产脲酶细菌矿化修复Cd和Pb污染土壤效应和机制

为了修复重金属污染土壤,保障蔬菜品质安全,利用产脲酶筛选培养基从重金属污染生菜根际土壤中筛选产脲酶细菌.通过溶液吸附和土壤静置培养试验研究功能菌株对Cd和Pb的固定钝化机制;利用水培试验研究功能菌株对不同品种蔬菜生长及吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从生菜根际土壤中共分离到10株产脲酶细菌,其中菌株Microbacterium foliorum CH6和Bacillus thuringiensis N3的产脲酶能力（分别为62.6,59.6mS/（cm·min））和吸附钝化Cd和Pb （84.6%~91.3%）的能力最高.扫描电镜-能谱、傅里叶红外光谱和X衍射分析表明,菌株CH6和N3能够通过细胞壁吸附和诱导重金属成矿反应,降低溶液中的Cd和Pb含量.土壤静置试验表明,与不接种菌株对照相比,菌株CH6和N3均能降低土壤中可交态Cd和Pb （46.3%~66.7%）的含量,增加碳酸盐结合态及残渣态Cd和Pb （40%~95.4%）的含量.砂培试验表明,菌株CH6和N3均能显著降低生菜、上海青和空心菜可食用部分中Cd （39.2%~81.4%）和Pb （27.4%~82.3%）的含量.产脲酶细菌CH6和N3能够矿化土壤中的Cd和Pb,降低土壤中重金属有效态含量,阻控生菜、上海青和空心菜对Cd和Pb的吸收.     

产脲酶细菌矿化修复Cd和Pb污染土壤效应和机制

为了修复重金属污染土壤,保障蔬菜品质安全,利用产脲酶筛选培养基从重金属污染生菜根际土壤中筛选产脲酶细菌.通过溶液吸附和土壤静置培养试验研究功能菌株对Cd和Pb的固定钝化机制;利用水培试验研究功能菌株对不同品种蔬菜生长及吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从生菜根际土壤中共分离到10株产脲酶细菌,其中菌株Microbacterium foliorum CH6和Bacillus thuringiensis N3的产脲酶能力（分别为62.6,59.6mS/（cm·min））和吸附钝化Cd和Pb （84.6%~91.3%）的能力最高.扫描电镜-能谱、傅里叶红外光谱和X衍射分析表明,菌株CH6和N3能够通过细胞壁吸附和诱导重金属成矿反应,降低溶液中的Cd和Pb含量.土壤静置试验表明,与不接种菌株对照相比,菌株CH6和N3均能降低土壤中可交态Cd和Pb （46.3%~66.7%）的含量,增加碳酸盐结合态及残渣态Cd和Pb （40%~95.4%）的含量.砂培试验表明,菌株CH6和N3均能显著降低生菜、上海青和空心菜可食用部分中Cd （39.2%~81.4%）和Pb （27.4%~82.3%）的含量.产脲酶细菌CH6和N3能够矿化土壤中的Cd和Pb,降低土壤中重金属有效态含量,阻控生菜、上海青和空心菜对Cd和Pb的吸收.     

重金属固定细菌调控土壤铁氧化物阻控小麦Cd吸收效应

铁氧化物因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,是修复重金属污染农田良好的钝化剂.采用盆栽试验,研究重金属固定细菌Bacillus megaterium N3、Serratia liquefaciens H12和菌株N3联合H12对郑麦3号（Triticum aestivum L.,ZM-3）吸收Cd的影响,同时测定不同处理对小麦根际土壤铁氧化物含量、铁氧化细菌相对丰度、黏土颗粒矿物组成、团聚体组成和pH的影响.结果表明,功能菌株N3和H12以及N3联合H12均能显著（P<0.05）提高小麦籽粒的干重（36.5%~75.3%）,显著（P<0.05）降低小麦籽粒中Cd（30.2%~84.9%）的含量.此外,相比单独施用菌株N3或者H12,施用复合菌剂N3+H12具有更强的阻控郑麦3号吸收Cd的能力.复合菌剂N3+H12主要通过提高郑麦3号根际土壤：①pH值（由6.74升高到7.08）;②Fe氧化物（67.9%）和针铁矿含量;③铁氧化细菌的相对丰度（披毛菌属和纤发菌属）和④小粒径（<0.25 mm）团聚体的含量来降低小麦根际土壤中有效态Cd的含量,进而阻控郑麦3号对Cd的吸收.本研究结果为利用重金属固定细菌修复重金属污染农田提供理论依据和技术支撑.     

铅锌尾矿重金属耐受细菌分析和质粒检出率

利用含不同铅锌浓度的重金属选择性平板,对堆积时间为20a的铅锌尾矿中细菌重金属耐受性特征进行分析,并对其质粒检出率进行测定,为深入了解细菌对重金属的适应机理提供理论依据。实验结果显示:尾矿中重金属(Pb、Cu、Co、Cd)总量及EDTA提取态含量均显著性地高于对照土壤,而可培养细菌的数量要极显著性地低于对照土壤。尾矿与对照土壤均有一定的重金属耐受细菌群体,但总体上,铅锌尾矿重金属耐受性细菌数量要略多一些。耐锌细菌的质粒检出率分别为74.07%(尾矿)和70.59%(对照),耐铅细菌的质粒检出率分别为93.1%(尾矿)和90.3%(对照),尾矿土壤耐性细菌质粒的检出率要高于对照土壤。     

水田土壤细菌群落对不同重金属污染水平的响应分析——以A县为例

重金属污染问题长期存在于土壤环境中,并对土壤细菌群落结构造成了较大影响,从而引起了广泛的研究.本文选取水田土壤为测试样本,通过高通量测序技术和土壤性质化验对样本进行处理,采用Spearman相关性分析等统计分析方法对不同重金属污染水平下的水田土壤细菌群落进行结构和多样性分析.结果显示,研究区内土壤样点的重金属污染水平可被划分为4个等级,其中,轻度重金属污染水平(LL)区域土壤细菌群落的多样性指数总体上显著低于其他区域,即轻度污染的环境将降低该区域的细菌群落多样性.Nitrospira和Candidatus_Solibacter等菌属在重度重金属污染水平(SL)区域中显示出较强的重金属耐受性.Proteobacteria、Firmicutes和Gemmatimonadetes等菌门在不同等级重金属污染水平区域中表现出一定的耐受性.此外,土壤含水量(SWC)、酸碱度(pH)、速效磷(AP)、有效钾(AK)、总氮(TN)、有机质(OM)、铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)和锌(Zn)等土壤环境因子与细菌群落结构存在显著相关性(p0.05).因此,应该尽快开发利用这些具有重金属耐性和生物修复功能的微生物,为粮食作物的健康生长提供适宜的土壤环境.     

产多胺细菌阻控空心菜富集Cd和Pb效应

通过产多胺筛选培养基,借助超高效液相色谱技术,本研究从重金属污染农田空心菜根际土壤中筛选具有钝化重金属的产多胺细菌,并通过水培试验研究功能菌株对空心菜生长、多胺含量和抗氧化酶活性以及Cd和Pb吸收的影响.结果显示,从空心菜根际土壤中共分离到9株高产多胺的细菌菌株,其中Enterobacter bugandensisYX6能够分泌精胺和亚精胺,Klebsiellaquasivariicola YX8能够分泌腐胺.在LB培养基中,菌株YX6和YX8对Cd和Pb吸附去除率均大于80%.水培试验表明菌株YX6和YX8能够显著提高空心菜地上部和根部多胺（29.3%~180%）的含量以及可食用部分超氧化物歧化酶（18.5%-42.7%）和过氧化物酶（46.2%~100%）的活性,进而显著提高了空心菜地上部（21.2%~40.9%）和根部（43.3%~68.2%）的干重,同时降低了空心菜地上部和根部Cd（45.8%~69.5%）和Pb（42.4%~63.6%）的含量.产多胺细菌E.bugandensisYX6和K.quasivariicola YX8不仅能够提高空心菜生物量和抗氧化酶活性,还能低空心菜对Cd和Pb的吸收,为重金属超标农田安全利用和减少蔬菜中的重金属含量提供菌种资源.     

土地整治对盐碱土壤细菌群落动态和组装的影响分析

了解土地整治对盐碱土壤细菌群落的影响对认识盐碱地生态特征和推动生态修复具有重要意义.以黄河三角洲盐碱土壤为研究对象,利用Illumina高通量测序技术,测定土地整治区与非整治区土壤细菌群落结构差异,并分析了土壤环境变量、空间因子和土地整治行为对细菌群落结构的相对贡献,探讨了土地整治对细菌群落组装和细菌群落功能的影响.结果表明：土地整治区仅有Shannon多样性指数显著高于非整治区.土地整治区与非整治区的细菌群落结构存在显著差异,通过LEfSe分析确定了细菌群落中的生物标志物,这些生物标志物在土地整治区大多与氮循环过程相关,在非整治区则大多表现出对有机污染与重金属污染的耐受性.空间距离效应分析表明土地整治有利于减弱空间因素对细菌群落结构的影响.中性群落模型分析结果显示土地整治区细菌群落的拟合程度更高,表明具有更高的迁移能力.方差分解分析表明环境变量单独解释部分对细菌群落结构变异的贡献率最大（15.50%）.细菌功能预测结果表明土地整治区土壤氮循环相关功能显著增强,在非整治区碳降解活动更为活跃.总之,土地整治对细菌群落具有显著影响,降低土壤环境的空间异质性,并能够有效改善细菌群落功能.因此...     

新乡市镉污染土壤细菌群落组成及其对镉固定效果

重金属污染土壤中具有丰富的微生物群落组成,为生物修复提供了微生物资源.本研究以新乡市某电池厂周边Cd污染土壤为研究对象,采用高通量测序和平板分离方法分析其细菌群落组成.传统培养方法表明新乡市重金属污染土壤细菌由厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门这4个门,芽孢杆菌属、节杆菌属和根瘤菌属等30个属组成;高通量测序表明,其由变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等25门及400属组成.相较于培养方法,高通量测序群落组成更为丰富.基于高通量测序的分子生态网路分析表明其关键细菌分别为Arthrobacter、Marmoricola、Nocardioides、Ferruginibacter、Flavitalea、Nitrospira和Lysobacter等组成.对分离的159株可培养菌株进行Cd摇瓶吸附实验,结果表明Aneurinibacillus、Arthrobacter和Bacillus等11个属的30株菌具有较好地固定效果.效果验证实验表明,Ochrobactrum sp. 1-6、Bacillus sp.2-11和Pseudomonas sp.1-9等6株高效菌株能提高青菜(鸡毛菜)生物量、降低青菜不同组织中的Cd含量.本研究为新乡市重金属污染土壤修复提供菌种资源,同时为重金属污染土壤细菌群落和功能提供参考依据.     

鄱阳湖湿地细菌群落多样性和可培养细菌功能基因丰度

鄱阳湖湿地中蕴含着丰富的微生物资源,参与并维持着湿地生态系统的物质循环和稳定.为探明鄱阳湖湿地土壤细菌分布规律,分析可培养细菌群落结构和功能特征,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析了鄱阳湖湿地土壤全部细菌（AW）和湿地外围周边土壤全部细菌（AS）群落结构多样性特征;又结合可培养方法和qPCR功能基因芯片技术,分析了湿地可培养细菌（CW）和湿地外围周边土壤可培养细菌（CS）功能基因丰度差异.研究发现鄱阳湖湿地土壤细菌多样性低于湿地外围周边土壤细菌,变形菌门和酸杆菌门是两种土壤环境中共有的细菌优势菌门,放线菌门、厚壁菌门、绿弯菌门和热脱硫杆菌门也是存在于两种土壤中的主要菌门,但相对丰度均差异显著;网络分析显示湿地土壤较周边土壤细菌网络结构更简单.采用可培养方法获得的不同采样点土壤细菌群落多样性差异不明显.但湿地土壤可培养细菌功能基因的拷贝数高于周边土壤,其中参与氮循环的UreC基因和参与碳固定的acsE基因在两种土壤可培养细菌中相对丰度较高.研究结果可为深入挖掘调控、维持湿地土壤养分循环和促进鄱阳湖湿地生态系统功能稳定性的潜在有益微生物提供理论依据.     

重金属污染农田生菜根际重金属固定细菌群落组成及其阻控效应

为了了解高含量重金属对蔬菜根际土壤可培养细菌和重金属固定细菌群落的影响,发掘其中的微生物资源,从河南省新乡市郊区采集一份高含量重金属污染(HY)和一份低含量重金属污染(DK)意大利生菜根际土壤,通过可培养分离技术和溶液吸附实验比较其重金属固定细菌的群落差异,通过水培实验研究功能菌株对生菜生长和富集Cd和Pb的影响.从HY和DK样品中各分离出400株细菌:HY样品中的400株细菌隶属于3门14属,其中β-Proteobacteria是优势门,而DK样品中的400株细菌隶属于4门30属,Firmicutes是优势门.HY样品中的400株细菌中有146株细菌对Cd和Pb的吸附率均大于80%,Brevundimonas、Serratia、Arthrobacter和Pseudarthrobacter为主要的属.而DK样品中的400株细菌中有44株细菌对Cd和Pb的吸附率均大于80%,Bacillus为主要的属.与不接菌对照相比,重金属固定细菌Serratia liquefaciens HY-22、Bacillus thuringensis HY-53和Acinetobacter lwoffii HY-157均能显著提高意大利生菜和花叶生菜根部(7. 5%～77. 6%)和地上部(15. 4%～67. 2%)干重,降低意大利生菜根部和地上部Cd(38. 7%～66. 6%)和Pb(34. 7%～62. 5%)的含量,此外Bacillus thuringensis HY-53能够使意大利生菜和花叶生菜新鲜叶片中Cd和Pb的含量达到食品安全国家标准.研究结果为Cd和Pb污染农田的修复和农作物的安全生产提供菌种资源和理论依据.     

污水回用中主要病原菌解析及其紫外消毒效应

本研究以污水处理厂二级出水中的微生物为研究对象,通过454焦磷酸测序技术分析其群落结构组成,揭示了主要病源菌的种类和比例;通过培养法、q PCR、Q-RT-PCR这3种方法分析紫外剂量为60 m J·cm-2时对指示菌大肠杆菌和典型病原菌沙门氏菌及分枝杆菌的去除特性.结果表明,二级出水中共有11种病原菌,主要为梭菌属(2.96%)、弓形杆菌属(0.82%)和分枝杆菌(0.36%).60 m J·cm-2剂量的紫外消毒可以有效去除99.9%可培养的大肠杆菌和沙门氏菌,对可培养分枝杆菌的去除率不足90%.但是,该剂量紫外消毒对活性大肠杆菌、沙门氏菌和分枝杆菌的去除率较低,Q-RT-PCR检测方法可以较准确评价微生物的存活状态.60 m J·cm-2紫外剂量会导致大量病原菌进入具有活性但不可培养(VBNC)状态,需结合其他深度处理工艺进一步去除活性病原菌以保障污水回用的安全利用.     

微生物在土壤中迁移物化参数的确定

以甲基叔丁基醚高效降解菌Chryseobacterium sp.A-3为研究对象,对污染场地生物修复中微生物在土壤中迁移的重要相关物化参数做了详细的描述和实验研究,包括土壤物性参数以及微生物在土壤中的吸附等温参数、吸附动力学、有效扩散系数和生长项系数.结果表明,微生物在土壤中的吸附等温线可与Freundlich方程很好地拟合,相关性达到99.5%,指数常数为1.1,该指数常数在统计上与1差别不大,因此可以用线性方程来描述平衡吸附过程.实验测得该菌在砂质壤土中的平衡吸附系数为0.98 mL/g.滞膜理论能够预测土壤中微生物的动力学吸附行为,同时也说明吸附过程是可逆的,得到土壤中微生物吸附的动力学参数,即可逆吸附常数为0.004 s-1,可逆解吸常数为0.002 s-1.膜池理论与分形理论分析得到微生物在土壤中的扩散系数为3.66×10-6 cm2/s,有效扩散系数为5.18×10-7cm2/s.通过对微生物降解甲基叔丁基醚过程进行拟合得到微生物的最大比增长速率为0.01 h-1,基质半饱和常数为134 mg/L以及细胞得率为0.33.本研究所提出的微生物在土壤中物化参数的确定方法可普遍应用于实验室和现场的微生物...     

羟胺对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的竞争性选择

有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)是实现稳定短程硝化的关键.使用运行方式为厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)的SBR反应器,探究羟胺(NH_2OH)对氨氧化菌(AOB)和NOB的竞争性选择.在混合液NH_2OH浓度分别为3 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1)条件下采用不同处理频率观察短程硝化的启动情况.结果表明,每2个周期投加1次混合液浓度为5mg·L~(-1)的NH_2OH时,亚硝态氮积累率(NAR)在6 d内从0.1%增长到57.4%,并保持在(62.0±4. 6)%至实验结束;通过分析第6 d的典型周期中可以看出:好氧阶段结束时,氨氮浓度由26. 05 mg·L~(-1)降至8. 06 mg·L~(-1),同时生成9.02 mg·L~(-1)的亚硝态氮和6.70 mg·L~(-1)的硝态氮;AOB最大活性(rAOB)与NOB最大活性(rNOB)的比值从第1 d的1.05增长到第9 d的4.22;通过进一步qPCR分析可以看出:实验第9 d时, AOB与NOB丰度分别下降至处理前的30. 2%和19. 1%.因此,基于NH_2OH对AOB和NOB的竞争性选择有望为城市污水短程硝化的快速启动提供可能.     

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。     

Type 0092丝状菌污泥微膨胀在短程硝化中的实现

利用Type 0092丝状菌不易引发污泥恶性膨胀的特点,本实验采用实际生活污水,以SBR反应器接种短程硝化污泥,考察了短程硝化状态下启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀的特性,研究了系统启动与维持期间的污泥沉降性能、亚硝酸盐积累率(NAR)、污染物去除特性以及污泥菌群结构变化情况.结果表明控制DO为0. 3～0. 8 mg·L~(-1),F/M(以COD/MLSS计)=0. 24 kg·(kg·d)~(-1),按照交替缺氧/好氧模式运行(单周期3次,缺氧∶好氧=20 min∶60 min),能够启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀与短程硝化耦合,系统SVI值维持在180 m L·g~(-1)左右,NAR一直维持在99%左右,COD和TN去除率能够分别提高约13%和5%,相较于传统全程硝化非微膨胀状态曝气量能节省约62. 5%.当交替缺氧/好氧模式变为单周期交替6次,缺氧∶好氧=10 min∶30 min,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性会恢复,使短程硝化被破坏;低溶解氧、交替缺氧/好氧、低负荷是实现Type 0092丝状菌污泥微膨胀的关键因素,当负荷(以COD/MLSS计)大于0. 25 kg·(kg·d)~(-1)时,仅靠低溶解氧和间歇曝气无法维持污泥微膨胀状态.     

自然水体中铁-锰氧化细菌的研究

通过在河流中悬吊自行设计的载玻片架,获取了具有由铁-锰氧化细菌产生的特异的铁锰氧化物结构的生物膜,设计了4种培养基,采用2种不同的细菌分离方法,对生物膜上的铁细菌进行分离,应用荧光X射线分析仪(XRF)分析了分离菌株产物的化学元素组成,并对分离菌株的铁锰氧化形态进行了观察.研究发现,铁细菌2号培养基为合适的分离培养基;采用平板涂布法分离出的2株氧化铁和锰的细菌,经系统发育地位的分析确定为纤发菌属;对运动纤发菌的产物分析确定无定形铁和锰为其主要金属元素;形态观察确定霍氏纤发菌呈树枝状鞘结构,而运动纤发菌呈蛛网状鞘结构.采用原位培养法分离出1株具有独特铁锰氧化物结构的细菌,经基因序列比对,确定为丛毛菌属.该实验获得的3株铁-锰氧化细菌的序列为设计针对于自然水体中的铁-锰氧化细菌FISH探针及PCR引物提供了关键数据.     

厌氧氨氧化微生物研究进展

厌氧氨氧化技术是近年来发展起来的新型生物脱氯技术。在这一过程中主要作用细菌是厌氧氨氧化菌。目前越来越多的学者开始研究厌氧氨氧化菌,这对于厌氧氨氧化技术发展与推广具有重要的意义。文章从目前厌氧氨氧化菌研究进展的角度,综述了目前发现的厌氧氨氧化菌种类,结构和部分结构的功能。以期待对工艺控制有所帮助。     

对一株海洋发光细菌保存方法的探究

从乌贼体表及内脏中提取一株海洋发光细菌,进行分离、纯化。通过四种不同保存方法对该株发光菌进行保存,测定了发光菌在存活期内的相对发光强度,探讨了最佳保存方法,比较发现:低温甘油法可在短期内替代条件苛刻的冷冻干燥法,可保存至少一年,沙土管保存法发光菌复苏效果差,不适宜保存发光菌,常温石蜡保存在实验室条件下可短期保存半年。     

吡啶降解菌中质粒的功能探讨

为了探讨吡啶降解菌质粒的特性及其与降解的关系,对降解吡啶的2株细菌Paracoccus sp.BW001及Shinellazoogloeoides BC026进行了质粒提取和脉冲电泳实验,确定BW001含有2个190～245kb的大质粒和1个4.5～5.0kb的小质粒,而BC026含有至少3个超过200kb的大质粒.通过高温-SDS法对含有质粒的2株菌进行质粒消除实验,发现质粒消除后的细菌不再降解吡啶,推测降解吡啶的基因可能存在于质粒上.通过电转化将Paracoccus sp.BW001的质粒转入E.coli5α中,发现转化后的菌株具有耐受吡啶的特性.     

应用解蛋白菌生物预水解剩余污泥

本文比较了解蛋白菌——地衣芽孢杆菌在不同接种比(0.17%、0.66%、1.16%和1.65%,以TS比计)条件下,生物菌剂预水解对剩余污泥液化效果和脱水性能的影响规律.结果表明,以地衣芽孢杆菌为接种物进行生物预处理,可以促进污泥胞内物质的溶出,同时促进污泥中蛋白质的溶出和降解,但污泥的脱水性能会有所劣化.发现地衣芽孢杆菌的接种比为1.16%时,溶解性有机物的累积溶出量达到最大值,而继续提高接种比并不会增加溶解性有机物的累积溶出量;同时,在该接种比下,经过129 h的生物预处理,蛋白质与挥发性固体的比值达到最低,为初始值的72%,表明蛋白质的降解量达到最大值.但经过129 h生物预处理,污泥的模化CST值上升为初始值的2倍左右,经过生物预处理后污泥的脱水性能劣化.