适应菲胁迫的高效聚磷菌筛选及聚磷特性研究

采用平板法分离菌株、蓝斑筛选和聚磷培养液除磷能力验证3种方法相结合,从太湖底泥样品中分离到2株能够利用菲的高效聚磷菌Y11和Y4-2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定为不动杆菌属（Acinetobacter sp.）.通过固体平板和液体培养的方法对2株不动杆菌的环境适应能力和聚磷、除磷能力进行了测定,结果显示,2菌株的生长温度范围均为10～35℃,菌株Y11的pH范围为6～9,菌株Y4-2的pH范围为6～8;高磷浓度对菌株Y11的生长没有抑制作用,但对菌株Y4-2的生长产生一定的抑制作用;Y11和Y4-2能在以菲为唯一碳源（50 mg/L）的无机盐平板上良好生长,对菲有一定的适应性.菌株Y11和Y4-2在30℃,170　r/min,1%接种量（体积分数,菌悬液D₆₀₀ =0.4）的条件下,2 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为96.13%和94.65%,培养液的磷浓度由2 mg/L分别降至0.08 mg/L和0.11 mg/L;5 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为95.94%和71.19%,培养液的磷浓度由5 mg/L分别降至0.20 mg/L和1.44 mg/L;8 mg/L磷浓度的聚磷培养液中最大聚磷率分别为71.24%和47.81%,培养液的磷浓度由8 mg/L分别降至2.30 mg/L和4.18 mg/L.使用2菌株处理云南滇池污水（磷含量为1.01 mg/L）,30℃,170　r/min,4%接种量（菌悬液D₆₀₀ =0.4）条件下,菌株Y11处理6　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L,菌株Y4-2处理48　h后磷浓度由1.01 mg/L降至0.06 mg/L.研究结果表明,菌株Y11和Y4-2对环境的适应性较强,均能高效、快速地降低聚磷培养液和云南滇池水体的磷浓度,不动杆菌Y11的除磷能力和环境适应性都大于菌株Y4-2,菌株Y11适用于南方和北方含磷较高的、菲污染的各种富营养化水体修复,菌株Y4-2更适用于pH8.0以下、低磷和菲污染的富营养化水体修复.     

一株菲降解菌的分离鉴定及其固定化条件研究

从取自某焦化厂生物处理装置的活性污泥中分离筛选出一株菲的降解菌株PH1。经形态学观察和ITS序列分析,对PH1进行了菌种鉴定。采用累托石、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)作为固定化载体材料,氯化钙作为交联剂,将菲的降解菌包埋制备固定化微生物小球,通过正交实验确定了微生物小球的最佳制备条件。结果表明,菌株PH1初步鉴定为茄镰孢菌或该菌的一个株系。在微生物包埋量取10%(v/v)的情况下,固定化茄镰孢菌的最佳制备条件为:累托石2.5%,PVA11%,海藻酸钠0.3%,CaCl2 3%。对于初始浓度为40mg/L的菲溶液,游离茄镰孢菌经过108h对菲的降解效率达到49.25%,固定化茄镰孢菌小球可明显提高对菲的去除效果,经32h,去除率可达到100%。     

吐温80降解菌的分离及其性能的初步研究

从生活污水污染的土壤中分离纯化得到一株高效降解非离子表面活性剂吐温80的菌株,经鉴定为假单胞菌(Pseudomonassp.),其降解吐温80的最适温度和pH值为30℃和6.5。该菌株在吐温80浓度高于5000mg/L情况下仍然可以旺盛生长。72h内可以将5000m g/L吐温80溶液降解98.6%,使其剩余浓度<70mg/L。     

Martelella sp. AD-3强化活性污泥耐盐降解菲效能

基于嗜盐菌Martelella sp. AD-3优配市政活性污泥搭建耐盐高效降解菲的生物反应器,在3.0 %盐度,进水菲浓度20mg/L的运行条件下,菲去除率高达97 %.批次实验证明,盐度为3.0 %,pH值为7.5~8.5,底物浓度为20~200mg/L是菲降解的最佳环境条件,此时污泥比活性高于1.0mg/(gVSS×h).各共存底物的受试浓度下,酵母提取物和苯酚促进菲降解,镉和氰化物则抑制该过程,乙酸钠、铜、铬对该过程没有明显影响.16S rRNA基因高通量测序结果表明AD-3菌在反应器内具有长期稳定性,其相对丰度维持在1.5 %.Shinella、Microbacterium和Brevundimonas是反应器中的优势菌,其相对丰度分别为20.7 %,15.1 %和11.9 %.RT-qPCR结果显示接种AD-3菌后,编码PAHs双加氧酶RHDa的功能基因差异倍数从2.1提升至11.7.     

铜绿假单胞菌S6分泌的生物表面活性剂特性

研究了1株铜绿假单胞菌S6(Pseudomonas aeruginosa S6)分泌的生物表面活性剂的理化性质.该生物表面活性剂的临界胶束浓度为50mg·L-1,此时其表面张力为29.3mN·m-1.pH值对S6产表面活性剂有一定影响,在中性及弱碱性条件下,S6长势较好且表面活性剂表面张力较低.该生物表面活性剂对菲具有非常明显的增溶效应,使水中菲的溶解度增加了约23倍.原油的加入有利于S6产表面活性物质.与原油的相互作用说明该生物表面活性剂能够乳化原油且维持乳化液稳定性于80%以上;原油浓度为6%～8%时,能达到最佳乳化效果.HPLC-ESI-MS分析检出该生物表面活性剂含有13种鼠李糖脂同系物.     

十二烷基硫酸钠和Triton X-100淋洗菲污染砂土研究

比较研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚Triton X-100(TX100)及其混合表面活性剂(SDS-TX100)对菲污染砂土的柱淋洗作用.表面活性剂质量浓度为1000、1750、2500和3250mg·L-1,混合表面活性剂的质量配比SDS∶TX100(S∶T)分别为1∶1、1∶2和1∶4.结果表明,单一SDS对土柱中菲的淋洗曲线规律不明显,呈锯齿状波动;TX100和SDS-TX100对土柱中菲淋洗规律明显,随淋洗液孔隙体积数增大,淋洗液中菲浓度呈先增大,达到峰值,然后逐渐降低的趋势,且随表面活性剂浓度的增大,淋洗液中菲浓度峰值增大,所需淋洗液的累积孔隙体积数减小.在淋洗液累积孔隙体积数相同时,同种表面活性剂对菲的去除率与表面活性剂浓度呈正相关;TX100和SDS-TX100对土柱中菲的去除效果与表面活性剂浓度和配比有关,且均远远大于SDS.当表面活性剂浓度为1000、1750和2500mg·L-1时,TX100和SDS-TX100对菲的累积去除率均可达95%以上,但SDS-TX100所需的累积孔隙体积数小于TX100;当表面活性剂浓度为3250mg·L-1时,5种表面活性剂(SDS、TX100、S∶T=1∶1、S∶T=1∶2和S∶T=1∶4)对菲的累积去除率均达到最大,分别为70.8%、99.9%、99.9%、98.7%和99.2%,而TX100所需的累积孔隙体积数最小.在表面活性剂淋洗修复有机污染土壤时,表面活性剂种类、浓度和配比等因素对修复效果影响显著.     

一株内生真菌单独及与水稻联合降解菲的研究

对一株植物内生真菌拟茎点霉(编号B3)单独降解菲的条件及与水稻联合降解菲进行了研究.结果表明,乳糖和蛋白胨浓度均为10g/L、愈创木酚作为诱导物时,B3菌株10d内对初始浓度为100mg/L菲降解率达52.54%.该菌对菲的降解与菌丝生物量、胞外木质素降解酶类无明显关系,其分泌的漆酶作用底物表现出一定的特殊性.B3菌株与其共生植物水稻联合培养有利于对菲的降解,30d后菲残留浓度仅为无菌对照组的8.40%.水稻感染内生真菌B3后对菲胁迫表现出一定的缓解作用.     

菲降解菌株GY2B的分离鉴定及其降解特性

对一株菲降解菌进行了鉴定并对其降解特性进行了研究.初步鉴定菌株GY2B为鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.).菌株GY2B有较高的降解效率,当无机盐培养液中菲初始浓度为100mg/L时,48h内对菲降解率达到99.1%.添加100mg/L的葡萄糖和蛋白胨均可以促进菌株的生长和菲的降解,pH值为中性条件时对细胞的生长较为有利.GY2B菌株还能降解1-羟基-2-萘酸、2-萘酚、萘、水杨酸、邻苯二酚和苯酚等多种芳香化合物并利用其为碳源和能源生长繁殖.GY2B菌株对菲的降解可能通过水杨酸途径.     

Tween80对植物吸收菲和芘的影响

以水培体系模拟研究了非离子表面活性剂Tween80对黑麦草吸收菲和芘的影响.结果表明,当培养液中菲和芘的起始浓度分别为1 00mg·L-1和0 12mg·L-1时,0～105 6mg·L-1范围内,低浓度Tween80可促进根和茎叶吸收菲和芘,Tween80浓度为6 6mg·L-1时促进作用最为明显,根和茎叶中菲和芘含量、富集系数为无表面活性剂对照处理的116%～216%;而高浓度则有抑制作用.当培养液中菲和芘的起始浓度为相应Tween80浓度下的表观溶解度时,根和茎叶中菲和芘含量随Tween80浓度上升明显增大,Tween80的增溶作用有利于根和茎叶对菲和芘的吸收.     

不同油相微乳液性质及其增溶菲的性能研究

以Tween 80为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂,3种不同的植物油（大豆油、棕仁油、葵花油）作为油相构建微乳相图,探究不同油相对微乳液性质的影响.制备了不同油相与表面活性剂质量比（O/S）的3种植物油基系列微乳液,并对比了它们对菲的增溶效果.结果表明,不同油相对微乳液的成相能力及稀释特性影响较大,其中棕仁油 > 葵花油 > 大豆油.3种油相微乳液在不同含水量下具有相似的电导率变化趋势且均为牛顿型流体.制备的3种植物油基系列微乳液对菲的增溶能力均随体系中油含量的增加而提高,其中大豆油基微乳液对菲的增溶效果最差,而棕仁油微乳液在O/S值为0.1时对菲的增溶效果最好,可达2.18g/L.     

大豆和小麦根系对菲的吸持作用及其生物有效性

不同作物根系对多环芳烃(PAHs)的吸持作用及其生物有效性研究有助于深入揭示PAHs在生态系统中的环境行为和科学评估PAHs的生态风险.然而,不同作物根系吸持PAHs的差异性及其生物有效性鲜有报道.为此,本研究以菲作为PAHs的代表,探究了不同条件下大豆和小麦根系对菲的吸持/解吸及其吸持菲的有效性.结果表明,根系菲吸持随时间的变化表现为:活体根处理先增加再降低而后趋于平衡,这与活体根系存在菲转运延迟有关;灭活根和烘干根处理则先增加而后趋于平衡.根系的比表面积越大,脂肪含量越高,菲的吸持速率越快.不同菲浓度条件下,各处理根系菲的吸持量均随平衡浓度的增加而增大,Henry吸附等温式拟合R2均大于0.973,灭活根和烘干根用Freundlich吸附等温式拟合效果更好,小麦根系的Langmuir吸附等温式拟合效果优于大豆根系,说明分配作用和表面吸附共同控制作物根系菲的吸持,而活体根系与菲存在特殊的键合作用,其拟合效果较差.脂肪含量越高、含水率越高、膜的通透性越大,根系的吸持容量也越大.吸持在根系上的菲的解吸率的大小顺序为活体根烘干根灭活根;大豆各处理根系小于相应的小麦根系.不同根系吸持菲的生物有效性与解吸结果一致,因此可以用解吸率评价其生物有效性.研究结果可为作物根系吸持PAHs的当季和后茬作物有效性评估提供依据.     

菲在长江口的多介质归趋模拟

利用LevelⅢ逸度模型模拟了稳态假设下菲在长江口中大气、水体、沉积物和植物中的分布,根据模拟结果计算了相间迁移通量,并通过灵敏度分析确定了模型的关键参数.结果表明,大气平流是研究区菲的主要来源,大气和水的平流输出则是菲从研究区环境中消失的主要途径;在反应损失中,气相中的反应损失最大,沉积物的反应损失最小;大气是菲的主...     

菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

天然土壤中菲的解吸行为特征研究

选取天然土壤样品,以菲作为代表性污染物,利用批量吸附-解吸实验考察不同初始浓度、不同吸附时间条件下菲解吸行为的滞后性特征.实验数据采用Freundlich方程式拟合,并由基于热力学的TII指数表征.结果表明,天然土壤吸持菲的比例随其初始浓度的增加而减少.在土壤多次解吸过程中,每次释放菲的比例随其初始浓度的升高而增加,随解吸次数的增加而减少.吸附过程的拟合指数n大于解吸过程的对应值,并随初始固相浓度的加大而增加.天然土壤吸附-解吸过程的滞后性特征表现为初始固相浓度越高,TII值越接近0,滞后性越弱;反之,则TII值越接近1,滞后性越强.另外,吸附平衡时间30 d对应的n值小于5 d的,而两者的TII值随初始浓度增高则呈现降低趋势.就同一浓度而言,吸附平衡30 d所对应的TII值高于5 d的.     

天然富碳沉积物中菲的吸附行为研究

根据密度和粒度,对受煤矿活动影响的天然沉积物进行分离,并研究原始沉积物和各组分对菲的吸附行为.岩相分析鉴别出沉积物中富含煤和各种煤的生成物,这些富碳物质对沉积物中PAHs的行为意义重大.分别应用了Freundlich以及分配和填孔二元模型对实验数据进行拟合.结果表明,各组分对菲的吸附均表现出非线性的吸附特征,其n值在0.72～0.76之间.轻组分lgKFr高达4.03,显示出与原煤相当的吸附容量.同时,相比Freundlich模型,二元模型表现出更好的拟合度,揭示了低cw下以“填孔”为主导,高cw下以“分配”为主导的吸附机制.富含富碳物质的轻组分虽然在沉积物中含量不足5%,但该组分对整个沉积物吸附量的贡献率高达60%以上.     

老化的生物质炭性质变化及对菲吸持的影响

将稻壳分别在350℃和550℃热解温度下制备成生物质炭,避光条件下恒温培养300 d,通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和核磁共振等技术手段及平衡吸附实验,探究生物质炭老化前后的动态结构变化及对菲吸持作用的影响.结果表明,生物质炭老化过程中氧含量增加,含氧基团增多,对菲的非线性吸附行为显著增强.热解温度的不同决定了生物质炭老化过程中性质变化的差异,350℃热解的生物质炭,老化后极性增强,芳香性减弱,而550℃热解的生物质炭,老化后脂肪族碳类物质增加,羧基减少,芳香性增强,Langmiur预测的菲在350℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为3.57 mg·g-1、2.35mg·g-1,主要是老化后性质变化抑制了表面吸附作用,而550℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为0.42mg·g-1、4.17 mg·g-1,老化后吸附量的显著增加主要是生物质炭性质变化促进了对菲的分配作用与表面吸附作用.研究生物质炭在自然环境中的老化行为对环境污染物固定的稳定性有着重要意义.     

长江口滨岸带潮滩沉积物中菲的吸附特征

以菲为多环芳烃的代表物,对长江口滨岸带潮滩沉积物进行吸附实验,并研究不同盐度、营养盐和温度条件下和不同沉积物组分对吸附的影响.结果表明,Freundlich吸附等温线能较好的拟合实验值,其KFr值与各样点TOC含量变化趋势一致,而非线性特征随样品TOC含量升高及吸附能力的增强而降低.盐度对吸附略有影响,而对于TOC含量...     

几种植物根亚细胞中菲的分配

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用温室水培试验方法,研究了黑麦草、苏丹草、墨西哥玉米、高羊茅、三叶草等5种植物根亚细胞中菲的分配作用.结果表明,经144h培养,随着培养液中菲平衡浓度由0.056mg·L-1增至0.39mg·L-1,黑麦草根、细胞壁、细胞器中菲的含量分别从26.85、20.01和36.19mg·kg-1增大到56.91、49.54和59.77mg·kg-1,富集系数则分别由357.14、479.49和649.25L·kg-1降低到145.92、127.04和153.26L·kg-1.黑麦草根及亚细胞组分中菲的含量大小为细胞器根细胞壁,其中细胞器中菲含量要比细胞壁高21%～163%.水中菲的起始浓度均为1mg·L-1时,144h后,供试5种植物根细胞器中菲的含量(48.64～145.2mg·kg-1)均大于细胞壁(15.86～74.49mg·L-1).5种植物根亚细胞中菲分配的比例大小顺序为细胞器细胞壁可溶部分;其中,根内46%～53%和31%～40%的菲分别分布在细胞器和细胞壁中.     

萘和菲在黄土上的吸附动力学

研究了萘和菲在天然黄土和阳离子表面活性剂改性黄土上的吸附动力学过程。结果表明,萘和菲在阳离子表面活性剂改性黄土上吸附速率比在天然黄土上的快,同时吸附数据都能很好的符合一级动力学方程;吸附速率与起始浓度、温度及黄土本身的性质有关;萘和菲的吸附速率常数k与温度T成负相关。吸附反应的活化能分别为:-6.196~-1.172kJ/mol和-28.86~-15.70kJ/mol;萘和菲在天然黄土和阳离子改性黄土上的吸附速率由膜扩散和孔扩散过程控制,实验数据可以用扩散动力学方程拟合。本研究为理解多环芳烃在土壤中的迁移规律提供了理论基础,同时有助于理解土壤环境中石油污染物的迁移。     

水溶性有机物对土壤中菲的生态毒性影响

采用生物培养和物理化学试验,研究了水溶性有机物(DOM)对土壤中phe生态毒性的影响.结果表明,本研究所用DOM均具有表面活性;小麦根phe毒害的敏感区间为0～200mg/kg,200mg/kg是土壤中phe的50%小麦根伸长抑制率浓度.DOM的存在会降低phe的生态毒性,但是降低程度与其疏水性馏分含量和表面活性有关,且phe生态毒性的降低程度随DOM浓度的增大而增大.本研究的结果说明DOM能减轻土壤中phe的生态毒性.