基于微电极技术的反硝化滤池生物膜特性分析

为研究反硝化滤池中溶解氧对反硝化作用的影响,制备性能良好尖端直径在30μm以内的氧(O2)以及硝酸盐(NO3-)微电极,以此为测试工具,对反硝化滤池中生物膜内部O2、NO3-微环境分布进行测试,通过建立扩散-反应方程,获得生物膜微环境耗氧及反硝化活性特征.研究结果表明,溶解氧在生物膜内部呈明显的下降趋势,从主体溶液氧浓度约1mg/L下降至生物膜300μm深度处约为0.生物膜内部反硝化活性区域发生在300~600μm深度范围内.该条件下反硝化滤池生物膜的氧利用速率常数以及反硝化速率常数之间的比值为1.46,溶解氧对反硝化过程的影响是显著的.     

典型汞污染河流生物膜和沉积物中汞的分布特征

为弄清汞污染历史河流水体、生物膜和沉积物中汞污染现状和潜在风险,本研究选择贵州省清镇市东门桥河为研究对象,采集河流水体、生物膜和沉积物样品,并测定其汞的形态含量。结果表明,东门桥河水体总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和颗粒态汞(PHg)的平均含量分别为66.46±51.87 ng/L、10.67±5.15 ng/L和55.79±50.26 ng/L,PHg含量高达72%。生物膜中THg和MeHg的平均含量分别为9.38±12.39 mg/kg、19.58±22.21μg/kg;沉积物中THg和MeHg的平均含量分别为30.89±24.64 mg/kg、21.50±7.20μg/kg。水体和生物膜中汞的季节分布特征为夏季秋季春季。受清淤情况和市政污水排放的影响,随着采样点逐渐远离总排污口,水体汞含量呈现逐渐升高的趋势,而沉积物和生物膜的汞含量呈现出逐渐下降的趋势。     

炼油厂废水处理站挥发性羰基化合物成分谱研究

选取广东某大型炼油厂废水处理站进行现场采样,采用PFPH衍生化-GC/MS联用技术分析挥发性羰基化合物(oVOCs)的组成特征和含量水平,研究了其源排放特征、化学反应活性.结果表明,在该废水处理站大气中共检测出20种挥发性羰基化合物,各化合物的浓度范围为0～68.80μg.m-3,各废水处理单元oVOCs总浓度均值为(253.02±124.5)μg.m-3.背景校正后的质量浓度表明,各废水处理单元的大气中14种挥发性羰基化合物均占到总含量的90%以上,其中己醛含量最高,浓度均值达到(44.74±20.89)μg.m-3,其次是2-丁酮和乙醛,浓度均值分别达到(30.47±12.94)μg.m-3、(23.51±14.57)μg.m-3.通过计算化学活性和大气寿命筛选出分子标志物,并建立了废水处理站的oVOCs源成分谱.     

不同C/N条件下排水管道生物膜中氮分布特性

为了探索排水管道生物膜内部的氮迁移转化机理,研究不同C/N对管道生物膜脱氮过程的影响.在C/N分别为2、5、10条件下培养排水管道壁面生物膜,利用微电极测试技术对成熟生物膜内部DO、NH_4~+、NO_2~-、NO_3~-分布规律进行研究.结果表明:C/N为2、5、10条件下培养的生物膜厚度分别为(1.7±0.1),(1.9±0.1),(2.0±0.1)mm;生物膜内的DO浓度、NH_4~+浓度和NO_3~-浓度沿纵深方向逐渐递减,而NO_2~-浓度在生物膜内则是沿着纵深方向逐渐递增.3种C/N比条件下,生物膜内的物质浓度分布表现出明显的差异性.生物膜厚度影响着DO在膜内的分布,继而影响着N在膜内的迁移转化过程.     

市售贝类麻痹性贝毒快速生化检测方法探究

为了研究快速检测海产品中低浓度麻痹性贝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP)的生化方法,在传统小白鼠法的基础上,使用浓度(以STXeq计)为1和0.2μg/kg的市售双壳贝类PSP提取液对小鼠进行腹腔注射,分别研究暴露15、60、120min后小鼠血液中ACh、AChE、NO和NOS的变化情况.结果发现,低浓度(0.2μg/kg)、短时间(15min)条件下仅ACh含量发生显著变化[与对照组相比p0.05,含量(以蛋白计)为(141.2±14.8)μg/mg];而NO与NOS却在长时间(120min)暴露后才发生改变[与对照组相比p0.05,分别为(68.7±3.8)μmol/g及(40.1±4.9)U/mg].在高浓度下,3个时间点的ACh含量也均发生显著变化.结果表明,在低浓度及短时间条件下反映PSP效应的指标仅是ACh,从而可以尝试选择其作为快速检测PSP的生化指标.     

干湿交替循环频率对生物膜特征及其微生物群落的影响

为研究干湿交替循环下生物膜的抗性机制,以天然水体生物膜为研究对象,基于室内控制实验,通过16S rRNA高通量测序和激光共聚焦显微成像等技术,探究干湿交替循环对生物膜形态结构及其微生物种群结构、多样性和功能的影响.结果表明,随着干湿交替循环频率从一轮(C1)增加到五轮(C5),生物膜厚度从9.10减小到6.46μm,胞外聚合物含量从2.64μm³/μm³(对照)减少到1.90μm³/μm³(C1),再增加到4.41μm³/μm³(C3),随后减少到1.54μm³/μm³(C5, P=0.004),活/死菌比例则从2.52(C1)增加到3.60(C3)再显著减少到0.72(C5, P=0.009),而比表面积和粗糙度系数无显著变化.与对照相比,干湿交替循环下生物膜内微生物群落丰富度和多样性下降,指示物种发生改变.当干湿交替循环的频率超过生物膜耐受程度(C5)时,生物膜内优势菌由变形菌转变为与蓝藻相关的菌群,且生物膜...     

湿地水环境中采集的生物膜吸附铅和镉的特性

利用向海自然保护区湿地水环境中直接采集的生物膜进行了铅、镉的吸附实验发现,Freundlich和Langmuir方程均可描述生物膜吸附铅、镉的热力学过程.在所研究的浓度范围内,生物膜吸附铅的能力(1.55～8.25μmol/g)大于吸附镉(0.66～3.03μmol/g)的能力,而且随着生物膜浓度的增加,生物膜吸附铅、镉的最大吸附量呈下降趋势,并具有显著的相关性(n=5,p=0.10,0.05).     

镉胁迫对蛋白核小球藻生物膜生理特性的影响

文章以附着在聚氯乙烯载体上的蛋白核小球藻生物膜为研究对象,研究了镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理活性、抗氧化性和生物累积性等生理特性。结果表明:蛋白核小球藻生物膜在低浓度镉的胁迫下能保持相对稳定的增长,20.0 mg/L镉浓度对蛋白核小球藻生物膜的生长则表现出抑制作用,生物量仅为对照组的79.19%,胞外多聚糖的产量可达(99.28±1.19) mg/L;15.0 mg/L镉浓度胁迫下蛋白核小球藻生物膜超氧化物歧化酶活性最大值达到(290.50±4.55) U/g;过氧化氢酶活性随着镉浓度和处理时间的不断增加而增加,在20.0 mg/L镉浓度最高值达到(528.75±20.17) U/g;蛋白核小球藻生物膜对镉的生物累积量可达4.72 g/kg;傅里叶变换红外光谱表征分析得出蛋白核小球藻生物膜的生物累积效果可能与藻细胞表面存在的-NH_2、C-H等官能团有关;伪二阶动力学更适合描述蛋白核小球藻膜对镉的吸附过程。     

自然生物膜对水体中罗丹明B的净化与响应

以RhB(RhodamineB, 罗丹明B)为模型染料,研究了自然生物膜对RhB的去除,并分别使用Biolog和PLFA(磷脂脂肪酸)为技术手段和指标,探究RhB的存在对自然生物膜微生物群落结构和微生物碳源利用多样性的影响. 结果表明,第1天自然生物膜对水体中RhB的去除率为29.2%,之后几天的平均去除率降至3.9%左右;在测试期内RhB的总去除率达到68.6%. PLFA测定结果表明,RhB使自然生物膜中的PLFA总量减少了52.23%,其中细菌、真菌和放线菌的数量分别减少了75.81%、67.03%和100%. Biolog测定结果表明,低质量浓度的RhB降低了自然生物膜中微生物群落对碳源的利用能力,改变了生物膜微生物群落对31种碳源的利用情况,但RhB并没有对自然生物膜的微生物结构造成完全的破坏. 综上,自然生物膜作为一种自然水体中自生的微生物聚集体具有显著的生态学意义,其对低质量浓度的RhB具有一定的净化作用,但是RhB的存在也会对自然生物膜的结构和功能产生影响.      

不同形态厌氧氨氧化污泥低温保存的性能差异研究

厌氧氨氧化污泥的保存对其后续在反应器的脱氮过程有着重要的影响,因此,本研究针对不同形态的厌氧氨氧化污泥—生物膜和颗粒污泥的低温保存性能开展研究.结果表明,在64d 4℃的保存后,生物膜和颗粒污泥的厌氧氨氧化比活性分别降至(351.4±14.5),(32.3±2.7)mgN/(gVSS·d),分别为初始活性的62.1%和6.0%.EPS含量分别减少至(18.4±0.3)mg/gVSS和(13.3±1.5)mg/gVSS.生物膜和颗粒污泥中厌氧氨氧化功能菌属Candidatus Kuenenia丰度分别减少为6.1%和1.6%,厌氧氨氧化菌16S rRNA丰度分别降低为(1.48±0.29)×10⁸ gene copies/gVSS和(5.05±1.53)×10⁷ gene copies/gVSS.在后续的活性恢复过程中生物膜相较于颗粒污泥达到NRR为0.54kgN/m³/d花费周期缩短了15d.因此,厌氧氨氧化生物膜是比颗粒污泥更好的保存形态.     

五氯酚对稀有鮈鲫卵黄蛋白原及p53的诱导效应

采用中国特有鱼种稀有鮈鲫为实验动物,研究五氯酚（PCP）对其肝脏卵黄蛋白原（VTG）、VTG基因及抑癌基因p53的诱导效应,评价PCP的内分泌干扰作用,并从蛋白和基因表达水平上筛选PCP检测的敏感生物标志物.1.5、15、40、80、120、150、160μg.L-1PCP暴露稀有鮈鲫,同时设置空白、溶剂对照和17α-雌二醇（EE2）阳性对照,运用SDS-PAGE,ELISA法检测经PCP暴露后稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达差异;克隆稀有鮈鲫新的VTG和p53基因序列片段,运用实时荧光定量PCR方法检测PCP暴露对基因表达的影响.结果表明,40、80、120、160μg.L-1PCP均能诱导雌雄稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达,具有显著的浓度-效应关系;1.5、15、150μg.L-1PCP暴露后,雄性稀有鮈鲫肝脏VTG和p53基因表达均明显升高,具有显著的浓度-效应和时间-效应关系.证明PCP具有雌激素效应,稀有鮈鲫肝脏的VTG蛋白、VTG及p53基因可作为PCP检测的敏感分子生物标志物.     

Cu暴露条件下翡翠贻贝（Perna viridis）消化腺内金属和类金属硫蛋白的变化

通过室内急性暴露实验研究了翡翠贻贝（Perna viridis）消化腺富集Cu及其MTLP （metallothionein like protein）水平随时间的变化规律.结果表明,2种Cu浓度暴露条件下（12.7 μg/L和63.5 μg/L）,贻贝消化腺内Cu的平均吸收速率分别为2.045和7.028 μg·（g·d）^-1,富集系数分别为2 074和1 619.实验测定了所有样本的溶解态Cu与总Cu含量,2个暴露组二者的比值随时间呈现出不同的变化趋势,低浓度组先降低随后上升到与对照样本几乎相同的水平,而高浓度组一直呈下降趋势,表明不同污染程度生物体内金属消化机制进程存在差异.利用Brdicka极谱法测定了贻贝消化腺内MTLP的含量,对照组贻贝消化腺的MTLP平均含量为（0.551±0.037）mg/g;12.7 μg/L Cu暴露组MTLP含量随时间的变化范围是0.407～0.699 mg/g,而63.5 μg/L Cu暴露组在暴露初始MTLP水平就显著增加（p<0.001）,变化范围由初始0.942 mg/g降至0.826 mg/g.分析结果表明贻贝消化腺内的MTLP水平随着水体及生物体内的金属含量升高而增加,并与体内Cu浓度成明显的负指数增长关系（p<0.000 1）.     

DO和曝停比对单级自养脱氮工艺影响试验研究

为提高SBBR单级自养脱氮系统脱氮性能并考察DO和曝/停比对SBBR单级自养脱氮系统的影响,采用4组对比试验进行研究.结果表明,连续和间歇2种曝气方式均可实现单级自养脱氮,在进水氨氮浓度为160 mg/L左右,温度30℃±2℃,pH值7.8～8.2,HRT为2 d,DO为0.8～1.0 mg/L的条件下,连续曝气系统的氨氮转化率和总氮去除率分别达到80%和70%.DO为(曝气)2.0～2.5　mg·L^-1/(停曝)0.2～0.4 mg·L^-1,曝/停比为2 h∶2 h的系统则达到90%和80%以上.SBBR单级自养脱氮系统的DO应随其曝/停比进行调节,同时还可能与反应器内生物量及微生物在活性污泥和生物膜中的分布情况有关.本研究还探讨了SBBR单级自养脱氮的机理.     

生物滴滤塔净化低浓度苯乙烯废气的研究

在生物滴滤塔中进行低浓度苯乙烯废气的生物净化实验,建立动力学模型,测定苯乙烯实验数据并定性定量检测生物膜微种群。当进口气体浓度为200～1000mg/m3、气体流量0.2～0.25 L/h、液体喷淋量10×10-3～12×10-3m3/h、停留时间50～65s、循环液体pH6.5～7.5时,净化效率为90%～99%。动力学模型的模拟计算值与实验值之间有很好的相关性,相关系数R为0.96～0.99。湿润生物膜微群落的优势菌种群包括恶臭假单胞菌、梭形芽胞杆菌、罗非氏不动杆菌等。恶臭假单胞菌的最大活菌数为5.5×107CFU/g,并随生物滴滤塔运行时间延长有减少趋势。     

五氯酚对斜生栅藻的毒性效应研究

以斜生栅藻细胞的生长状况、色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)及蛋白质含量的变化作为指标,研究了不同质量浓度的五氯酚(0,0.02,0.05,0.10,0.50,1.00 mg/L)对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的毒性效应.24,48,72,96和120 h五氯酚对斜生栅藻的EC50分别为0.883,0.283,0.225,0.168和0.192 mg/L.斜生栅藻生长受抑制程度随五氯酚质量浓度增加而加强,当五氯酚的质量浓度超过0.50 mg/L时,斜生栅藻的生长几乎完全受到抑制.染毒96 h的斜生栅藻色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)含量以及蛋白质含量随着五氯酚质量浓度的增加呈下降趋势,色素比例失调,色素对五氯酚的敏感程度为:类胡萝卜素＞叶绿素a＞叶绿素b;可溶性蛋白质含量与色素含量的减少呈明显线性相关(r=0.793,n=6).      

涕灭威、灭多威的遗传毒性研究

研究了涕灭威与灭多威的遗传毒性.在去离子水中分别加入涕灭威与灭多威标准品,涕灭威设计0.002、0.02、0.2、2、20μg/L共5个剂量组,灭多威设计0.02、0.2、2、20、200μg/L共5个剂量组.用微核试验检测其对鲤鱼血红细胞微核的诱发效应,采用Ames试验检测2种农药的致突变性,采用彗星试验检测其对人外周血淋巴细胞DNA的损伤效应,根据3种毒理学试验结果综合分析涕灭威与灭多威的遗传毒性.结果表明,所有剂量组这2种农药未诱导鲤鱼血红细胞微核率的明显上升(p0.05);2种农药各剂量组回变菌落数均未超过自发回变组的2倍,但在非代谢活化条件下,涕灭威2～20μg/L与灭多威20～200μg/L剂量组的TA97菌株回变菌落数分别达到(129.17±17.00)、(129.50±18.28)、(109.83±10.80)和(114.17±9.37)个/皿,明显高于自发回变组(p0.05,p0.01).在代谢活化条件下,灭多威200μg/L组的TA100与TA102菌株的回变菌落数为(147.83±23.29)、(275.83±20.63)个/皿,均高于自发回变组(p0.05);在彗星试验中发现,高浓度的涕灭威与灭多威均可导致人外周血淋巴细胞的DNA损伤,涕灭威20μg/L组,灭多威200μg/L组的尾部DNA(%)、尾长、Olive尾距3个指标经统计学分析,高于去离子水对照组(p0.01).研究未见涕灭威与灭多威对鲤鱼血红细胞产生明显的染色体损伤效应,虽未见其明显的致突变性,但在高浓度下存在一定的致突变的风险,并且这2种农药可能导致人外周血淋巴细胞的DNA损伤,因此涕灭威与灭多威污染对水环境和人体健康可能存在一定的远期危害.     

五氯酚对HeLa细胞毒性及DNA损伤的研究

以人宫颈癌HeLa细胞为研究对象,运用MTT法检测PCP处理后HeLa细胞的增长抑制率;通过测定细胞培养液中乳酸脱氢酶(LDH)的漏出率和总超氧化物歧化酶(SOD)的活性,评价PCP的细胞毒性作用;彗星实验检测HeLa细胞经不同浓度PCP处理后的DNA损伤.结果表明,PCP对HeLa细胞的半数抑制浓度(IC50)为66.59μmol.L-1;HeLa细胞在12.5、25、50、100和200μmol.L-1 PCP染毒条件下,LDH的漏出率随着染毒时间的增加逐渐增大,具有明显的时间-效应关系,在12.25、17.5和25μmol.L-1 PCP染毒下,细胞培养液中SOD的活性随着染毒时间的增加逐渐下降,存在显著的时间-效应关系,低浓度PCP(25μmol.L-1)显著增加细胞培养液中LDH的漏出率以及PCP(12.25μmol.L-1)显著降低总SOD的活性;PCP(实验浓度为6.25、12.5、25和50μmol.L-1)不会导致HeLa细胞DNA损伤.因此SOD和LDH可作为评价低浓度PCP毒性效应的敏感性生物标志物.     

鸭绿江口潮滩沉积物间隙水中的营养盐

通过对鸭绿江口潮滩区2个采样点采集的柱状样分析、培养实验,测定了沉积物间隙水中的营养盐和沉积物中的S^2-结果表明,鸭绿江口潮滩区沉积物间隙水中的NO₃^-含量平均值为3.0μmol/L,垂直分布变化不大.PO₄^3-和SiO₃^2-的含量范围分别为0.8～70.4μmol/L,111.6～1054.3μmol/L,且两者垂直变化类似,随沉积物深度的增加先增加后下降.沉积物中硫化物的分布是随深度增加,含量升高.鸭绿江口潮滩区沉积物Eh、pH的测定结果显示,在13cm以下,Eh降为负值,沉积物还原性逐渐增强.而pH自上而下变化不大.由分子扩散公式计算结果表明,鸭绿江口潮滩区营养盐均由沉积物向上覆水扩散.     

Nitrogen removal from sludge dewatering effluent through anaerobic ammonia oxidation process

Anaerobic ammonia oxidation（Anammox） process is a novel and promising wastewater nitrogen removal process. The feasibility of transition of Anammox from denitrification and the performance of lab-scale Anammox biofilm reactor were investigated with sludge dewatering effluent. The results showed that Anammox process could be successfully started up after cultivation of denitrification biofilm and using it as inoculum. The transition of Anammox from denitrification was accomplished within 85 d. Anammox process was found suitable to remove ammonia from sludge dewatering effluent. The effluent ammonia concentration was detected to be 23.11 mgN/L at HRT of 28 h when influent ammonia concentration was fed 245 mgN/L, which was less than that for the national discharge standard Ⅱ （25 rngN/L） of China. Volumetric total nitrogen loading rate was up to 584.99 mg TN/（L. d） at HRT of 17 h, while influent concentrations were kept 243.25 mg NH4＊ -N/L and 288.31 mg NO2^- -N/L.