得出盐度对生物处理系统存在不同的影响,本文综述了盐度对生物处理系统有机物去除率和脱氮除磷效果的影响以及在污泥驯化过程中微生物相、优势菌种和污泥沉降性能的变化;总结了嗜盐菌在高盐度废水生物处理中的应用,为这方面的进一步研究提供参考。     

沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒根际微生物群落结构的影响

生物农药的使用极大地减少了对环境的污染,探究生物农药对致病菌的细菌多样性及群落分布将为后续研究生物农药对致病菌的微生态调控提供理论依据.本研究运用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析比较辣椒健康植株与疫病发病植株根际土壤微生物多样性,以及研究沼泽红假单胞菌PSB06对植株根际土壤的微生物多样性影响,探究沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒疫病的微生态调控机制.结果显示,在第7 d和第14 d的来自同一处理的根际土壤细菌群落多样性变化没有显著差异,辣椒疫病发病植株根际土壤微生物多样性均小于健康植株根际土壤微生物多样性且喷洒沼泽红假单胞菌PSB06发酵液的土样微生物多样性最高;辣椒疫病发病植株根际土壤中放线菌丰度均小于健康植株且喷洒沼泽红假单胞菌菌剂PSB06的土壤中放线菌的丰度最高.辣椒发病植株与健康植株根际土壤中微生物多样性存在显著差异.施用沼泽红假单胞菌可以改善土壤微生物区系,提高土壤微生物群落丰富性以及土壤中放线菌所占的丰度.     

土壤微生物降解石油污染物

调查分析了石油污染程度不同的土壤的嗜油微生物分布状况，通过梯度浓度驯化、半连续紫外诱变、梯度浓度再驯化，建立了一套可操作的嗜油细菌筛选办法，对6株优势菌及其混合菌进行了石油降解率及脱氢酶活性分析测试，得到了3株高效石油降解菌，经初步鉴定分别为假单胞菌属（Pseudomonas)、微球菌属（Micrococcus)、黄单胞Xanthomonas)。     

CO2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构动态变化特征

采用MiSeq高通量测序技术,分析CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构及多样性的动态变化特征.结果表明CO_2注入咸水层后,部分微生物可在极端条件(高温、酸性)下生长.在CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中,微生物菌属种类趋于单一,变形菌门相对丰度最终达到99.77%.优势菌属在群落结构变化过程依次为假单胞菌属,柠檬酸杆菌属及短波单胞菌属.同时,CO_2注入后还存在着芽孢杆菌属,嗜氢菌属,根瘤菌属等微生物群落结构变化过程中特有的微生物菌群;随着CO_2注入时间的延长,香农指数逐渐变小,辛普森指数逐渐变大,表明微生物群落结构变化过程中,细菌多样性显著降低,且变化过程中所发现的芽孢杆菌属、柠檬酸杆菌属、假单胞菌属等菌属均能够促进CO_2在微生物介导的CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中的溶解/沉淀捕获.此外,注入CO_2后香农指数从5.330 2降至1.946 5,表明生物多样性显著减少.研究发现,以上几类菌属对钾、钠长石类矿物以及绿泥石的溶蚀有着积极的作用,同时也促进了方解石、菱铁矿等矿物的生成.反之,CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中矿物溶解或沉淀过程导致的pH的变化,水化学组分中的阴阳离子浓度的变化等,与微生物群落结构变化存在着密切的关系.     

静水压对水库泥水界面脱氮潜力的影响

通过微宇宙模拟实验,结合宏基因测序技术研究了不同静水压条件(大气压、0.2MPa、0.5MPa和0.7MPa)对水库泥水界面微生物群落结构、氮循环功能基因及代谢通路的影响.结果表明:参与氮循环微生物物种数目随静水压增加呈先增加至1227种后减少至1199种,古菌、真菌相对丰度占比随静水压增加分别增加0.002%、0.0006%,细菌占比减少.相较于低静水压,高静水压使微生物群落的生态网络联系更紧密,种间作用更复杂,系统稳定性更强;高静水压通过增强nxrB、narH等功能基因丰度和参与该路径的微生物丰度,来促进反硝化过程,抑制异化性硝酸盐还原作用.且在参与氮循环的微生物中,发现嗜压微生物(变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门等)以及嗜压功能基因(ompH、asd),嗜压基因多存在变形菌门中,嗜压基因丰度随静水压升高先增大后减小.静水压通过改变泥水界面处氮循环有关微生物种群结构以及相关功能基因丰度与参与的代谢路径,来提高水库沉积物脱氮潜力,进而控制水库的富营养化.     

餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物多样性分析

采用PCR-DGGE等分析手段,研究了餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物种群动态变化.结果表明,餐厨垃圾不灭菌而接种的开放式发酵体系中微生物的多样性高于灭菌后接种的非开放式发酵体系,而乳酸产量也是前者高于后者.说明发酵体系中的微生物多样性与乳酸产量有很大的相关性.通过对部分条带的测序可知,餐厨垃圾开放式发酵体系中除含有接种用的嗜淀粉乳杆菌外,还含有很多土著乳酸菌,如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei和Lactobacillus plantarum,以及土著水解菌,如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等,这些土著菌的存在是促进乳酸发酵的重要因素.PCR-DGGE结合技术对于成分复杂的餐厨垃圾中的细菌种群结构的动态变化分析是可行的.     

黄河三角洲盐碱土根际微环境的微生物多样性及理化性质分析

土壤盐碱化是限制全世界农业发展的主要问题.在盐碱土壤上种植盐生植物和耐盐植物可以对盐碱土壤进行脱盐,而盐碱土壤中的微生物对盐生植物和耐盐植物的生长起着重要作用.本研究在盐碱地上选取玉米、棉花、盐地芦苇和盐地碱蓬这4种有代表性的植物,采集土壤样品,探究植物根系与非根系主要细菌群落与土壤理化性质和盐碱土壤微生物多样性的关系.结果表明,盐地碱蓬的根系微生物在一定程度上影响了土壤的pH,土壤中的盐度与土壤营养物质呈明显的负相关关系.所有土壤样品中相对丰度较高的前5个细菌门均为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和酸杆菌门.其中,棉花、芦苇和盐地碱蓬中根系土壤与非根系土壤耐盐菌门存在较大差异,分析高通量测序结果可以得出3种植物根系与非根系土壤中差异较大的耐盐细菌属,如棉花土壤中差异较大的Actinophytocola和Lechevalieria,芦苇土壤中差异较大的Bacillus和Filobacillus,以及盐地碱蓬土壤中的Echinicola.本研究可为盐碱地中接种促进植物生长的微生物提供理论依据.     

嗜热溶胞菌对青霉素菌渣生物减量化试验研究

中国已经成为了世界上抗生素原料药生产的主要国家之一,青霉素菌渣产生量大、不易处理,而且是危险固体废物,为减少其对环境的危害,对其嗜热溶胞菌生物减量化进行了研究,考察了温度及嗜热溶胞菌液含量对其减量化效果的影响。实验结果表明:嗜热溶胞菌能有效提高菌渣胞内有机物的溶出,接种10%嗜热溶胞菌,在50、60和70℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:60℃条件下减量效果最好,SS去除率达到32.47%,SCOD由1 015 mg/L增长到1 714 mg/L,NH_4~+-N增量最高,达2.71 mg/L。接种0%、5%、10%、15%和20%嗜热溶胞菌在60℃下SS、SCOD和NH_4~+-N的结果表明:菌液含量为5%时,SS去除率较高,SCOD最大值达1 726 mg/L,加菌下的NH_4~+-N浓度要高于未加菌下的NH_4~+-N浓度。可见,在适宜的条件下,嗜热溶胞菌对青霉素菌渣具有减量化效果,且在60℃,菌液含量为5%时减量效果最佳。     

Microbial diversity accumulates in a downstream direction in the Three Gorges Reservoir

Organic and inorganic materials migrate downstream and have important roles in regulating environmental health in the river networks. However, it remains unclear whether and how a mixture of materials (i.e., microbial species) from various upstream habitats contribute to microbial community coalescence upstream of a dam. Here we track the spatial variation in microbial abundance and diversity in the Three Gorges Reservoir based on quantitative PCR and 16S rRNA gene high-throughput sequencing data. We further quantitatively assess the relative contributions of microbial species from mainstem, its tributaries, and the surrounding riverbank soils to the area immediately upstream of the Three Gorges Dam (TGD). We found an increase of microbial diversity and the convergent microbial distribution pattern in areas immediately upstream of TGD, suggesting this area become a new confluence for microbial diversity immigrating from upstream. Indeed, the number of shared species increased from upstream to TGD but unique species decreased, indicating immigration of various sources of microbial species overwhelms local environmental conditions in structuring microbial community close to TGD. By quantifying the sources of microbial species close to TGD, we found little contribution from soils as compared to tributaries, especially for sites closer to TGD, suggesting tributary microbes have greater influence on microbial diversity and environmental health in the Three Gorges Reservoir. Collectively, our results suggest that tracking microbial geographic origin and evaluating accumulating effects of microbial diversity shed light on the ecological processes in microbial communities and provide information for regulating aquatic ecological health.     

Microbial flocculant and its application in environmental protection

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｌｏｔｏｆｖａｒｉｅｄｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｄｒｅｄｇｉｎｇｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｓｏｍｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｆｉｅｌｄｉｎｃｌ...     

两相一体式污泥浓缩消化(TISTD)反应器微生物多样性研究

针对课题组开发的两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD),采用16S rDNA、PCR-TGGE等分子生物学技术,对反应器在不同阶段稳态下的内、外反应室中微生物的多样性和种群结构进行了研究.结果表明:TISTD反应器内外反应室中微生物群落均呈现高度的多样性分布,优势菌群明显,群落结构差异性很大,且外反应室较内反应室具有更多的微生物种群数量,外室是水解酸化的场所,污泥在外室经过微生物的水解酸化后进入内室,内室是严格厌氧的产甲烷场所;从反应器运行的不同时期来看,反应器中微生物优势种群呈现一定的差异,随着反应器负荷的改变,微生物的群落结构和种群数量也呈现出明显的演替过程,优势种群的功能地位处在动态变化中.微生物种群之间通过协同和竞争作用,形成了特定生态位的群落结构.研究结果解释了TISTD反应器同时浓缩和消化的工作机理,并为其推广、应用及优化调控提供了理论基础.     

再生水中的Pb对萝卜根际土壤微生物群落结构的影响研究

采用盆栽方法研究再生水、再生水+Pb、清水+Pb处理浇灌萝卜,以清水浇灌为对照对萝卜根际土壤微生物群落的影响进行研究。结果表明:(1)土壤总PLFA含量及各菌群生物量从大到小依次为:再生水再生水+Pb清水清水+Pb。再生水灌溉有利于萝卜根际微生物各类群数量的增加,丰富微生物多样性。用含铅的溶液(再生水+Pb、清水+Pb)浇灌萝卜,可抑制土壤微生物各类群的数量,G-受到的抑制尤为明显。(2)主成分分析表明,再生水灌溉与对照相比,土壤微生物群落结构差异最大。(3)土壤微生物各类群与土壤速效钾、硝酸盐氮含量呈极显著正相关(P0.01),真菌、放线菌与土壤有机质含量,G~+、G~-菌与p H均呈极显著正相关(P0.01)。G~+、G~-与萝卜地下鲜重均呈极显著负相关(P0.01),土壤微生物各类群与地上部分硝酸盐含量、与根冠比呈极显著正相关(P0.01)。     

微生物絮凝剂(MBF)研究策略与技术进展

当前微生物絮凝剂正处于理论研究与产业化交织阶段,文章较全面地综述了本领域研究策略和最新技术进展。研究策略体现出特异、高效、价廉、复合和联用等方向;总结了特异、高效产絮单菌株的筛选、廉价替代培养基的选用、产絮条件的优化等改善MBF应用的技术途径,并着重就近年来与微生物絮凝剂复合或联用的强化技术进行了探讨,包括复合型微生物絮凝剂、MBF与传统絮凝剂的复配、MBF与纳米材料的联用、絮凝微生物固定化技术等。在此基础上指出了微生物絮凝剂今后的发展方向,并提出了建议。     

曝气生物滤池生物量和生物活性的试验研究

采用上流式曝气生物滤池(BAF)处理城市纳污河水,应用脂磷法和TTC-脱氢酶活性法测定填料表面的生物量和生物活性,并得出其随填科高度的变化规律.同时研究了填料高度对溶解性有机物(SCOD)和氨氮去除率的影响.结果表明,曝气生物滤池生物量和生物活性的沿程分布不均匀,沿水流方向生物量和生物活性逐渐减小,进水端约40cm厚的填料集中了生物总量的60%以上,生物总活性的65%以上.有机物浓度对于生物量和生物活性的大小有很大影响,有机物浓度较低时会成为微生物生长的限制因子,导致生物量和生物活性都比较低.生物量和生物活性的大小对污染物的沿程去除率影响较大,74.6%的有机物在进水端40cm厚的填料层内得到降解,而氨氮(NH4 -N)的硝化集中在上层填料层内.     

石油污染土壤微生物群落结构与分布特性研究

针对污染胁迫下土壤微生物群落结构与分布问题,基于PCR-DGGE分析与系统发育树等现代分子生物学分析方法,探讨典型油田区石油污染土壤微生物群落结构特征,污染水平与微生物群落分布的关系.结果表明,污染土壤石油含量的差异是造成微生物群落结构相似度差异的主要因素;微生物群落结构相似性指数与土壤石油污染水平具有显著相关性;随着土壤污染程度的增加,微生物群落的均匀度指数降低,菌属分布不均匀,表现出土壤微生物群落结构和种属的污染胁迫与分异现象;石油污染土壤中存在明显的优势菌属:Gulosibacter、Halomonas、Petrobacter、Methylocystis、Pseudoalteromonas.本研究结果为认识石油污染土壤微生物特性提供基础.     

中条山十八河铜尾矿库微生物群落组成与环境适应性

为了揭示尾矿区重金属污染与微生物群落组成和多样性的关系,本文选择中条山十八河铜尾矿库的水体、底泥以及矿砂为研究对象,比较分析不同生境中微生物群落组成的差异,及其与环境因子的相关性.结果表明,矿砂中微生物群落的丰富度和多样性最大,而水体中微生物群落的丰富度和多样性最小;在门和目水平上均表现出水体与底泥中微生物群落组成相似,而与矿砂的差异较大;8个优势科中只有鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)细菌的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)含量存在显著的正相关关系,而其余7个优势科:柄杆菌科(Caulobacteraceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)、类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)、微杆菌科(Microbacteriaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)和类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)细菌的相对丰度与重金属含量存在显著的负相关关系,表明多数细菌都会受到重金属的抑制,而鞘脂单胞菌科细菌对重金属有较高的耐受性,因此具有修复重金属污染的潜力.     

13C-PLFA分析方法及其在土壤微生物研究中的应用

磷脂脂肪酸（PLFA）是重要的生物标志物之一,能够提供有关微生物群落结构的信息。将PLFA分析与稳定性同位素¹³C示踪技术结合（¹³C-PLFA）,可以指示微生物群落对于环境变化的响应及微生物群落间的相互作用。该技术在土壤生态系统的研究中已得到广泛应用。本文主要基于¹³C-PLFA技术的研究现状,介绍了该技术的原理和分析方法,举例阐述了¹³C-PLFA技术在土壤微生物生态学中的应用,包括植物-土壤系统中碳的微生物利用、外源碳的微生物利用、污染物的微生物降解以及在甲烷氧化菌等特定微生物群体的应用。同时分析了¹³C-PLFA技术在应用中的优缺点,并展望了其未来应用。     

Quantitative analysis of microbial biomass yield in aerobic bioreactor

We have studied the integrated model of reaction rate equations with thermal energy balance in aerobic bioreactor for food waste decomposition and showed that the integrated model has the capability both of monitoring microbial activity in real time and of analyzing biodegradation kinetics and thermal-hydrodynamic properties. On the other hand, concerning microbial metabolism, it was known that balancing catabolic reactions with anabolic reactions in terms of energy and electron flow provides stoichiometric metabolic reactions and enables the estimation of microbial biomass yield (stoichiometric reaction model). We have studied a method for estimating real-time microbial biomass yield in the bioreactor during food waste decomposition by combining the integrated model with the stoichiometric reaction model. As a result, it was found that the time course of microbial biomass yield in the bioreactor during decomposition can be evaluated using the operational data of the bioreactor (weight of input food waste and bed temperature) by the combined model. The combined model can be applied to manage a food waste decomposition not only for controlling system operation to keep microbial activity stable, but also for producing value–added products such as compost on optimum condition.