不同浓度鼠李糖脂对土壤多环芳烃去除率及微生物群落结构的影响

研究了鼠李糖脂浓度对3种多环芳烃(PAHs)菲、荧蒽和芘去除率的影响,以及对土壤微生物群落结构的影响。结果表明,培养35d后,鼠李糖脂质量浓度为100～200mg/kg时,菲、荧蒽和芘的去除率相对最高,土壤中细菌16SrRNA基因和phnAc基因的丰度也达到最大。土壤中天然的PAHs降解菌群主要是假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)和环脂酸芽孢杆菌属(Tumebacillus)等;加入鼠李糖脂后,赭黄嗜盐囊菌属(Haliangium)和土壤红杆菌属(Solirubrobacter)的丰度增加,促进了PAHs更高效的降解。     

固体碳源生物膜处理地下水硝酸盐污染的脱氮性能研究

采用聚己内酯(PCL)为固体碳源和生物膜载体,研究填充率和水力停留时间(HRT)对生物膜反应器脱氮的影响。结果表明:(1)40%(体积分数)的填充率较合适,4h为最佳HRT。此时反应器硝酸盐氮去除率为88%,出水硝酸盐氮质量浓度平均值为8.80mg/L。(2)丛毛单胞菌属(Comamonas)、热单胞菌属(Thermomonas)、固氮螺菌属(Azospira)和长绳菌属(Longilinea)为反应器的主要菌属,且填充率40%的反应器以上菌属相对丰度总和最高(70%)。     

ABR-MBR工艺反硝化除磷微生物群落特征分析

为了揭示ABR-MBR组合工艺中反硝化除磷微生物种群演替规律,采用Miseq高通量测序技术考察了该工艺在不同运行阶段除磷功能区的微生物群落结构。结果表明,硝化液回流比逐步从150%提升至300%可促进反硝化除磷菌大量富集,促进系统的启动和稳定运行;系统在运行过程中始终保持较高的微生物多样性;优势微生物种群均以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,最大丰度分别为55.13%和7.76%,且变形菌门功能性微生物主要集中在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria);功能性除磷菌属主要为气单胞菌属(Aeromonas),假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium);其中在逐步提升硝化液回流比过程中气单胞菌属(Aeromonas)被大量富集,其在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria)的相对丰度由5.30%上升至41.49%并在系统后续运行中维持主导地位。系统除磷效果与功能性除磷微生物相对丰度的变化密切相关。系统中微生物种群的多样性和功能微生物的结构稳定性为ABR-MBR工艺的稳定运行和高效处理提供了保证。     

斑石鲷循环水养殖系统生物滤池微生物群落对水质变化的动态响应

为了解斑石鲷循环水养殖系统生物滤池内部细菌群落组成及其净水机制,通过高通量测序方法,研究了不同时期各级生物滤池的细菌群落结构,分析了各级生物滤池的水质参数及水处理效果。结果表明:实验筛选出37个门和513个细菌属,第3级生物滤池整体微生物群落丰富度和多样性均高于第1级和第2级生物滤池,第2级和第3级生物滤池微生物群落相似性最高。在门水平上,优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes);在属水平上,发现了起硝化作用的亚硝化单胞菌属Nitrosomonas和硝化螺菌属Nitrospira;实验还发现该系统生物滤池可能存在功能上的浪费现象。该系统的细菌群落结构有稳定的演替模式,生物膜微生物群落变化对水质有一定程度的动态响应,Muricauda、Maribacter等反硝化细菌对硝态氮浓度的变化作用不明显。     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

两种一体式全程自养脱氮反应器的启动与运行特征对比

针对采用一体式全程自养脱氮(CANON)工艺的活性污泥反应器和移动床生物膜反应器(MBBR)进行了超过400 d的考察，并对两者的运行特征进行了比较。结果显示，活性污泥CANON反应器经过长期运行，内部的污泥絮体首先聚集形成了生物膜，生物膜经刮擦脱落后可进一步形成颗粒污泥；转化形成的颗粒污泥系统对氨氮和总氮的平均去除率分别为97.6%和81.8%。在MBBR中，系统对氨氮和总氮的去除受曝气的制约，平均值分别为87.0%和72.9%;另外由于生物膜的保护，长期运行后亚硝酸盐氧化菌(NOB)将难以被抑制。反应器微生物群落组成结构显示，生物膜中的氨氧化菌(AOB)、NOB和厌氧氨氧化菌(AnAOB)相对丰度分别为5.66%、2.99%和21.10%,而颗粒污泥中这3种功能菌的相对丰度分别为7.62%、0.34%和6.85%。     

微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落的影响

为深入理解微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落结构的影响，采用微酸性电解水喷雾方式对上海市某小区垃圾房进行消毒处理，结合高通量测序方法确定细菌和真菌的群落丰度，评估该环境卫生风险防控技术的应用效果。结果表明：干、湿垃圾样品中，厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌门，子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势真菌门，乳酸杆菌属(Lactobacillus)和不动杆菌属(Acinetobacter)为优势细菌属。微酸性电解水喷雾后，生活垃圾样品中厚壁菌门的相对丰度降低了12.9～22.5百分点；而变形菌门的相对丰度上升了3.6～34.2百分点；子囊菌门的相对丰度降低了1.8～22.7百分点，而担子菌门的相对丰度上升了1.8～21.5百分点，表明微酸性电解水可使致病菌等有害菌的相对丰度减少，而使有益菌的相对丰度增加。     

饮用水管网生物膜细菌群落特征及其对腐蚀的影响

通过454高通量测序对北方A和B两实际饮用水管网系统中生物膜细菌群落特征进行表征,并研究了其对管网腐蚀产物组成的影响。结果表明,A管网生物膜细菌群落丰度和多样性高于B管网生物膜。在门水平上,两管网生物膜细菌群落主要为变形菌门Proteobacteria,但B管网生物膜中的相对丰度(67.10%)高于A(46.50%)。在纲水平上,A管网生物膜主要为β-变形菌纲Betaproteobacteria,B管网生物膜中主要为β-变形菌纲Betaproteobacteria和δ-变形菌纲Deltaproteobacteria。在属水平上,A管网生物膜中腐蚀相关菌群主要为硝酸盐还原菌和铁还原菌,其腐蚀产物主要为α-Fe OOH和Fe_3O_4,而B管网生物膜中硫酸盐还原菌特别是脱硫弧菌属Desulfovibrio含量较高,其可能与管垢中绿锈含量高有关。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。     

缺氧/三级好氧移动床生物膜反应器对印染废水的脱氮效果研究

采用缺氧/三级好氧移动床生物膜反应器(MBBR)处理印染废水,考察了水力停留时间和混合液回流比对脱氮效果的影响,并对沿程好氧生物膜的硝化菌群落和氮形态变化进行了分析。结果表明,在最佳水力停留时间10h、最适混合液回流比200%的条件下,出水氨氮、总氮浓度均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287—2012)中对新建企业的直接排放标准限值要求。在三级MBBR的好氧1区,生物膜上以异养菌为主,主要进行有机物的氧化降解;在好氧2区和好氧3区,氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌增多,硝化作用增强,氨氮主要在这两个阶段得到去除。     

厌氧反硝化生物反应器恢复启动过程中微生物群落特征分析

针对厌氧反硝化工艺在处置高浓度硝酸盐废液过程中难以连续运行的实际情况,系统研究了升流式污泥床(USB)反应器恢复启动过程中微生物群落变化过程。结果表明:采用原水NO-3-N负荷的30%(710.7 mg·L~(-1))恢复启动23 d,NO-3-N平均去除率为99%,比反硝化速率(RNO-3)从49.4 mg·(g·h)-1提升到170.7 mg·(g·h)-1(以VSS计),提高了3~4倍。高通量测序分析发现,Halomonas(盐单胞菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)、Alcaligenes(产碱杆菌属)为脱氮的优势菌种,与启动初期相比,启动末期的相对丰度分别增长了35%、31%和14%。优势菌种的相对丰度与RNO-3之间存在一定的正相关性,RNO-3每增加1倍,优势菌种的相对丰度平均扩增6.7%。USB厌氧反硝化反应器可以快速恢复启动,具有较好的工程应用可行性和运行灵活性。     

农村小管径重力流灰水管道中生物膜细菌群落的特征

为探究农村小管径重力流灰水管道系统生物膜的细菌群落结构特征,建立了一套模拟真实农村环境条件下水量变化且具有3组坡度参数(5‰,10‰,15‰)的小管径灰水管道实验设备,利用Illumina HiSeq高通量测序技术,分析了连续运行60 d后的管道生物膜的细菌群落特征。结果表明:Proteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes为优势菌门,优势菌属为Paenarthrobacte、Ensifer和Spingopyxis,坡度变化会显著影响生物膜细菌群落组成;小管径重力流灰水管道生物膜中存在一定丰度的反硝化细菌和硝化细菌,具有生物脱氮功能。通过PICRUSt功能预测发现,高坡度(15‰)的灰水管道具有更高的硝化和反硝化基因丰度。进一步分析可知,小管径灰水管道采用高敷设坡度的设计方案可能具有更强的生物脱氮能力。     

种植不同植物的表面流人工湿地净化效果和微生物群落差异分析

为了解植物种类对表面流人工湿地的净化效果的影响及其与微生物群落的关系,研究了4种植物条件下表面流人工湿地的氮磷平衡以及微生物群落结构。结果表明,各组人工湿地对氨氮(45.53%～80.95%)、总氮(53.67%～80.30%)和总磷(32.97%～55.77%)都有较好的处理效果,种植植物的人工湿地比未种植的人工湿地具有更高的氨氮、总氮和总磷去除效果,其中黄菖蒲组对氮的去除效果最好,美人蕉组对磷的去除效果最好。在表面流人工湿地中,微生物作用(34.84%～45.44%)是人工湿地氮去除的主要途径,基质吸附(20.90%～23.91%)是人工湿地磷去除的主要途径,但是种植植物的人工湿地的氮磷通过微生物去除的量更高。高通量测序分析表明,相较于未种植植物的人工湿地,种植植物的人工湿地显示出更高的微生物丰富度、多样性和更高的脱氮除磷功能微生物的丰度。假单胞菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属和硝化螺菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,也是种植植物的人工湿地高生物脱氮的原因。假单胞菌属和不动杆菌属丰度增加是种植植物的人工湿地高生物除磷的原因。     

丰水期长荡湖入湖河流微生物群落结构特征及影响因素

为探究长荡湖入湖河流微生物群落结构特征及与环境因子的响应关系,在综合考虑主要入湖河流和污染源类型等因素的基础上进行分组,分析入湖河流中溶解氧(DO)、pH、氮磷比(TN/TP)、水温(WT)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)共7个理化因子的分布特征。基于16S rRNA高通量测序技术并结合Circos、ANOSIM和冗余分析(RDA)等方法分析微生物群落结构特征的差异以及微生物群落与理化因子的关系。结果表明：不同污染类型的长荡湖入湖河流中优势菌门、菌属种类相似,但相对丰度却有所差别。优势菌门包括变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势菌属包含hgcIclade、 CL500-29marinegroup、 Acinetobacter、Comamonadaceae-Unclassified和Hydrogenophaga。ANOSIM分析表明长荡湖入湖河流微生物群落结构特征与污染源类型相关。冗余分析(RDA)结果显示pH、TP与长荡湖入湖河流的优势菌门呈显著相关(P<0.05);DO、...     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器(An DMBR),通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L~(-1)左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·(m2·h)-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L~(-1)左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia(梭状芽胞杆菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)、Anaerolineae(厌氧绳菌纲)、OP8_1和Spirochaetes(螺旋体纲),其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea(甲烷绳菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃毛菌属)为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

Miseq测序分析活性污泥系统中细菌群落的动态变化

采用基于16S rRNA基因的Miseq测序方法,分析了某小试序批式反应器(SBR)中,细菌群落结构在1年中的动态变化。在研究中,系统运行稳定,COD出水浓度均在40 mg/L以下,总氮(TN)和总磷(TP)出水浓度分别在20 mg/L和0.3 mg/L之下。细菌的群落组成变化明显,在检测到的2 094个OTU中,有176个OTU只存在于3个以下的样品中。在385个属的细菌中,有54个属的微生物只存在于3个以下的样品中。移动窗口分析表明,系统中细菌群落的平均变化率Δt(30 d)为21.3%±6.2%,稳定的系统功能并未耦合稳定的细菌群落结构。Mantel test分析表明,溶解氧(DO),进水COD浓度和温度对细菌群落结构有显著影响。方差分解分析(VPA)结果表明,水质参数及运行参数可分别解释23.6%和21.5%的群落结构变化。     

特异性移动床生物膜反应器处理赖氨酸发酵废水

选用SDC-04特殊填料作为载体,构建特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)进行实际赖氨酸发酵废水处理的中试研究。结果表明:SDC-04单个填生物膜量可达0.461 3g。经过45d挂膜成功后,对进水COD质量浓度在1 208~2 887mg/L的实际赖氨酸发酵废水进行处理,出水COD质量浓度可下降到60mg/L左右,满足《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)的要求;出水氨氮平均去除率为99%,TN平均去除率为76%;通过Illumina HiSeq高通量测序发现,生物膜中变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度之和达到70.5%,是优势种群。     

石河子市春季大气颗粒物TSP和PM_(10)中微生物群落特征

近来,有研究指出颗粒物中携带导致人类过敏、呼吸系统疾病或其他类疾病的微生物,其对公众健康的影响因为研究较少而一直被低估。采用16S rDNA、18S rDNA测序方法对石河子市2015年春季TSP和PM_(10)污染物中细菌、真菌的群落结构特征进行研究。结果表明:在门的水平上,变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是石河子市春季TSP和PM_(10)中细菌的主要菌群,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是真菌的主要菌群。在属水平上,马赛菌属(Massilia)和不动杆菌属(Acinetobacter)在16S rDNA测序结果分析中相对含量较多,格孢腔菌属(Pleospora)和Penidiella在18S r DNA测序结果分析中相对丰度较高,仍然发现了一些可能导致人类及植物患病的菌属,期望此研究结果为人类生活提供参考。