酸性矿山废水区域沉积物中嗜酸菌多样性研究

采集了酸性矿山废水区域酸性沉积物样品,运用16S rDNA克隆文库技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,研究了沉积物中的嗜酸菌类群以及它们的群落结构.结果表明,沉积物中的嗜酸菌类型较新,大多数16S rDNA序列与已知序列的相似性均在97%以下.这些嗜酸菌主要为Acidobacteria,β/-γProteobacteria,δ-Proteobacteria,Nitrospira,Candidate Division TM7,low G+C Gram-positive类微生物.在这一酸性生态系统中,δ-Proteobacteria类细菌占据主导地位.对酸性沉积物中嗜酸菌多样性的研究有利于发现高效处理酸性矿山废水的方法.     

酸性矿山废水库周边土壤微生物多样性及氨氧化菌群落研究

采集了安徽某铁矿酸性矿山废水库周边土壤样品,测定其理化参数,并采用分子生物学方法分别研究了土壤中细菌和古菌群落组成以及驱动氨氧化作用的微生物类群.结果表明,该土壤样品受到酸性矿山废水严重污染,pH低于3,铁铝等金属含量很高.细菌的16S rRNA基因文库覆盖11个类群,其中酸杆菌门(Acidobacteria)占主导地位,丰度达47.4%;疣微菌门(Verrucomicrobia)为第二大门类,丰度为18.9%.样品中含有大量嗜酸的细菌类群,如Candidatus Koribacter versatilis和Holophaga sp.等.古菌的16S rRNA基因文库仅覆盖2个类群,分别为奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),奇古菌门占绝对优势地位.该土壤样品中的氨氧化作用可能主要由奇古菌门的氨氧化古菌所驱动,且该区域存在新的氨氧化古菌类群.     

粤北大宝山槽对坑酸性矿山废水中不同沉积层次生矿物研究

矿山尾矿渣中硫化物的氧化作用易形成酸性矿山废水(AMD)和重金属污染,而氧化过程中形成的次生矿物对控制重金属污染起重要的作用。本文利用XRD和SEM等主要手段,对粤北大宝山多金属矿槽对坑酸性矿山废水四种不同颜色沉积层的次生矿物种类及其形貌进行了研究,发现不同沉积层均有丰富的次生矿物。从上到下,次生矿物种类从简单变复杂多样。尾矿砂层(S1)次生矿物种类主要为叶绿矾、针绿矾、黄钾铁矾;赭色层(S2)主要次生矿物有磷铝矾、七水铁矾,四水白铁矾、黄钾铁矾等;灰绿色沉积层(S3)主要有水砷铁矿,镁叶绿矾、赤铁矾及较丰富的李时珍石;S4层主要有黄钾铁矾、施威特曼石、铁明矾、水绿矾、镁叶绿矾等。其中黄钾铁矾是最常见的次生矿物,主要呈片状、菱面体状,与施威特曼石共生;施威特曼石也相对较富集,呈海胆状、放射状、鳞片状、球状等集合体产出;石膏较富集,呈完整晶体出现。酸性矿山废水中重金属元素的活动性受到次生矿物的影响;次生矿物在一定程度上能净化酸性矿山废水中有害元素,减少酸性矿山废水对周围环境的污染。     

淡水水体底泥中厌氧氨氧化菌的原位鉴别

采用16S rRNA方法对江苏省新沂河的底泥样品进行了厌氧氨氧化菌的原位检测,建立了样品的16S rRNA克隆文库,共包括6个16S rRNA克隆序列.对文库中克隆序列利用ARB软件包进行了排队分析及系统发育树的绘制.分析结果表明,新沂河底泥样品中含有与已知厌氧氨氧化菌Candidatus“Brocadia anammoxidans”相似性为91%的16S rRNA基因,经鉴定为厌氧氨氧化菌Brocadia分支的新种类.样品中还含有组成Planctomycetes新分支的16S rRNA基因,它们与已知厌氧氨氧化菌序列的遗传距离较远,其微生物特性还有待进一步研究.厌氧氨氧化菌在淡水环境中的发现将有助于进一步研究厌氧氨氧化过程在受损淡水生态系统修复重建中的作用,重新认识其中的氮循环过程.     

生物转鼓过滤器反硝化去除NO过程中微生物群落结构多样性解析

采用PCR-DGGE技术分析了生物转鼓过滤器(RDB)反硝化去除NO过程中的微生物多样性.研究结果表明,RDB中存在16种优势菌,并且沿填料径向不同位置的DGGE图谱差异性不大,细菌群落结构具有较高相似性.通过DGGE图形比较和微生物群落生物多样性指数计算,发现在RDB内加入CuⅡ(EDTA)络合剂后,NO去除率上升,而微生物群落多样性先增加后又下降,但群落结构变化不显著.对DGGE图谱中8条主带进行回收、扩增、克隆和测序,结果显示RDB中微生物群落主要由Cytopahga-Flexibacteria-Bacteroides(CFB)group Bacteroides、β-Proteobacterium、γ-Proteobacterium和Clostridium sp.组成.反硝化功能与条带G-5(属于γ-Proteobacterium)和G-6、G-8(属于β-Proteobacterium)所代表的菌种相关,相似性≥98%.G-3序列与GenBank数据库中2个最相似序列的相似性只有93%和92%,表明这个条带所代表的微生物可能为新的未培养微生物.     

基于mcrA基因的厌氧颗粒污泥产甲烷菌群分析

基于mcrA基因对阿维菌素废水处理工业化UASB厌氧颗粒污泥中产甲烷菌群进行分析,并与基于16S rRNA基因的产甲烷菌群分析结果进行比较.结果表明,基于2种目标基因PCR产物的DGGE图谱存在差异,但根据图谱计算所得产甲烷菌群Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Berger-Parker优势度指数没有差异,表明基于2种目标基因的产甲烷菌群多样性分析基本一致.基于不同目标基因的优势产甲烷菌群系统发育种属的分析结果大体相似,产甲烷杆菌目和产甲烷八叠球菌目是厌氧颗粒污泥样品中的优势产甲烷种群;同时,分析结果的差异表明2种目标基因的检测特异性不完全相同.基于2种目标基因的产甲烷菌群FISH杂交区域具有很高的一致性,但杂交区域面积有所差异.基于mcrA基因FISH检测的产甲烷菌群平均相对丰度为24.25%±6.47%,低于基于16S rRNA基因FISH检测结果(33.42%±2.34%).以上结果表明,基于mcrA基因与基于16S rRNA基因的的产甲污泥菌群分析结果具有较高的相似度,mcrA基因可以作为16S rRNA基因的替代目标基因.     

铜尾矿库重金属Cu、Zn对细菌群落结构的影响

以湖北某铜矿尾矿库为主要研究对象,采集库内尾矿样品11个、对照样某小型废弃尾矿库尾矿样品2个和附近耕地土壤样品1个,采用变性梯度凝胶电泳方法对上述样品中细菌的16S rRNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,利用分析得到的图谱数据与所测得样品的理化性质及重金属Cu、Zn含量进行相关性及冗余度(RDA)分析.结果表明,尾矿库内Cu、Zn污染严重并波及周边,与尾矿样品的理化性质存在不同的相关性,其中Zn的污染程度与有机质存在极显著正相关[R=0.668(P<0.01)].DGGE图谱分析结果发现,样品细菌多样性较低,相似性较高(最低相似度53.1%),优势菌群相对稳定,PCA分析表明,Cu和Zn对细菌多样性具有抑制作用.RDA分析结果说明Cu和Zn的含量对细菌种群分布影响很大,Cu对大部分种群具有抑制作用,而Zn一方面能促进某些种属数量,另一方面又能抑制其他种群的结构变化,这种影响并不是实验室研究的简单线性关系.     

酸性矿山废水对沉积物真核微生物群落的影响

对受酸性矿山废水污染的橫石河上游到下游水体和沉积物中理化参数以及沉积物中真核微生物的多样性进行系统调查,使用斯皮尔曼相关性分析和典范对应分析（CCA）甄别真核微生物群落的主要环境胁迫因子.结果表明：橫石河中真核微生物优势种群为真菌门（Fungi）（4.51%~86.69%）、绿藻门（Chlorophyta）（0.61%~77.36%）和纤毛虫门（Ciliophora）（0.81%~34.91%）.沉积物中真核微生物群落Alpha多样性随酸性矿山废水污染梯度降低而逐渐升高.与原核微生物群落不同,酸性矿山废水环境沉积物中真核微生物群落结构的变化主要受硫酸根和电导率的影响.     

Do land utilization patterns a ect methanotrophic communities in a Chinese upland red soil?

Soil samples were collected from three plots under di erent land utilization patterns including degradation, farming, and restoration. The abundances of methanotrophs were quantified using real-time polymerase chain reaction (PCR) based on the pmoA and 16S rRNA genes, and the community fingerprint was analyzed using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) aiming at pmoA gene. Significantly lower 16S rRNA and pmoA genes copies were found in the degradation treatment than in farming and restoration. Higher abundances of Type I than those of Type II methanotrophs were detected in all treatments. The treatment of farming was clearly separated from degradation and restoration according to the DGGE profile by cluster analysis. The lowest diversity indices were observed in the F (farming plot), suggesting that the community structure was strongly a ected by farming activities. There were significantly positive correlations between the copy numbers of pmoA also Type II-related 16S rRNA genes and soil available K content. Strong negative and positive correlations were found between Type I and soil pH, and available P content, respectively. We concluded that the vegetation cover or not, soil characteristics including pH and nutrients of P and K as a result of anthropogenic disturbance may be key factors a ecting methanotrophic communities in upland soil.     

酸性矿山废水区域废矿石中真核生物多样性分析

采集安徽某铁矿酸性矿山废水库周边的废矿石样品,分析了样品的主要物化参数,进而利用分子生物学方法,构建真核生物18S rDNA克隆文库,对样品中的真核生物多样性和群落结构进行了研究.结果表明,该区域呈现强酸性,pH均在3以下,Fe、SO2-4、P、NO-3-N含量都显示同一个趋势,即裸露的废矿石样品PD和1M的含量高于有植被覆盖的样品LW和XC.4个样品含有子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和节肢动物门(Arthropoda)这4类真核生物.其中球囊菌门可以与植物形成绝对共生关系,是早期植物适应陆地环境的关键.包含球囊菌门的样品LW和XC,有植被保护,其生物多样性比裸露的废矿石样品PD和1M的生物多样性更丰富.此外,还发现样品中存在很多对极低pH、重金属有耐受力的菌种,如Penicillium purpurogenum、Chaetothyriales sp.、Staninwardia suttonii等.     

Do land utilization patterns affect methanotrophic communities in a Chinese upland red soil?

Soil samples were collected from three plots under different land utilization patterns including degradation,farming,and restoration.The abundances of methanotrophs were quantified using real-time polymerase chain reaction(PCR)based on the pmoA and 16S rRNA genes,and the community fingerprint was analyzed using denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)aiming at pmoA gene.Significantly lower 16S rRNA and pmoA genes copies were found in the degradation treatment than in farming and restoration.Higher abundances of Type Ⅰ than those of Type Ⅱ methanotrophs were detected in all treatments.The treatment of farming was clearly separated from degradation and restoration according to the DGGE profile by cluster analysis.The lowest diversity indices were observed in the F(farming plot),suggesting that the community structure was strongly affected by farming activities.There were significantly positive correlations between the copy numbers of pmoA also Type Ⅱ-related 16S rRNA genes and soil available K content.Strong negative and positive correlations were found between Type Ⅰ and soil pH,and available P content,respectively.We concluded that the vegetation cover or not,soil characteristics including pH and nutrients of P and K as a result of anthropogenic disturbance may be key factors affecting methanotrophic communities in upland soil.     

某酸性矿山排水中溶解性有机物的特征分析

采集安徽某酸性矿山排水（AMD）水库不同离岸距离的表水层水样,结合傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）与三维荧光光谱（EEMs）技术对水样中溶解性有机物（DOM）来源和组分特征进行分析.三维荧光结果表明,样品中内源性色氨酸类荧光峰峰强与离岸距离正相关,且基于三维荧光特征指数（FI,HIX,BIX）分析判断DOM主要来自于内源.FT-ICR MS在分子层面进一步表明,内源性组分（脂类,脂肪族/蛋白类,糖类）在近岸点样品DOM所占比重相对较低（66%）.AMD中DOM的主要成分为CHO（40%~50%）、CHON（25%~30%）、CHOS （22%~36%）等化合物.DOM包含有高比例的CHOS化合物主要与AMD水体高浓度硫酸盐有关.     

低温高海拔湖泊岸边带厌氧氨氧化菌的存在、生物多样性及活性——以天山天池为例

本文旨在通过聚合酶链反应PCR、构建克隆文库、15N同位素示踪等技术研究厌氧氨氧化细菌在以天山天池为代表的高海拔低温水生态系统中的存在、发生、活性及对氮循环的影响.通过定量PCR测得天山天池沉积物厌氧氨氧化菌的丰度为(2.93×105±0.25×105)copy/每克干沉积物土样,证明了存在有一定数量的厌氧氨氧化菌;在分别对厌氧氨氧化细菌的16S rRNA和hzs B功能基因构建克隆文库,并对阳性克隆进行生物多样性分析,发现天山天池沉积物中16S rRNA阳性克隆子均属于同一个独立操作单元,与已知的厌氧氨氧化菌的相似度高于99%;而hzs B功能基因克隆文库中,其生物多样性略高于16S rRNA文库.通过同位素示踪技术测得该样品的厌氧氨氧化速率为1.162 nmol·g-1·h-1,其对氮气生成的贡献率高达82%,远高于以往报道的淡水环境中厌氧氨氧化对氮气生成的贡献率.推断高海拔和低温等环境可能不是限制厌氧氨氧化细菌生长的关键因素.     

德兴铜矿不同年份废石产酸规律研究

矿山选矿废石、尾矿在长期堆积过程中氧化产生的酸性废水会对环境造成严重危害.实验选取德兴铜矿1、5、10和20年废石进行产酸规律研究,静态评价结果显示,4种废石均有产酸潜势,且除1年废石以外均已产酸.为期9个月的动态评价结果表明,4个年份的废石pH均与电导率呈显著负相关,检出离子主要为氟化物、Cu2+、Zn2+、SO2-4、Fe3+.1年废石在整个实验进行中并未产酸,5、10年废石产酸稳定,20年废石产酸缓慢,可推断废石的产酸过程为:不产酸-高速产酸-稳定产酸-产酸速率下降.     

浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落结构时空特征

为了解在反硝化厌氧甲烷氧化反应过程中起主要作用的微生物——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M. oxyfera)在河流底泥环境中的时空变化特征,利用克隆文库及实时荧光定量PCR技术考察了浑河流域部分底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性及丰度. 结果表明:从浑河上游至下游丰水期各采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA的多样性无明显地域性差异,其OTU(operational taxonomic unit,独立操作单元)数变幅不大;pmoA功能基因的多样性则存在较为明显的地域性差异,上游采样点A(章党大桥)底泥中OTU数为5,下游采样点E(三岔河大桥)底泥中仅为1. 采样点A底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性均存在一定的季节性差异,平水期16S rRNA和pmoA功能基因的Shannon-Wiener多样性指数分别为1.48和2.19,在各期中最高;而枯水期时二者均最低,分别为0.83和1.26. 丰度分析结果显示,所有采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA丰度均表现为平水期(2.42×106~1.74×107 copies/g)(以干质量计)最高、枯水期(2.87×104~4.19×106 copies/g)居中、丰水期(1.29×103~2.04×104 copies/g)最低,说明浑河底泥中M. oxyfera-like的丰度亦存在一定的季节性差异.      

酸性矿山排水污染的水库水体酸化特征

矿业开发产生的酸性排水导致下游水体酸化,严重破坏水域生态平衡. 以受酸性矿山排水(Acid Mine Drainage,AMD)影响的水库水体为研究对象,通过对水库表层水、界面水和沉积物孔隙水中水质参数的变化进行分析,探讨水库水体酸化特征. 结果表明:表层水、界面水pH分别为3.22～3.38和2.70～3.02,水库上覆水体严重酸化,沿沉积物剖面向下酸化程度逐渐减弱;上游AMD在水库水体中存在自然净化过程,而表层沉积物可再次提高上覆水体酸度;沉积物孔隙水ρ(SO₄2-)极高(0.29～11.85 g/L)且在垂向剖面上变化波动较大,可能与沉积物中次生矿物的形成转化、季节及其他外界条件的变化有关.      

Bacterial diversity in soils around a lead and zinc mine

Five samples of soil collected from a lead and zinc mine were used to assess the effect of combined contamination of heavy metals on soil bacterial communities using a polyphasic approach including characterization of isolates by culture method, community level catabolic profiling in BIOLOG GN microplates, and genetic community fingerprinting by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rDNA fragments amplified by PCR from community DNA （PCR-DGGE）. The structure of the bacterial community was affected to a certain extent by heavy metals. The PCR-DGGE analysis of 16S rRNA genes showed that there were significant differences in the structure of the microbial community among the soil samples, which were related to the contamination levels. The number of bacteria and the number of denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） bands in the soils increased with increasing distance from the lead and zinc mine tailing, whereas the concentration of lead （Pb） and cadmium （Cd） was decreased. Heavily polluted soils could be characterized by a community that differs from those of lightly polluted soils in richness and structure of dominating bacterial populations. The clustering analysis of the DGGE profiles showed that the bacteria in all the five samples of soil belonged to three clusters. The data from the BIOLOG analysis also showed the same result. This study showed that heavy metal contamination decreased both the biomass and diversity of the bacterial community in soil.     

碳酸盐岩处理AMD生成的污泥除磷初步研究

选取碳酸盐岩处理矿山酸性废水的污泥作为水中磷的去除材料,研究pH、温度、污泥投加量和接触时间对磷去除作用的影响,以及在此过程污泥中重金属的释放情况.试验表明:当水中磷浓度为10 mg/L,温度25℃,接触时间10 min,污泥投加量0.5 g,pH为7时,磷的去除率达到99.9％以上.实验中污泥有少量重金属的释放,但仍...     

Microbial population dynamics and changes in main nutrients during the acidification process of pig manures

This study evaluated the impact of pig manure acidification on anaerobic treatment and composition of the fecal microbial community.According to the different chemical oxygen demand (COD) in the anaerobic treatment processes,pig manure was diluted 4 times (×4),16 times (×16),or 64 times (×64) and subjected to acidification.During the acidification process,pH,soluble chemical oxygen demand (SCOD),volatile fatty acids (VFAs),nitrogen (N),phosphorus (P) and potassium (K) were determined along with microbial po...     

我国东北典型河流冰封期细菌多样性的研究——以松花江为例

在我国东北松花江冰封期时采集了该河流域5个监测断面的河水样本,并分别构建16S rDNA克隆文库,通过16S rDNA序列的系统发育分析,对水样中细菌群落结构和种群多样性进行了研究.试验结果表明,5个采样点的水样pH都呈弱酸性,并且都有不同程度的多环芳烃(PAHs)污染,其中,B(九站)采样点污染最为严重.5个样品中检测到的共同细菌种类有5个:β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).5个河水样品中的细菌与许多已知降解菌的亲缘关系较近,并以能降解多环芳烃类有机污染物的微生物种类居多,且在5个样品中均发现了指示河流富营养化的菌种,表明该河流存在普遍的富营养化趋势,特别是D、E段(佳木斯上和佳木斯下)比较严重.