人工接种堆肥和自然堆肥微生物区系与分子多态性的变化

采用传统培养方法和PCR-DGGE技术研究了人工接种堆肥和自然堆肥微生物群落的演变过程。结果表明:(1)传统培养方法显示,两种堆肥堆制过程中微生物数量均呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势,整个堆肥过程中细菌数量占优势。(2)DGGE图谱显示,两种堆肥不同时期存在不同的细菌种群,其条带数量亦呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势。堆肥升温期条带丰富但优势条带不明显;堆肥高温期条带数量减少但出现优势条带,表明高温阶段以嗜热菌或耐高温菌为主;堆肥降温期条带数量再次增多;堆肥腐熟期条带数量少且无优势条带,表明腐熟阶段微生物种群数量少且代谢强度趋于平缓。(3)DGGE图谱表明,人工接种菌株成为堆肥高温期优势菌株。人工接种增加了堆肥中微生物总量,提高了堆肥微生物种群多样性,并且促进了堆肥菌群演替,从而缩短堆肥腐熟时间。     

利用餐厨和绿化垃圾提高蚯蚓堆肥效率处理剩余污泥的研究

为了显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率,在实验室条件下进行了掺入不同比例餐厨和绿化垃圾的剩余污泥蚯蚓堆肥试验。在保持剩余污泥占主体的情况下,试验按照剩余污泥：餐厨垃圾：绿化垃圾的质量比（干质量）顺序,共设6个不同配比处理组,分别为100/0/0、90/5/5、80/10/10、70/15/15、70/20/10和70/10/20,各组接种蚯蚓后恒温（25±1）℃暗室培养,中途适时补充基质和水分,试验为期7周。试验结束后,去除未被降解基质,分离并量测蚯蚓质量和数量以及蚓粪质量及其养分含量,并据此量化比较各组蚯蚓堆肥效率。试验结果表明,与纯污泥相比,增加餐厨和绿化垃圾的总比例可以显著加快蚯蚓的生长、成熟和繁殖速度,显著提高对应基质的降解速率和蚓粪生产速率,而且相应蚓粪的养分（总有机碳、全钾）含量也会显著增加（全氮和全磷含量无显著影响）。在保持剩余污泥占70%比例下,掺入15%餐厨垃圾和15%绿化垃圾的组别蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率达到最高（蚓粪的养分含量除外）,并与其他组别相比具有统计显著性。总之,餐厨和绿化垃圾的掺入能够显著提高蚯蚓堆肥处理剩余污泥的效率。     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

奶牛粪条垛式模拟堆肥腐熟度及微生物群落结构变化

为降低堆肥成本、促进资源化利用和集约化养殖场奶牛粪污处理,采用小型堆肥反应器,研究利用奶牛粪污压榨残渣进行无辅料添加条垛式堆肥的可行性.堆肥过程中监测物料温度和各种理化指标的变化,并跟踪解析微生物群落.条垛式模拟堆肥共持续75 d,肥堆温度维持50℃以上达10 d,水分含量逐渐降低.pH在开始阶段略有增加后最终降低到约8.0.有机物降解率在堆肥前30 d迅速增加,而后逐渐增加到57.8%,C/N随着有机物的降解降低到9.75.NH_4~+在堆肥进行20 d后显著降低,由于硝化作用NO_3~-逐渐增加,最终产品中未检测到NH_4~+,NO_3~-含量达到2 208.8 mg/kg(干重).堆肥结束时物料的电导率为2 250.8μS/cm,低于文献推荐限值3 000μS/cm;成熟堆肥的种子发芽指数达到120.4%.高通量测序结果显示,微生物群落结构在堆肥前期发生了显著变化,堆肥后期则保持相对稳定,氨氧化细菌Nitrosococcus和硝化细菌Nitrolancea、Nitrospira进行了NH_4~+向NO_3~-的转化,堆肥19 d后硝化细菌占总细菌的比例达2%以上.综上,条垛式堆肥适合处理奶牛粪渣,可在无辅料添加情况下达到理想的堆肥效果,成熟堆肥质量优良.(图10表1参25)     

降解五氯酚的微好氧颗粒污泥的培养及其微生物种群分析

在微好氧的条件下培养出颗粒污泥并用含五氯酚(PCP)的废水对颗粒污泥进行驯化,研究了培养过程中颗粒污泥的MLSS、SVI、粒径以及对COD和PCP处理能力的变化.颗粒污泥培养成熟后, PCP和COD的去除率分别达到85.3%和86.1%.用扫描电镜观察了颗粒污泥的结构,颗粒污泥内细菌种群丰富,大多数为短杆菌和球菌.同时采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对培养出的微好氧颗粒污泥以及用PCP驯化后的颗粒污泥中微生物的种群进行了初步分析和对比,用PCP驯化后的微生物种群发生了较明显的动态变化,新增了某些菌群,如不动杆菌(Acinetobacter)、变形杆菌(Proteobacterium)和硫酸盐还原菌等.图6表2参20     

蔬菜土壤微生物种群数量与土壤重金属含量的关系

对呈贡县蔬菜土壤微生物种群数量和土壤重金属质量分数进行大田调查分析，结果表明，土壤微生物种群数量和微生物多样性指数变化较大，土壤微生物种群数量总体水平较高，但微生物多样性指数偏低，其中以细菌占较大的优势；土壤重金属对土壤微生物数量和微生物多样性均有一定的影响，其中土壤中Pb和Cu的质量分数与土壤微生物种群数量显著相关；土壤重金属综合污染指数与真菌／细菌个数比例、真菌／放线菌个数比例与微生物多样性指数均呈显著的指数相关。随着重金属综合污染指数的增加，微生物多样性指数呈指数式地迅速下降。     

小试膜生物反应器(MBR)中活性污泥微生物种群结构的演变

以膜生物反应器中的活性污泥为研究对象,考察接种驯化至膜污染时期的微生物群落结构的特征和演变过程.在试验运行中,定期采集样品提取DNA,并应用PCR-DGGE技术探究微生物菌群的变化.结果表明,在反应器运行接种5 d后,微生物群落结构已发生较大改变,与接种污泥相似性指数下降到47.8%;在运行的整个过程中,微生物种群多样性都要低于接种污泥,随着处理工艺运行,种群间进行逐步有序的演替.在运行后期,跨膜压力增速提高,此时占优势地位的菌种是Enterococcus faecalis、Comamonas sp.、不可培养的Fusobacterium sp.,可能是导致膜污染的主要菌种.     

不同类型外加碳源对制药污泥堆肥过程中青霉素降解的影响

以制药污泥为研究对象,采用葡萄糖、蔗糖、玉米秸秆粉及其混合物作为外加碳源,研究不同类型的外加碳源对堆肥系统一次发酵周期内温度、有机质等理化参数变化及青霉素的降解情况的影响.结果表明,堆体中有机质含量与外加碳源的量呈正比,堆体中有机质的质量分数随堆肥时间不断下降且趋于稳定.温度是青霉素降解的主要影响因素.外加碳源增加了堆体溶解性有机质质量分数,生物可利用碳源的增加促进了堆肥过程中微生物的转化作用,并有助于提高堆肥过程温度.在堆肥周期内外加碳源可以提高青霉素的降解速率(15 d内对照组青霉素降解率为94.44%,其他组均大于95%),且外加蔗糖与玉米秸秆粉的混合碳源处理组青霉素降解速率最快(15 d内降解率可达到99.08%).堆肥过程中升温阶段(中温阶段和高温阶段)青霉素含量与温度呈负相关(P0.01),与溶解性有机碳呈正相关(P0.01).15 d内所有处理组青霉素降解率均可以达到90%以上.     

生物泥浆反应器中微生物数量变化与PAHs降解

分别以浓度、温度、接种量、通气量和表面活性剂为降解调控因子,采用平板记数法进行了生物泥浆反应器中微生物数量变化与ＰＡＨｓ降解的关系研究。结果表明：土壤中细菌数量与ＰＨＥ、ＰＹ投加浓度呈显著正相关。ＰＨＥ、ＰＹ初始浓度越高,细菌数量越大。此外,反应器的温度对微生物生长速度和数量有重要影响。反应器温度为３０℃时对细菌迅速繁殖有利,反应器温度为２０℃时对真菌生长繁殖有利。接种量为５％即可明显提高ＰＨＥ和     

不同环境温度条件对脱水污泥堆肥效果的影响研究

为明确不同环境温度对脱水污泥堆肥效果的影响,试验采用双层反应器进行水浴保温模拟不同环境温度,分别设置10℃(CT10)和25℃(CT25)两个处理并运行30 d,通过分析污泥堆肥过程中温度、pH、总氮、C/N比值、腐殖酸含量等指标变化特征,比较两个处理的污泥腐熟效果。结果表明:CT25堆肥处理进入55℃高温期并维持8 d,较CT10处理提前3 d达到高温期并多维持3 d;两个处理堆体的pH值变化范围为7.10~7.91,呈先升后降趋势,且CT25处理pH值的升高、降低幅度更大;两种堆肥处理有机质和总氮含量呈降低趋势,且同一时期CT25处理低于CT10,其中18 d取样时两处理有机质含量呈显著性差异(P0.05),两处理总氮在堆肥各时期没有呈现显著差异(P0.05);整个运行期间,堆体腐殖酸含量呈增加趋势,堆肥结束时,CT25处理的腐殖质含量达24.18%,较CT10处理提高5.52%;通过T值(T=(C/N)终/(C/N)始0.6)判断两处理的污泥腐熟程度,结果显示,第18天时CT25处理的T值为0.59,堆体达到腐熟,CT10处理在第30天时才达到腐熟。上述结果表明,利用该反应器进行脱水污泥堆肥,较高温度启动可以实现污泥更快速、充分腐熟。通过对脱水污泥堆肥反应器启动温度的控制,可为低温条件下脱水污泥的快速腐熟控制提供参考。     

腐熟堆肥接种对蔬菜废物中高温好氧降解过程的影响

通过不同比例腐熟堆肥接种,进行蔬菜废物高温好氧降解试验,研究接种对蔬菜废物好氧降解过程的影响.结果表明:当接种率为5%,3%和1%时,增加腐熟堆肥接种比例有利于提高有机物的好氧降解率,试验末期有机物降解率分别为53.3%,50.0%和43.7%,糖类和纤维素类降解的差别是其降解率差距的主要来源;腐熟堆肥接种对堆肥过程中微生物演化规律影响明显,但接种率达到一定水平后,接种对生物相的影响会随堆肥过程而逐步消失;通过对微生物相演变与生物质降解过程的相关性分析,表明微生物种群增殖与特定生物质类型降解存在明显的相关性,从而提示了采用按堆肥过程中生物质分类的降解状况分段接种微生物的可能性.     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27     

蚯蚓驱动的滨海盐碱农田土壤中多环芳烃生物降解的机制研究

滨海盐碱地是中国重要的耕地资源,而人类活动等加重了滨海盐碱地的多环芳烃（PAHs）污染。微生物降解是去除土壤PAHs污染的重要手段。外源微生物的低环境适应性限制了其实际应用,诱导强化土著微生物原位修复具有重要意义。以较难降解的三环芳烃-蒽为多环芳烃代表,湛江市轻度滨海盐碱土为污染研究对象,赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为受试生物,设置4组处理（灭菌对照,SS;灭菌土壤加蚯蚓,SE;自然对照,OS;自然土壤加蚯蚓,OE）。比较不同时间段各处理土壤中蒽的降解效率、理化性质和培养结束时土壤微生物群落结构,明确蚯蚓对粤西地区滨海农田土壤蒽降解的强化效果、降解功能微生物种群和关键环境因子的贡献率。结果表明：蚯蚓能够影响滨海盐碱土壤中蒽的降解,并且加速其降解。在OS中蒽降解率为40.7%,而SS中蒽的降解率仅为17.7%。土壤中蒽的降解以生物降解为主（23.0%）,而不是非生物降解（17.7%）。OE处理的降解效率最高为62.1%,SE处理的降解效率为50.4%。蚯蚓强化非生物降解和肠道菌群作用共同的效果（32.7%）高于蚯蚓强化土著微生物降解的效果（21.4%）。同时,蚯蚓影响了土...     

降解2,4-二氯酚的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器中古细菌的种群结构

采用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R对污泥样品的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)、克隆、序列分析等,研究了降解2,4-二氯酚(2,4-dichlorophenol, 2,4-DCP)的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器(Anaerobic granular sludge-suspended carrier biofilm reactor, ASBR)中古细菌的种群分布.结果表明,接种污泥和ASBR各层污泥中存在共有的古细菌: Methanothrix soehngenii和Uncultured archaeon等, M. soehngenii、uncultured archaeon TA05和uncultured archaeon TA04在接种污泥和ASBR各层污泥中的分布为:接种污泥的丰度＜上层的丰度＜中层的丰度＜下层的丰度. uncultured archaeon 44A-1、uncultured archaeon 39-2、uncultured archaeon 46-1和uncultured archaeon 69-1的分布为:接种污泥的丰度＞上层的丰度＞中层的丰度＞下层的丰度.经2,4-DCP驯化后, ASBR上层悬浮填料区出现特有的古细菌unidentified crenarchaeote等,下层厌氧颗粒污泥区特有的古细菌为uncultured archaeon ZAR106等.接种污泥特有的6种古细菌Methanosaeta concilii等经2,4-DCP驯化后消亡,污泥中古细菌多样性减少,以下层颗粒污泥中古细菌种群丰度的变化最为明显.图2表2参21     

污泥添加园林废弃物堆肥过程参数变化及腐熟度综合评价

为研究污泥添加园林废弃物混合堆肥过程中相关参数变化及腐熟度综合评价,选取表观指数、堆肥高温期(≥55℃)持续时间、p H值、碳氮降解率、种子发芽指数等5项评价指标,运用模糊综合评价法和灰色聚类法,综合评价了7种不同工况(添加的园林废弃物体积分别占总堆肥体积的0%、10%、20%、30%、40%、50%和60%,依次记为工况S、G1S9、G1S4、G3S7、G2S3、G1S1、G3S2)堆肥样品0~60 d的腐熟程度,为研究北京市污泥处理处置和污泥堆肥腐熟度的评价提供科学依据。结果表明,(1)堆肥过程中,温度、p H值、种子发芽指数整体呈现先增大后减小再稳定的过程,碳氮降解率呈先增大后稳定的规律。其中,工况G2S3堆肥高温期持续时间较长(16 d),p H值升高和下降速度都比较快,碳氮降解率、种子发芽指数都大于其他工况。(2)模糊综合评价法结果显示工况S和工况G1S9均为基本腐熟,而灰色聚类法评价结果均为未腐熟;两种评价方法均显示,工况G1S4、G3S7,最终达到较好腐熟;工况G2S3、G1S1、G3S2在第27天达到完全腐熟。(3)模糊综合评价法和灰色聚类法都综合考虑了各参数对堆肥腐熟度的影响,但权重计算方法不同,前者主要根据实测值确定权重,强调极值的作用,导致实测值小的指标失去评价的作用;后者主要根据评价标准值来确定权重,权重隐含在变化幅度不同的各级标准值中。综合考虑,灰色聚类法更适用于污泥添加园林废弃物堆肥腐熟度评价。综上所述,工况G2S3使污泥与园林绿化废弃物均能得到最大化利用,且能促进堆肥腐熟,取得较好的堆肥效果。     

甲草胺热裂解气相色谱-质谱分析

甲草胺是一种广泛用于农作物上的酰胺类除草剂.本文利用裂解气相色谱与质谱联用(Py-GC-MS)研究了甲草胺在热裂解温度200℃、400℃、600℃、800℃下的降解产物和热降解机理.实验结果表明,共有60种裂解产物被分离鉴定,随着温度的升高甲草胺显著分解,当裂解温度超过600℃时,大量的芳烃类、喹啉类、吲哚类化合物在高温裂解中产生,温度越高他们的相对含量也越高.基于对裂解产物的定性和它们含量的变化提出了甲草胺的热降解机理.     

红树林土壤微生物对甲胺磷的降解

连续３年（ａ）的试验结果表明：红树林土壤微生物对农药甲胺磷有较强的降解能力,其降解率是同潮带无红树林土壤微生物的２－３倍;红树林土壤中存在着降解甲胺 磷的优势细菌类群,从中筛选得一株高效降解菌,其降解率可达７０％以上（１２ｄ后）;混合菌的降解能力优于单株菌;优势降解菌在一定浓度的甲胺磷、适宜的通气、温度和光照等条件下,可发挥更佳的降解作用;在降解过程中,降解优势细菌类群有着明显菌群变化,那种一直占     

添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复的影响

实验室条件下研究NPK复合肥、诺沃肥和腐殖酸三种物质不同配比添加对石油污染土壤的生物修复效果.在60d的修复实验中,定期取样测定土壤含油量、总异养菌数、石油烃降解菌数和脱氢酶活性,并采用PCR-DGGE技术研究修复过程中微生物多样性变化.结果表明,NPK肥的添加和NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加能够提高土壤中微生物的数量、微生物多样性和脱氢酶活性.在含油量为84600mg.kg-1的土壤中,添加营养助剂的处理60d后石油烃降解率为31.3%—39.5%,不添加营养助剂的石油烃降解率仅为3.5%.NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加对石油烃的降解率要高于NPK肥的单独添加(高8%),其原因可能是诺沃肥-腐殖酸能够有效提高土著微生物的活性,增加微生物的多样性,增强石油烃的降解.     

pH对间歇进水序批式生物反应(SBR)工艺活性污泥沉降性能和微生物结构的影响

本文主要研究了不同pH值对SBR工艺污泥膨胀和微生物结构的影响,试验进水pH值为5.0—10.0.实验结果表明,在试验初期,污泥容积指数(SVI)值无明显变化.但随着时间的增长,在pH值为5.0和6.0时,开始出现污泥膨胀.在不同pH下提取总细菌的DNA组进行PCR扩增,分析总细菌的Shannon多样性指数,对微生物群落的部分优势总细菌进行克隆测序和系统发育树分析.结果表明,在不同pH条件下微生物结构以及数量有所区别,在酸性条件下以丝状菌为主,易发生污泥膨胀;而在中性和偏碱性条件下以菌胶团为主,污泥活性较为稳定.     

DG-DGGE分析除臭生物滤池微生物多样性及富集后的种群结构差异

以细菌的通用引物PCR扩增16SrRNA基因的V3可变区,结合应用双梯度变性梯度凝胶电泳(DGDGGE)技术分析除臭生物滤池中不同空间层次的微生物种群的基因多样性,以及富集前后的微生物种群结构变化,初步了解可培养细菌的情况,并回收主要的DNA片段进行序列分析.结果表明,在滤池的不同层次上呈现出明显的空间分布多样性差异,并且培养前后及不同培养基富集培养的微生物种群的多样性及特异性有很大的差别.序列比对显示,硫氧化细菌在除臭过程中占有优势地位,为进一步的菌种分离提供有益的指导,也为更好地处理恶臭气体提供可靠的科学支持.图4表2参18