石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.     

处理含酚废水曝气生物流化床中丝状菌种群结构的解析

应用曝气生物流化床反应器(ABFT)处理含酚废水,随着进水ρ(苯酚)由100 mg/L提高到400 mg/L,苯酚的去除率稳定在100%左右,且苯酚的去除主要发生在4个反应池中的第一池. 利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交(FISH)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对反应器内微生物种群进行分析. 扫描电镜结果表明,随着反应器进水ρ(苯酚)的提高,填料生物膜微生物逐渐演变为以丝状菌为主. 针对SSU rRNA的荧光原位杂交结果表明,反应器内丝状微生物主要为真菌. 分别对细菌和真菌的16S rDNA和18S rDNA 进行PCR-DGGE分析,结果表明,反应器内主要的苯酚降解菌为克氏地霉(Geotrichum klebahnii),同时存在发硫菌等丝状细菌. 聚类及多样性分析表明,苯酚对微生物种群表现出很强的选择性.      

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

降解石油丝状真菌的筛选及其降解特性

从大庆石油污染土壤中分离得到14株石油降解丝状真菌,用以筛选可高效降解石油的菌群. 经过ITS(转录间隔区序列)分析,其中9株属于镰孢霉属(Fusarium sp.),2株属于黄白生丛赤壳菌属(Bionectria sp.),另外3株分别属于葡萄穗酶菌属(Stachybotrys sp.)、曲霉属(Aspergillus sp.)和雅致放射毛霉属(Actinomucor sp.);在固体培养基中各菌株的生长速率差异显著(P<0.01). 不同菌株能够特异降解不同的石油组分. 将筛选的优势菌株组成2个菌群,菌群1由菌株3、D2、D3和D52组成,菌群2由菌株3、6、D2和D3组成,分别考察单菌和2个菌群对原油的降解效果,结果表明:菌株原油降解试验30d后,单菌菌株D52对原油去除率最大,为64.25%;菌群1和菌群2对原油的去除率较高,分别达到74.55%和72.64%,可以考虑用于污油生物修复治理的工程菌群开发研究.      

Bacillus sp.处理含锑废水试验研究

利用某芽孢杆菌属微生物(Bacillus sp).对锑矿选矿废水进行了处理。研究微生物的接种量、作用时间、温度、体系pH值等对废水中Sb的去除效果的影响。结果表明:作用时间4 d、微生物接种量为5%、处理体系pH为2、最佳处理体系温度为30℃时,效果最佳,对废水中Sb的去除率达到99.75%,处理后废水中Sb的浓度由122.21 mg/L降低至0.30 mg/L,出水Sb浓度低于湖南省地方标准排放限值0.50 mg/L。     

Degradation of pyrene by immobilized microorganisms in saline-alkaline soil

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is very difficult in saline-alkaline soil due to the inhibition of microbial growth under saline-alkaline stress. The microorganisms that can most effectively degrade PAHs were screened by introducing microorganisms immobilized on farm byproducts and assessing the validity of the immobilizing technique for PAHs degradation in pyrene-contaminated saline-alkaline soil. Among the microorganisms examined, it was found that Mycobacterium sp. B2 is the best, and can degrade 82.2% and 83.2% of pyrene for free and immobilized cells after 30 days of incubation. The immobilization technique could increase the degradation of pyrene significantly, especially for fungi. The degradation of pyrene by the immobilized microorganisms Mucor sp. F2, fungal consortium MF and co-cultures of MB+MF was increased by 161.7% (P < 0.05), 60.1% (P < 0.05) and 59.6% (P < 0.05) after 30 days, respectively, when compared with free F2, MF and MB+MF. Scanning electron micrographs of the immobilized microstructure proved the positive effects of the immobilized microbial technique on pyrene remediation in saline-alkaline soil, as the interspace of the carrier material structure was relatively large, providing enough space for cell growth. Co-cultures of different bacterial and fungal species showed different abilities to degrade PAHs. The present study suggests that Mycobacterium sp. B2 can be employed for in situ bioremediation of PAHs in saline-alkaline soil, and immobilization of fungi on farm byproducts and nutrients as carriers will enhance fungus PAH-degradation ability in saline-alkaline soil.     

处理乙硫醇废气生物滤池中微生物的初步鉴定

生物滤池是废气生物处理的主要技术之一 ,其生物相包括细菌和真菌 .对于疏水性有机物质 ,真菌具有更高的处理效率 ,而且真菌对环境的适应性也比细菌强 .本研究采用生物滤池处理含乙硫醇废气 ,通过对生物滤池填料上附着的微生物进行分离鉴定表明 ,初步判定分离出的菌株分别为常现青霉、宛氏拟青霉、文氏曲霉和顶孢头孢霉 .     

矿物油污染土壤中芳烃组分的生物降解与微生物生长动态

以石油污染土壤中分离的细菌和真菌为供试微生物,研究不同微生物组合对矿物油芳烃组分降解及降解率与微生物生长间的关系.将不同组合的微生物接种到加有柴油浓度为1 000mg/L的液体培养基中,25～30℃经摇床连续培养100d.于0～60h内连续取样,进行微生物生长动态检测;于5～100d定期取样,研究微生物生长状况与矿物油降解率动态变化.同时,以草甸棕壤(0～20cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,以灭菌培养基为非生物降解对照.结果表明,试验前期(约20d)外源菌的降解效果优于土壤微生物,试验中、后期,土壤微生物降解优势增大且保持持续.试验结束时,土壤微生物处理的液体培养基中芳烃降解率最高达79.24%,显著高于其它3组处理.     

Influence of temperature on the characteristics of aerobic granulation in sequencing batch airlift reactors

Aerobic granular sludge was cultivated in sequencing batch airlift reactors(SBAR) at 25,30,and 35°C,respectively.The effect of temperature on the granules characteristics was analyzed and the microbial community structures of the granules were probed using scanning electron microscope(SEM) and polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis(PCR-DGGE).The results showed that 30°C is optimum for matured granule cultivation,where the granules had a more compact structure,better settling abili...     

Simultaneous removal of hydrogen sulfide and toluene in a bioreactor: Performance and characteristics of microbial community

We investigated the correlation between performance and the bacteria community composition by H2S and toluene co-treatment. Operation of the bioreactor was divided into four stages, in which the inlet concentration of toluene and H2S were gradually increased. In Stage I, toluene was the sole target compound with an average removal e ciency of 86.49%. After adding H2S in Stage II, removal e ciency of toluene decreased immediately and recovered gradually to 85.96%. When the inlet concentration of toluene and H2S was increased in Stage III and Stage IV, respectively, the average removal e ciency for toluene increased continuously from 86.31% to 87.24%. The elimination capacities of toluene increased with increasing inlet loading rates of toluene and H2S. Results of the PCR-DGGE analysis showed a turnover growth and decline of the microbial populations in the bioreactor. In Stage I, the dominant toluene-degrading bacteria mainly contained Pseudomonas sp. strain PS+ and Hydrogenophaga sp. In Stage IV, however, the dominant toluene-degrading bacteria was aciduric bacteria (Clostridium populeti). The dominant microbial community in the bioreactor enhanced the elimination capacity of toluene, and adding H2S changed the environment of microbial growth, thus resulted in an evolution of dominant microorganisms. Analyses of microbial community and their activities provides valuable information to e ciently enhance simultaneous removal of toluene and H2S in the bioreactor.     

利用PCR-DGGE技术指导高温油藏中功能微生物的分离

采用PCR-DGGE技术对高温油藏的微生物群落进行了多样性分析,并将得到的信息用于指导油藏微生物的分离.本研究通过PCR-DGGE技术对油藏水样中DNA的16S rDNA V3、V8、V9 3个高可变区的扩增产物进行了比较,确定采用可得到更多微生物多样性信息的V9区引物进行PCR扩增,优势条带序列分析表明,在高温油藏中存在的微生物与GenBank数据库中α,β,y-变形杆菌和芽孢杆菌的序列相似性最高.利用多元细菌培养技术,以序列信息为指导,采用富集培养、直接培养和特殊培养的方法,从水样中分离出5株高温菌(而传统分离方法只能获得3株),其中3株高温解烃菌分别属于Bacillus属、Geobacillus属和Petrobacter属,它们能够在55℃以上兼性厌氧条件良好生长,对原油的降解率分别为56.5%、70.01%和31.87%,对原油的降粘率分别为40%、54.55%和29.09%,使原油的凝固点分别降低3.7、5.2和3.1℃.因此,序列指导和改变培养条件是分离更多有效采油微生物的改进方法,这3株高温菌的对原油的作用效果证明其具备提高石油采收率的潜力.     

温度与营养盐耐受藻种筛选及其群落氮磷去除研究

为筛选出能适应不同温度与营养条件的污水处理优势藻种,探究其混合培养所形成微藻群落的污水处理效果,本文在实验室条件下,选择淡水小球藻、斜生栅藻、菱形藻、莱茵衣藻和小环藻,设置10,20,30℃ 3种不同温度,3种不同营养条件,TN、TP浓度分别为8.40与1.97mg/L,12.97与5.70mg/L,60.22与18.19mg/L,筛选出3种在不同温度和营养条件下耐受性和氮磷去除效果较好的优势藻种.进一步将筛选出的优势藻种分别进行藻类群落搭配,基于不同藻类群落对于人工废水中氮磷污染物的去除效果与稳定性确定优势藻种群落.结果表明：在3种不同温度下,小环藻和菱形藻的生长状况较稳定且氮磷去除率一般为80%以上;在3种不同的营养状况下,仅有斜生栅藻的生长速率和氮磷去除率较高,斜生栅藻、菱形藻与小环藻具有更好的环境耐受性与去除率.将上述3种藻分别进行群落搭配组合,发现菱形藻和小环藻的群落组合对TN和TP的去除率一般在80%～90%左右,没有异常变化;斜生栅藻、菱形藻与小环藻的群落组合生长状况较稳定.     

不同温度影响下除铀厌氧微生物群落结构特征解析

为了考察温度对除铀微生物群落结构的影响,通过高通量测序技术分析15℃、25℃和35℃三个温度条件下除铀厌氧微生物的群落组成及丰度.经过48h对7.2mg/L铀的去除试验,温度为35℃情况下厌氧微生物除铀率（99.1%±0.3%）显著高于15℃和25℃的情况.不同温度除铀厌氧菌群中共有菌属居多（43种）.在细菌门水平上,15℃和25℃条件下的厚壁门细菌（Firmicutes）丰度最高,比例分别为61.7%与63.3%,而35℃下变形菌门（Proteobacteria）丰度最高,比例为68.0%.在细菌属水平上,15℃和25℃样品中的第一大类菌属为Trichococcus;但在35℃样品中,Klebsiella丰度最高,比例达到52%,其他优势微生物有Proteiniclasticum（11%）、Clostridium（8%）、Acinetobacter（6%）、Enterobacteriaceae（5%）、Citrobacter（4）、Sedimentibacter（4%）、Desulfovibrio（3%）等.不同温度影响下,除铀厌氧菌群物种丰度差异极其显著.冗余分析发现温度作为环境因子与35℃样本群落结构为正相关关系.而温度对Klebsiella及Trichococcus影响程度最大,但分别为促进丰度增加（正相关）及显著降低丰度（负相关）.     

生物强化和生物刺激对土壤中PAHs降解的影响

采用生物强化(农田土中添加PAHs污染土或污泥)和生物刺激(PAHs污染土中添加(NH4)2HPO4)2种措施,研究了土壤中13种PAHs的降解及CO2的释放量.结果显示,农田土壤中的微生物对2~5环的PAHs都有较强的降解能力,添加污染土显著增强了对5环PAHs的降解,表明污染土中的微生物对高环PAHs的降解能力更强;添加污泥对促进PAHs降解的作用不明显,可能是好氧培养条件不适合厌氧菌的生长.添加N、P营养盐可显著提高污染土中3~4环PAHs的降解,但5环PAHs在添加和未添加N、P中的降解率始终较低,均小于10%.CO2的释放呈现先增加再降低,再略微增加直至平稳的过程,且与PAHs的降解高度响应,说明PAHs的降解与微生物活性密切相关.     

菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃污染土壤

采用植物生物量、多环芳烃含量、土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性等多个指标,通过菇渣、鼠李糖脂和植物的单独及联合作用的盆栽试验,评价了菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果.结果表明,60d内,苜蓿单独修复(AL)的降解率仅为14.43%,菇渣、鼠李糖脂联合苜蓿修复(GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL)显著提高了PAHs降解率,达到了32.64%和36.95%,比AL处理提高了115.45%和156.06%.与AL相比,GZ+RH1.0+AL对植物生物量提高程度最大,地上和地下生物量分别达到了1.05g/盆和0.20g/盆.在修复过程,GZ+RH1.0+AL显著提高了土壤细菌和真菌的数量,分别达到了31.37×106CFU·g-1和5.86×106CFU·g-1,特别是多环芳烃降解菌数量达到了39.57×105MPN·g-1,分别是对照(CK)和植物单独处理(AL)的29倍和4倍.就土壤脱氢酶活性而言,菇渣和苜蓿联合作用(GZ+AL)处理的活性最高,GZ+RH0.5+AL和GZ+RH1.0+AL的活性次之,分别为90.57、67.56和21.02μg/(g·d).此外,与对照(CK)相比,菇渣、鼠李糖脂和苜蓿的联合作用(GZ+RH1.0+AL)显著提高了土壤微生物群落的功能多样性.因此,菇渣和鼠李糖脂联合强化苜蓿修复PAHs污染土壤达到了比较理想效果,大面积田间试验有待进一步验证该方法的可行性.     

通风及营养元素对多环芳烃污染土壤修复影响

文章在无外源接种体的条件下,评估了强制通风(通风量为1.51 L/min)与营养元素对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的交互作用。结果表明:仅靠合适的营养液配方和长时间通风可以刺激污染土壤中的土著微生物生长,并影响微生物菌群的形成。通风同时添加营养液有利于好氧菌生长、加快PAHs的降解;与通风相比,添加营养元素是影响PAHs降解的主要因素。通风和添加营养元素对3环PAHs降解影响不显著,但可促进4环、5环和6环PAHs污染物降解。60 d内,仅通风、仅添加营养元素、同时通风和添加营养元素处理的PAHs分别降解了52%、59%、67%。     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

Effect of organic wastes on the plant-microbe remediation for removal of aged PAHs in soils

The effectiveness of in-situ bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) may be inhibited by low nutrients and organic carbon. To evaluate the effect of organic wastes on the PAHs removal efficiency of a plant-microbe remediation system, contaminated agricultural soils were amended with different dosages of sewage sludge (SS) and cattle manure (CM) in the presence of alfalfa (Medicago sativa L.) and PAHs-degraders (Bacillus sp. and Flavobacterium sp.). The results indicated that the alfalfa mean biomasses varied from 0.56 to 2.23 g/pot in root dry weight and from 1.80 to 4.88 g/pot in shoot dry weight. Low dose amendments, with rates of SS at 0.1% and CM at 1%, had prominent effects on plant growth and soil PAHs degradation. After 60-day incubation, compared with about 5.6% in the control, 25.8% PAHs removal was observed for treatments in the presence of alfalfa and PAHs-degraders; furthermore, when amended with different dosages of SS and CM, the removed PAHs from soils increased by 35.5%-44.9% and 25.5%-42.3%, respectively. In particular, the degradation of high-molecular-weight PAHs was up to 42.4%. Dehydrogenase activities (DH) ranged between 0.41 and 1.83 μupg triphenylformazan/(g dry soil. hr) and the numbers of PAHs-degrading microbes (PDM) ranged from 1.14× 10⁶ to 16.6× 10⁶ most-probable-number/g dry soil. Further investigation of the underlying microbial mechanism revealed that both DH and PDM were stimulated by the addition of organic wastes and significantly correlated with the removal ratio of PAHs. In conclusion, the effect of organic waste application on soil PAHs removal to a great extent is dependent on the interactional effect of nutrients and dissolved organic matter in organic waste and soil microorganisms.     

MBR处理腈纶废水的效能及微生物群落结构分析

采用序批式膜生物反应器(SBMBR)处理腈纶聚合废水和丙烯腈废水,考察了不同废水比例和运行条件下反应器的运行效果,并采用PCR-DGGE技术分析了反应器内微生物群落结构的变化.结果表明,SBMBR对腈纶废水具有较好的处理效果,碳源和碱度不足是影响脱氮效果的两个主要因素;在水力停留时间为24 h,90 min缺氧/150 min好氧交替运行的条件下,COD、NH+4-N和TN的平均去除率分别为82.5%、98.7%和74.6%,出水水质可以稳定达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级标准;PCR-DGGE分析结果表明,反应器内微生物多样性与进水水质和运行条件密切相关,微生物群落呈现出较明显的演替过程;通过克隆测序,从9个污泥样品中成功鉴定获得22种微生物的16S r DNA序列,并筛选出7种降解腈纶废水的优势菌种.     

5种白腐真菌对染料脱色降解的实验研究

使用5种白腐真菌（云芝、紫芝、韩芝、酱油曲霉和米曲霉）对活性艳红X-3B、酸性湖蓝A进行了脱色与降解实验，结果表明，共培养体系中白腐真菌对2种染料脱色降解过程中，将导致共培养液的pH、COD和吸收峰特征及A值的明显变化，变化情况也依据菌种和染料的不同而异，比较而言，紫芝对酸性湖蓝的脱色和降解效果较差，但共培养过程中共培养液颜色，从湖蓝变为蓝绿色到浅绿色，表明降解作用的真实存在，处理后的共培养液COD浓度尚难以达到排放标准，以及添加剂成本较高，是本实验研究所存在的问题。