城市景观水体头孢噻肟耐药菌的β-内酰胺酶类抗性基因接合转移特性

抗生素抗性基因的水平转移是细菌耐药性传播的重要方式.为了解城市景观水体中细菌的抗生素抗性基因水平转移状况,利用从西安市5处景观水体分离得到的216株头孢噻肟耐药菌作为备选供体菌,以大肠杆菌NK5449作为受体菌进行接合试验,测定接合转移频率.采用PCR技术分析可发生接合转移的供体菌株质粒上3种β-内酰胺酶类抗性基因（bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV）和I型整合子整合酶基因（intI）的分布.同时,采用RT-PCR技术确定这些供体菌株中编码外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）和接合转移相关基因（trbC、traA、trbBp、traF、trfAp、traJ、korA、korB、trbA）的mRNA表达情况.结果表明,共筛选出12株可发生接合转移的头孢噻肟耐药菌,分别被鉴定为大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌和维氏气单胞菌,接合转移频率为3.95×10^-8~3.07×10^-3.在这12株供体菌株的质粒上,β-内酰胺酶类抗性基因bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV的检出率分别为58.33%、58.33%、8.33%,I型整合子的检出率为100%.外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）、性菌毛编码基因（trbC）和供受体菌接合配对形成调控基因（trbBp）在这些供体菌中mRNA表达活跃.     

黄河中下游典型抗性细菌及抗性基因污染分布

以黄河中下游某城市段的黄河水体作为研究对象,对其中可培养总细菌、典型抗性细菌［阿莫西林（AMX）抗性细菌、磺胺甲唑（SMZ）抗性细菌］及其对应的典型抗性基因［β-内酰胺类抗性基因（bla_CTX-M）、磺胺类抗性基因（sulI、sulⅡ）］、1种整合酶基因intⅠ1的季节及沿程分布进行调研分析.结果表明,该市黄河流域可培养总细菌、AMX抗性细菌和SMZ抗性细菌受温度与人类活动影响显著,其菌属组成与数量具有明显的时空分布特征,主要以芽孢杆菌属（Bacillus）和假单胞菌属（Pseudomonas）为主.抗性基因丰度随温度降低呈下降趋势,β-内酰胺类抗性基因在总基因中占比高于磺胺类基因,磺胺类基因中以sulI为优势基因.相关性分析表明,Ⅰ型整合子是加速抗性基因传播的重要因素.研究有助于了解该地黄河水体抗性污染现状,可为黄河中下游流域抗性基因风险评估提供理论支撑.     

城市污水处理系统中沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性

耐药性病原菌的出现对人类健康构成潜在威胁. 为揭示耐药性沙门氏菌在城市污水处理系统中的存在和分布特征,从2座城市污水处理厂的不同处理单元中分离得到81株沙门氏菌,采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法考察它们对四环素和磺胺甲恶唑的耐药性. 利用PCR检测方法,分析耐药基因tetA、tetB、sul1、sul2和sul3在耐药沙门氏菌中的分布情况. 结果表明:分离得到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的耐药率分别为53.1%和40.7%,其中大部分菌株同时对这2种抗生素具有耐药性;从氯消毒出水中分离到的沙门氏菌对四环素和磺胺甲恶唑的二重耐药率比原污水中的高30.7%;城市污水中耐四环素和耐磺胺甲恶唑沙门氏菌中主要的耐药基因分别为tetA和sul3,经过污水处理系统之后耐药基因的分布发生了显著变化. 研究表明,污水处理厂的原水和排放水中沙门氏菌的耐药性问题已十分突出,可能对人类健康造成较大的风险.      

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析方法（PARAFAC）及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物（DOM）的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1（λ_Ex/λ_Em=235（290） nm/349 nm）、陆源类腐殖质C2（λ_Ex/λ_Em=250（315） nm/403 nm）、类色氨酸和酪氨酸的混合物C3（λ_Ex/λ_Em=230（275） nm/319 nm）和UVA类腐殖质C4（λ_Ex/λ_Em=240（350） nm/459 nm）.相关性分析表明各个组分之间具有同源性,荧光组分与氮类营养盐和叶绿素a （Chl a）存在显著相关性,说明DOM与氮营养盐迁移转化、藻类活动有关.景观河道DOM中类蛋白类物质含量最多,类蛋白类物质的总荧光强度比例为66.36%~76.84%,类腐殖质荧光强度比例为23.15%~34.74%.在4种污染类型水体中,组分C1和C4含量没有明显差距,组分C2和C3含量差距较大,有机主导型水体中C2含量最大,无机主导型水体C3含量最大.同时分析了水体中DOM的荧光指标和吸收光谱指标,发现各种表观污染类型水体中荧光指数FI、自生源指数BIX均较大,且腐殖化指数HIX小于3.5,腐殖化程度弱,主要为内源;有机主导型水体中吸收系数a₂₅₄最大,芳香性最强.各种类型水体中吸收系数比值E2/E3均小于3.5,E2/E4较大,光谱斜率比值S_R大于1,DOM相对分子量较小,河道水体DOM的来源中内源贡献较大.     

分层型水库水体好氧不产氧光合细菌时空演替特征

好氧不产氧光合细菌（aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB）以多样的群落结构及独特的代谢功能在水体物质循环中扮演着重要角色.基于实时荧光定量PCR及Illumina MiSeq高通量DNA测序技术研究金盆水库水体中AAPB丰度及群落结构时空演替特征,结合冗余分析揭示环境因子对其群落结构影响规律.结果表明,金盆水库水体AAPB丰度（以pufM基因计）变化范围为（6.70±0.43）×10³~（2.69±0.15）×10⁴ copies·mL^-1,最大值出现于10月,且随水深增加而减小.样本主要归为19个属（除未分类菌属外）,优势AAPB菌属包括慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）和甲烷菌属（Methylobacterium sp.）,两者隶属α-变形菌（α-Proteobacteria）,其中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）占比于11月最高,高达60%以上（除10 m外）,此外也发现了以低比例存在的红长命菌属（Rubrivivax sp.）,隶属β-变形菌（β-Proteobacteria）.AAPB不同属间存在较强的互作关系,如红杆菌属（Rhodobacter sp.）与小红卵菌属（Rhodovulum sp.）呈正相关,噬氢菌属（Hydrogenophaga sp.）与慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）呈负相关等.AAPB种群结构组成及分布差异显著,主要受T、TN、NO₃^--N和光照强度影响,且由环境因素综合调控.如10月水深0、5和15 m水体AAPB种群结构受水温（T）、总氮（TN）和总磷（TP）显著影响,12月水深5 m水体AAPB种群结构受光照强度、pH、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chla）显著影响等.研究结果对解析分层型水库水体AAPB丰度和多样性的时空变化特征具有指导意义,并为探索AAPB种群结构的水环境驱动因素提供理论依据.     

MBR污水处理工艺中活性污泥动力学参数测定

缺乏可靠的污泥动力学设计参数是膜-生物反应器（membrane bioreactor,MBR）工艺在实际应用中遇到的主要问题之一.以某座处理城市污水的实际规模MBR工程的好氧活性污泥为对象,采用耗氧速率表征方法,测定计算得到以下动力学参数值：异养菌产率系数Y_H＝0.693、自养菌产率系数Y_A＝0.263、异养菌衰减系数K_dH＝0.108 d^-1、自养菌衰减系数K_dA＝0.089 d^-1、COD最大比去除速率v_mS＝1.94 mg·(mg·d)^-1、COD去除半饱和常数K_S＝34.6 mg·L^-1、氨氮最大比去除速率v_mN＝0.18 mg·(mg·d)^-1、氨氮去除半饱和常数K_N＝1.06 mg·L^-1.以上结果与传统活性污泥法工艺（CAS）中污泥的文献报道值相比,Y_H和K_dH较高,而v_mS和v_mN较低.MBR的高污泥浓度条件可能是导致上述差异出现的主要原因.     

异养硝化-好氧反硝化菌株的分离筛选及复配菌剂对河水的净化效果

从天然河水中富集分离出8株异养硝化-好氧反硝化（HN-AD）菌株.将单菌株根据其自身的种属类别及脱氮性能复配成5种由不同菌株构成的菌剂,优选出脱氮效果最佳的复配菌剂-2,其包括6株菌株,分别为Pseudomonas stutzeri MR1,Pseudomonas sp. MR2,Pseudomonas sp. MR3,Pseudomonas balearica MR4,Klebsiella variicola MR6和Catellibacterium terrae MR8.将复配菌剂-2投加至COD_Cr/TN比分别为20和5的河水中,其对NO₃^--N的去除率分别为87.1%和97.5%,期间无NO₂^--N积累;对NH₄⁺-N去除效果在第1 d分别达到96.6%和57.6%.复配菌剂可以获得对河水较高的反硝化脱氮效率,并可以强化河水中NH₄⁺-N的去除,对实际河水的脱氮净化具有较强的应用潜能.     

密云水库入库河流微生物群落演替对氮素形态转化的影响

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,但近年来,密云水库库区及入库河流中的总氮（TN）浓度呈现连年上升的趋势.以密云水库上游典型入库河流牤牛河为例,考察各形态氮素变化的空间分布规律,并从微生物群落组成和功能预测的视角,解析氮素形态的转化,以期为密云水库的氮污染治理提供科学依据.结果表明,密云水库上游除TN外,其余水质理化指标均满足我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的Ⅱ类标准.入库河流TN浓度显著高于库区（P<0.05）,且以NO₃^--N为主,占比为77.7%~92.9%.半城子水库库区的C/N较高,有助于反硝化脱氮的发生,表现出一定自净能力.牤牛河水体和底质中微生物群落结构具有显著差异,呈现一定的空间分布特征,高NO₃^--N浓度是影响微生物群落结构演替的主要环境因子.牤牛河中存在大量硝化和反硝化功能微生物,反硝化菌相对丰度高于硝化菌,且均呈现出底质略高于水体的特点.牤牛河优势硝化菌和反硝化菌分别为Nitrosopumilus和Pseudomonas.PICRUSt2功能预测结果表明,牤牛河微生物氮代谢以NO₃^--N还原模块为主,且主要发生于水体中;硝化过程的功能基因在水体中的丰度最高,主要为narGH;而参与NO₃^--N还原反应的主要功能基因为底质中的异养反硝化菌（DNRA）所携带的nirBD,而反硝化模块的功能基因主要为nirK.     

汉江流域金水河与淇河潜在硝化速率及硝化功能基因的影响因子

河流是地表连接陆地和海洋生态系统生源要素的关键通道,河流生态系统中包括硝化作用在内的氮转化过程对全球氮循环具有重要影响.本研究选择位于秦岭南坡流域内人为干扰强度低的金水河及人为干扰强度高的淇河进行比较研究,探讨人为干扰强度对河流潜在硝化速率及硝化功能基因丰度的影响.结果表明,同时期的淇河潜在硝化速率显著高于金水河（P<0.05）.金水河和淇河的AOA-amoA基因丰度都显著高于AOB-amoA（P<0.05）,但枯水期淇河的AOB-amoA基因丰度显著高于金水河,金水河与淇河AOA-amoA基因丰度无显著差异.潜在硝化速率与水温、pH、水体NO₃^-和沉积物NO₃^-浓度呈显著正相关（P<0.05）.硝化功能基因丰度与水温、pH、水体及沉积物NO₃^-、NH₄⁺及有机碳浓度相关性显著（P<0.05）.潜在硝化速率与AOA-amoA基因丰度无显著相关性,但与AOB-amoA基因丰度呈负相关.本研究表明人为干扰强度高的河流具有更高的潜在硝化速率及硝化功能基因丰度,潜在硝化速率及硝化功能基因丰度与河流水体及沉积物的理化因子显著相关.本研究对于河流生态系统氮素迁移转化过程有重要意义.     

城市不同类型水体有色可溶性有机物来源组成特征

过去几十年里,我国飞速的工业活动和城市化进程对城市地表水体生态系统产生巨大影响,地表水体水质变化直接影响城市居民用水安全、城市景观维护及城市热点区域碳循环过程.通过2020年6月采集长春市各类水体（城市河流、公园湖泊及水库）共50个样品,结合光谱吸收及三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了各类水体的有色可溶性有机物（CDOM）光学特性、组成特征及潜在来源.结果表明,长春市城市河流DOC浓度显著高于水库水体（t-test,P<0.05）.城市河流水体的CDOM吸收系数a₂₅₄均值显著大于公园湖泊和水库（t-test,P<0.05）,表明城市河流水体中CDOM浓度最高.CDOM光谱吸收斜率S_275-295与光谱吸收斜率比S_R均值均表现为公园湖泊>水库>城市河流（t-test,P<0.001）.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到3个荧光组分,陆源类腐殖酸C1（E_x=260 nm,E_m=452 nm）、微生物作用类腐殖酸C2（E_x=245/290 nm,E_m=388 nm）和类色氨酸C3（E_x=275 nm,E_m=340 nm）.城市河流水体各组分荧光强度均值均显著高于公园湖泊与水库（t-test,P<0.005）,水库水体陆源类腐殖酸C1荧光强度均值显著高于微生物作用类腐殖酸C2和类色氨酸C3（t-test,P<0.005）,城市居民生活污水排放对长春市城市水体,尤其是城市河道中有机碳贡献较大,且该部分有机质中微生物降解潜力强的类蛋白组分贡献率高.因此,应加强城市污水排放管控以有效保障长春市城市水体经济、环境与生态功能的发挥.     

非均匀电场对土壤中基因工程菌的迁移与机理

以克隆有绿色荧光蛋白基因的Rm1021-GFP细菌作为标记细菌,研究了该细菌在非均匀电场作用下在土壤中的运移特征和存活性,分析了其运移机理和影响因素.结果表明,非均匀电场能有效地促进土壤中Rm1021-GFP细菌的运移,电泳、介电泳和随电渗析流迁移是其主要机理,土壤介质、电压梯度和电极反应是其主要影响因素,电极反应对电极附近细菌的存活性有不利影响.     

潜流式人工湿地微生物群落结构及脱氮效果的研究

人工湿地是一种经济有效的处理污水方法,对氮有一定的去除效果。实验主要测定了泗洪潜流式人工湿地芦苇根面及填料表面上氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌的数量分布情况,并初步探讨了人工湿地脱氮效果。结果显示湿地中细菌数量丰富,氮去除效果较好,其中氨氮、凯氏氮、总氮的去除率分别为55.5%,60.1%,53.6%。     

杭州湾北岸奉贤水域大肠菌群和异养细菌的生态分布

通过2004年夏季对杭州湾奉贤水域有关微生物及其环境因子的检测,分析研究该水域大肠菌群、异养细菌的生态分布特征、污染程度及其与环境因子的相互关系。结果表明,该水域均不同程度地受大肠菌群和异养细菌的污染,其中大肠菌群在50~1700/L,属于国家二级海水,呈现近陆断面高于远陆断面的分布特征;异养细菌丰度在2.3×103~1.6×105/mL,应属于中度污染,呈现远陆断面高于近陆断面的分布特征。该水域浮游植物总数量平均值为1043.70×104/m3。通过对环境因子相关性分析发现,大肠菌群和异养细菌总数与叶绿素a有明显的正相关性,其相关系数分别为0.73和0.6179。     

上海市供水管网中异养菌生长水平及相关指标变化

以上海市某水厂实际供水管网为研究对象,对其管网水中异养菌生长水平和其它相关物理、化学指标的变化规律进行了检测分析.结果表明,在所研究供水管段中,悬浮水中所含细菌主要是以有机物为营养的异养菌;随着供水距离延长,悬浮水中BDOC逐渐增加,伴随异养菌数量和浊度呈增加趋势;在研究管段中,悬浮水中各形态氮的变化表明水中存在一定的亚硝化作用,而且亚硝酸盐含量同异养菌具有相同的升高变化趋势;管网水中总磷含量与异养菌数量也随供水距离延长同时增加.     

快速测定水中大肠菌群的方法研究

水质常规监测中,大肠菌群的检测采用的是传统的多管发酵法,由于传统方法费时费力,在水样多及时间紧的情况下,越来越不能满足实际监测的需要,本研究工作旨在建立一种快速检测的新方法,即在初发酵管中加入一定浓度的革兰氏阳性菌抑菌剂和显色剂,直接依据产酸产气及溶液颜色的变化,推算出水样中大肠菌群的含量。通过大量对比实验,最终完成了革兰氏阳性菌抑菌剂种类、浓度和显色剂浓度的确定工作,并用所购菌种进行了对比实验,结果证明,该方法准确性较好,与传统的多管发酵法进行比对,两种方法所测结果经统计学检验无显著性差异。     

无锡市污水处理厂抗生素抗性菌分布与去除特性研究

近年来,污水处理厂已成为环境中抗生素抗性菌的重要来源.本研究利用传统的异养菌培养法对无锡市6座污水处理厂进出水中的5种抗生素(氨苄霉素、红霉素、四环素、卡那霉素、环丙沙星)抗性菌进行调查与分析,并对比了在不同工艺和不同季节条件下抗性菌的去除效果.结果表明,5种抗性菌在污水处理厂进出水中均可检出,进水中抗性菌浓度为103~10~5CFU·m L~(-1),出水中抗性菌浓度为10~2~10~4CFU·m L~(-1),其中,氨苄霉素抗性菌最多,占总异养菌的比例超过50%.污水处理工艺没有选择性去除抗性菌的效果,出水中抗性菌占总异养菌的比例相对于进水有增加趋势.相比其它传统工艺(氧化沟、SBR等),MBR工艺对去除氨苄霉素、红霉素抗性菌表现出一定优势;夏季目标污水处理厂对抗性菌的去除量略多于冬季,且只有环丙沙星抗性菌的去除量表现出显著的季节性差异(p0.05).     

布吉河丰水期总细菌和氨氧化细菌的定性和定量研究

河流中微生物的数量和群落结构能在一定程度上反映水环境状况.氨氧化细菌驱动的硝化作用是氮素转化的主要机制,为了解氮素污染河流中氨氧化细菌的群落组成及数量,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和Real-time PCR技术分析了布吉河丰水期不同断面水样中总细菌和氨氧化细菌的群落结构以及数量变化.结果表明,水样中总细菌(16S rRNA)和氨氧化细菌(16S rRNA)数量变化范围分别为4.73×1010～3.90×1011copies.L-1和5.44×106～5.96×108copies.L-1.冗余度分析表明影响微生物数量和群落结构的水环境因子不同:对于总细菌,与其数量显著相关的环境因子是硝氮(P<0.05),与其群落结构显著相关的环境因子是氮素(三氮)和金属(Mn和Zn)(P<0.05);对于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),与其数量显著相关的是氨氮和Zn(P<0.05),与其群落组成显著相关的是氨氮、Mn和Zn(P<0.05).测序结果表明在布吉河水样中微生物属于变形菌门(Proteobacterium)的Epsilon-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria、Beta-Proteobacteria和Delta-Proteobacteria这4个纲,氨氧化细菌与Nitrosomonas sp.和Nitrosospira sp.属的细菌相似度较高,且Nitrosospira sp.为优势菌属.由于污染影响,布吉河上游和下游微生物群落结构明显不同.     

染料脱色菌的筛选及固定化脱色试验

从印染厂污水中筛选到７株高效脱色菌,其中Ｐｓｅ４、Ｐｓｅ２９两菌在非固定化条件下,分别对１０ｍｇ／Ｌ阳离子桃红ＦＧ、活性艳红Ｋ－２ＢＰ溶液３在染料为唯一碳源、能源时、１２ｄ脱以８０％以上,这２菌都属于公章民菌属,将各菌等量混合进行脱色,没有协同作用,采用凹凸棒粘土颗粒或塑料环为载体固定化脱色菌,能大大缩短反应时间,提高脱色率,凹凸棒颗粒固定化柱在６ｈ即对６０ｍｇ／Ｌ混合染料脱色９１％,是一种具有较     

4种动物养殖场空气中抗生素耐药菌的生物多样性及群落结构

动物集约化养殖场可向空气环境释放大量微生物,包括抗生素耐药菌甚至是耐药致病菌,危害动物和工人健康并污染周边空气环境.针对以上问题,本研究以四环素和红霉素耐药菌为例,对动物养殖场空气颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性以及群落结构展开研究.基于高通量测序技术,对比分析动物舍内与舍外颗粒物,以及粪便样品中抗生素耐药菌的生物学差异,并研究驱动以上差异的关键菌属.结果表明,整体上养殖场空气颗粒物负载红霉素耐药菌的生物多样性高于四环素耐药菌,舍内空气颗粒物负载生物的多样性高于粪便样品.细颗粒物和粗颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性和群落结构均无显著差异.Actinobacteria是导致红霉素耐药菌和其他细菌群落差异的关键菌门之一,Staphylococcus是四环素耐药菌群区别于红霉素耐药菌和全部细菌菌群的关键菌属之一.群落结构研究结果显示,四环素和红霉素耐药菌的优势菌群和群落结构没有显著差异.但粪便和空气颗粒物负载生物的群落结构在属水平上差异显著,优势菌门也有所不同.本研究结果将为准确评估动物养殖场空气环境中抗生素耐药菌污染现状及其生态风险提供基础数据.     

东湖氮循环细菌分布及其作用

用最大可能数法测定东湖不同水期水体及底泥中亚硝化、硝化、反硝化和氨化细菌的分布,并分析其作用.结果表明,水体中亚硝化菌的最大可能数丰水期最高,平水期居中,枯水期最小;硝化菌丰水期小于其他2期,而反硝化、氮化细菌均是平水期最高、丰水期次之,枯水期最小.底泥中亚硝化菌n(MPN)丰水期高于另2期,硝化菌枯水期最高,而反硝化菌枯水期低于其它2水期,氮化细菌无差别.对比水相、泥相发现,亚硝化菌丰水期、枯水期泥相均大于水相(p<0.01),平水期无差别.硝化菌在平水、丰水2期的水相中占优势,枯水期差别不大反硝化菌n(MPN)仅在平水期泥相占优势,氨化细菌2相中无差别.氮循环细菌的分布及微环境的差异,促进了有机氮的分解、氮态氮的硝化和挥发及硝酸盐的反硝化作用.研究还发现,水体、底泥中反硝化细菌和氨化细菌1g[n(MPN)]与其气体截流量之间有显著相关(p<0.001),且不同水期产气量不同(p<0.05),表明氨化作用和反硝化作用随水期变化较大.氨化作用可将有机氮转化为铵和氨,促进水体及底泥中的氮以气态氨的形式挥发;反硝化作用将硝酸盐转化为N₂O、N₂,促进氮素释放.