纳污河流抗性基因和微生物群落相关性

通过Miseq高通量测序分析和荧光定量PCR技术,研究某纳污河流中四环素类与磺胺类抗性基因（ARGs）的分布特征、传播情况及微生物群落结构相关性.结果表明：在河流地表水与沉积物中均检测到四环素类抗性基因tetA和tetB与磺胺类抗性基因sul1和sul2,四环素类抗性基因和磺胺类抗性基因的绝对丰度分别为5.09×10³~1.26×10⁷,3.94×10⁵~1.32×10⁹copics/L,磺胺sul1抗生素抗性基因丰度显著高于其它基因;河流主要优势菌门为Proteobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes,Actinobacteria和Cyanobacteria,其平均总相对丰度占总比例的95.62%,且总体差异较小.抗性基因与微生物群落冗余分析显示,Methylotenera菌属是影响tetA抗性基因分布丰度的主要因素,Dechloromonas和Clostridium sensu stricto 1菌属是影响tetB抗性基因分布丰度的主要因素,Dechloromonas、Clostridium sensu stricto 1和Methylotenera菌属是影响sul1、sul2抗性基因分布丰度的主要因素.     

硫自养反硝化颗粒表面与间隙微生物群落特征和基因分布

研究了单质硫颗粒自养反硝化柱中表面和间隙生物膜的微生物群落结构、功能基因和代谢途径等生物信息学特征.结果表明,硫颗粒表面生物膜的微生物菌群多样性低于间隙生物膜.氮代谢功能基因丰度差异较为显著,间隙生物膜中硝酸盐和亚硝酸盐的胞外转运蛋白基因丰度远高于表面生物膜,分别为0.0792%、0.109%与0.0157%、0.0314%.对于还原性反硝化代谢,表面生物膜的总基因丰度却明显低于间隙生物膜,分别为0.367%、0.406%.此外,参与反硝化过程的基因丰度明显不同,特别是将NO₃^-还原成NO₂^-以及将N₂O还原成N₂过程中的基因.对于硫代谢,没有观察到明显的差异.APS (硫酸腺苷)氧化是将SO₃^2-氧化为SO₄^2-的主要途径,其基因丰度远远高于直接氧化途径,分别为0.137%与0.0005%(表面)、0.138%与0.0007%(间隙).结果表明,在单质硫自养反硝化过程中,间隙生物膜与表面生物膜中的微生物存在合作关系,协同促进硫自养反硝化脱氮过程.     

厌氧和好氧处理过程中四环素抗药基因的丰度

为了了解抗生素生产废水不同处理过程(厌氧生物处理和好氧生物处理)中抗药基因的行为,本文以两种四环素(土霉素、金霉素)生产废水处理系统为调查对象,采用PCR和实时定量PCR(qPCR)方法考察厌氧和好氧处理过程中常见的6种四环素抗药基因(tet(A), tet(C), tet(G), tet(Q), tet(W), tet(X))及2种转移因子(I型整合子intI1, 异常插入序列ISCR3)的丰度特征.结果表明,tet(C)在所有样品中均未检出,其它基因在所有样品中检出.四环素生产废水处理系统中,厌氧污泥中tet(A)、tet(G)、tet(X)的相对丰度(与16S rRNA基因的比值)范围为(1.25±0.16)×10^-4~(4.52±0.002)×10^-2,显著低于好氧污泥[(9.88±0.67)×10^-5~(2.70±0.29)×10^-1],而tet(Q)、tet(W)在厌氧污泥中的相对丰度为(1.66±0.03)×10^-2~(7.48±1.22)×10^-2,比好氧污泥中[(1.94±0.12)×10^-3~(2.85±0.16)×10^-2]高1个数量级;转移因子intI1和ISCR3在厌氧污泥中相对丰度范围为(1.48±0.01)×10^-3~(2.61±0.31)×10^-2,显著低于好氧污泥[(1.18±0.15)×10^-1~(8.99±0.75)×10^-1],表明厌氧处理过程中由这两种转移因子介导的水平转移潜力较小.研究表明,好氧处理促进了tet(A)、tet(G)、tet(X)的传播,但对tet(Q)和tet(W)有控制效果,而厌氧处理过程与之相反.抗药基因的分布与水平转移因子、抗药机制、群落结构有关.     

芦芽山华北落叶松林土壤剖面细菌群落分布格局

微生物群落是维持森林土壤生态系统结构和功能的关键组分.细菌群落在土壤剖面上的垂直分布对森林土壤碳库和土壤营养循环具有重要影响.利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林腐殖质层及0～80 cm土层细菌群落特征,探究影响土壤剖面细菌群落结构的驱动机制.结果表明,细菌群落的α多样性随土壤深度的增加显著单调降低,群落结构在土壤剖面上有显著差异.放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随着土壤深度增加而降低;酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度随土层深度的增加而增加.RDA分析结果表明,土壤NH⁺₄、 TC、 TS、 WCS、 pH、 NO^-₃和TP是决定土壤剖面细菌群落结构的重要因子,其中pH的影响最为显著.分子生态网络分析表明,凋落物层和亚表层土壤(10～20 cm)细菌群落的复杂性较高,深层(40～80 cm)土壤细...     

粤港澳大湾区NO2污染的时空特征及影响因素分析

利用Aura卫星搭载的臭氧观测仪（OMI）反演的对流层NO₂柱密度数据,分析了自2005年以来粤港澳大湾区（GBA）对流层NO₂柱密度的空间分布特征、时间变化趋势及其影响因素.研究结果表明GBA对流层NO₂柱密度从2005~2018年呈减少的趋势,每年递减约为2.8%.小波系数显示时间演化过程中存在9个月的主振荡周期,冬季浓度较高,夏季较低.人为排放和各种自然因素,导致了GBA对流层NO₂柱浓度月变化在时间和空间上存在明显差异,最小值和最大值分别出现在6和12月,多年平均值分别为3.9665×10¹⁵和12.3423×10¹⁵molec/cm².NO₂在空间分布上呈现明显的空间分异特征,冬季12月最明显.NO₂污染严重的高值区主要出现在中部地区,如广州市、佛山市和中山市,最大的对流层NO₂柱密度可达18.8306×10¹⁵molec/cm²,大约是周边地区的3 倍,且高污染区域向四周逐渐扩散,连成一片.低值区主要在北部的肇庆市和东部的惠州市,多年平均的对流层NO₂柱密度约为7.1400×10¹⁵molec/cm².对流层NO₂柱密度的增长率在不同区域的变化趋势呈现明显的差异,变化范围为-15×10¹⁵~6×10¹⁵molec/cm²,增长率百分比范围为-65%~65%.出现增长的地区主要是肇庆市北部和惠州市东部的低值区;对流层NO₂出现明显减少的区域集中在中部的高值区,减少量最大的地区为广州市、佛山市和中山市交界处.     

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...     

长江三角洲近10年甲醛柱浓度变化及影响因素

基于Aura-OMI HCHO数据产品,解译并分析了2008~2017年长江三角洲（以下简称长三角）地区甲醛柱浓度的数量分布、动态规律和影响因素.结果显示：10年甲醛柱量均值为14.16×10¹⁵molec/cm²、最大值15.41×10¹⁵molec/cm²、最小值1².²7×10¹⁵molec/cm²、最大增速17.8%、平均增速0.17%、最大降速15.95%.时间上,10年来甲醛浓度呈波动上升的态势,以四级、三级和五级的变化为主,夏季最高,春秋次之,冬季最小,春夏秋冬四季的分担率分别是25.96%、34.28%、22.00%、17.76%.空间上,浓度整体从中部向两侧递减,沿海地区最低,高值区由西北向东南逐渐转移扩大.影响长江三角洲甲醛柱浓度变化的主要因素为自然因素和人为因素,自然因素以气温和降水为主,人为因素以能源消费总量、第二产业、第三产业、生产总值及家具和建房装修材料为主.长三角和京津冀的时空演化及影响因素有相同之处,也有不同之处.     

A2O-IFAS工艺生物膜微生物群落的演替及分布特性

在A²O-IFAS工艺中探究了不同功能分区生物膜微生物群落的演替及分布特性.利用该工艺处理实际生活污水,总无机氮去除负荷可达（0.10±0.03）kg·m^-3·d^-1,总无机氮和COD的平均去除率分别为70%和79%.高通量测序结果显示,厌氧氨氧化菌Candidatus＿Brocadia在好氧区生物膜中的相对丰度最高（0.43%）,其次是缺氧区生物膜、活性污泥和厌氧区生物膜.此外,絮体污泥与好氧区生物膜有着相似的微生物群落,该结果表明,功能区非生物因素可驱使生物膜微生物群落在缺氧区和厌氧区发生演替现象,DO、C/N比等环境因素和微生物的互作机制是驱动微生物群落分布和厌氧氨氧化菌富集的关键.本研究可为主流厌氧氨氧化菌的富集和技术应用提供重要参考.     

湟水河着生藻类群落结构特征及影响因子分析

为探究高原河流中着生藻类群落结构时空变化特征,该文选择黄河流域上游支流湟水河为对象,于2020年9月(秋季)和2021年6月(春季)对湟水河流域23个点位开展着生藻类调查,探究湟水河着生藻类群落结构时空格局及其对环境因子的响应。结果表明：湟水河共检出着生藻类5门172种,以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主。主要优势种时空差异明显,上游段着生藻类群落主要由小席藻、鞘丝藻和披针形曲壳藻等清洁种构成,中下游段优势种则逐渐出现放射舟形藻和谷皮菱形藻等耐污种。春季湟水河着生藻类平均密度和平均生物量低于秋季,分别为41.55×10⁴cells/cm²和66.45×10⁴cells/cm²、0.60 mg/cm²和12.50 mg/cm²。春秋两季Shannon-Wiener多样性指数均值上游段均高于中下游段。MRPP检验分析发现,着生藻类群落存在显著的时间(春季v.s.秋季)和空间(上游段v.s.中下游段)差异。就β多样性而言,上游段Jaccard指数低于中下游段,春季Ja...     

常州市春季PM2.5中细菌群落特征及影响因素

为研究常州市春季PM_2.5中细菌群落特征,利用高通量测序对PM_2.5中细菌的16S rRNA基因进行研究.测序获得的有效序列数为600150,以97%的相似水平划分,各样品的OTUs为1890~6519,同时样本的Coverage指数较高,表明测序结果可以准确地代表样本中的空气细菌群落.物种注释结果表明：常州春季PM_2.5中相对丰度> 1%的有11个细菌门、14个细菌纲和12个细菌属,其中变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻细菌门（Cyanobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）是排名前3的优势细菌类群,占总基因丰度的80.88%.属水平优势细菌主要有拟甲色球藻属（Chroococcidiopsis,6.03%）、Rubellimicrobium（5.95%）、微囊藻属（Microcystis,4.86%）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas,3.16%）,但在属水平上未能进行分类的基因序列比例高达81.11%.基于PM_2.5中细菌群落组成进行来源分析,发现常州市春季PM_2.5中细菌的环境来源多变,其主要环境源可能为淡水,其次是土壤、植物和人为源.利用冗余分析探讨环境因子与细菌群落的关系,结果表明,NH₄⁺、NO₃^-、O₃、SO₄^2-、OC、气压和CO是常州市春季PM_2.5中细菌群落的主要影响因子,同时不同环境因子对不同细菌类群影响不同.     

管材对供水管网生物膜微生物种群多样性的影响

研究了3种管材(灰口铸铁管、镀锌管和不锈钢复合管)对管网生物膜微生物种群多样性的影响.采用R2A平板培养计数可培养细菌、荧光定量PCR计数细菌总数、流式细胞法确定活菌比例、扫描电镜观察生物膜形态,高通量测序研究管段生物膜微生物种群多样性.研究结果表明:灰口铸铁管可培养菌数和细菌总数都最高,其次是镀锌管,不锈钢复合管可培养菌数和细菌总数都最少,但活菌比例方面镀锌管活菌比例高于灰口铸铁管和不锈钢复合管.扫描电镜结果与可培养菌数及细菌总数结果一致,即灰口铸铁管细菌量最高,不同管材管壁生物膜细菌形态皆以球菌和杆菌为主,并无显著差异.微生物种群多样性结果显示:灰口铸铁管生物膜种群多样性最高,镀锌管生物膜种群多样性相对较为单一,不锈钢复合管生物膜种群多样性最低.饮用水管网生物膜种群以变形菌门为主,各管道变形菌门都高达90%以上,不同管材生物膜细菌群落组成有很大差异.本研究结果对今后饮用水供水管段材料的选取具有指导性意义.     

Molecular analysis of long-term biofilm formation on PVC and cast iron surfaces in drinking water distribution system

To understand the impacts of different plumbing materials on long-term biofilm formation in water supply system, we analyzed microbial community compositions in the bulk water and biofilms on faucets with two different materials-polyvinyl chloride （PVC） and cast iron, which have been frequently used for more thanlO years. Pyrosequencing was employed to describe both bacterial and eukaryotic microbial compositions. Bacterial communities in the bulk water and biofilm samples were significantly different from each other. Specific bacterial populations colonized on the surface of different materials. Hyphomicrobia and corrosion associated bacteria, such as Acidithiobacillus spp., Aquabacterium spp., Limnobacter thiooxidans, and Thiocapsa spp., were the most dominant bacteria identified in the PVC and cast iron biofilms, respectively, suggesting that bacterial colonization on the material surfaces was selective. Mycobacteria and Legionella spp. were common potential pathogenic bacteria occurred in the biofilm samples, but their abundance was different in the two biofilm bacterial communities. In contrast, the biofilm samples showed more similar eukaryotic communities than the bulk water. Notably, potential pathogenic fungi, i.e., Aspergillus spp. and Candida parapsilosis, occurred in similar abundance in both biofilms. These results indicated that microbial community, especially bacterial composition was remarkably affected by the different pipe materials （PVC and cast iron）.     

基于PSD曲线的军用车辆有机涂层防护性能研究

目的研究两种军用车辆有机涂层的防腐蚀性能。方法利用两种军用车辆有机涂层作为样本,以湿热、紫外、中性盐雾、酸性盐雾为4个环境因子,组合成多因子综合腐蚀试验,用电化学噪声频域分析处理试验数据,对比研究两种车辆装备涂层的防腐蚀性能。结果10个周期之后,两种涂层均完全破坏,其中,灰色有机涂层H的初始状态为9.55×10⁸Ω/cm²,9个周期之后降低了2个数量级,为1.3×10⁶Ω/cm²;金属漆涂层的初始状态为1.8×10⁹Ω/cm²,9个周期之后减小1个数量级,为3.62×10⁸Ω/cm²。曲线斜率Si的变化趋势与噪声强度相反,在腐蚀速率快的时候,斜率变小,表现在图像上为直线更陡;与之相反,腐蚀速率慢的时候曲线斜率变大,变得更为平缓。结论金属漆涂层的防护性能优于灰色有机涂层。     

实际重力流排水管道中微生物群落对管道的腐蚀影响

通过在实际重力流排水管道中选取10个典型的腐蚀区域作为研究对象,通过对排水管道对应腐蚀区域的生物膜和水体进行采样,探究实际排水管道不同空间位置上微生物群落分布的差异性以及水质因素对微生物群落多样性分布影响.采用高通量测序方法反映腐蚀区域微生物群落的多样性.结果表明,在排水管道中10个典型腐蚀区域中的微生物群落分布结构基本相似,在门水平上主要是变形菌占绝对优势,其次是放线菌门,在纲水平上主要是a-变形菌纲,其次是β-变形菌纲两者相对含量之和占到43.56%,在属水平上的硫酸盐还原菌对管道具有严重的局部腐蚀,包含有Desulforhabdus,Desulfuromonas,Desulfobacter.RDA环境影响因子研究发现,在门水平上硫化氢、溶解氧与微生物群落存在一定的相关性,在纲水平上与微生物群落存在相关性的主要是铵根离子、pH值和COD.     

三种次生矿物固定A. ferrooxidans的Fe2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水（AMD）治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe²⁺氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下（pH=2.30、Fe²⁺浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10⁶cells/mL）生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前（固定态）和溶解后（游离态）A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物（0.24g） < 黄铵铁矾（0.35g） < 黄钾铁矾（0.67g）,但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物 > 黄铵铁矾 > 黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10⁷~ 5.33×10⁸,5.72×10⁶~5.72×10⁷,6.35×10⁶cells/g（干基）.次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe²⁺氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.     

微生物对scCO2-咸水-砂岩体系中矿物反应的影响

利用Illumina MiSeq对scCO₂-咸水-砂岩体系中微生物16S rRNA基因V3-V4区进行分析,探究高压反应釜体系中微生物对scCO₂的响应及微生物对矿物反应的作用.结果显示,生物量受pH值影响较大,初始pH值为7.02,生物量11.02×10⁶gene/mL,30d时pH值降至5.65,生物量降至0.26×10⁶gene/mL;随着矿物溶蚀,90d时pH值增至5.87,生物量增至4.61×10⁶gene/mL.群落结构中,phylum Proteobacteria（52.60%（30d）,55.34%（90d））与phylum Firmicutes（46.89%（30d）,43.89%（90d））为优势菌门.在属水平,30,90d时Exiguobacterium,Citrobacter,Acinetobacter与Pseudomonas为优势菌属.产酸菌（Exiguobacterium,Acinetobacter与Pseudomonas）促进了长石与粘土溶蚀,咸水中K⁺,Na⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,T-Fe浓度高于空白组;铁还原菌（Citrobacter）提高了Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）比值;微生物膜对Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺具有吸附作用.SEM结果显示,微生物介导下先于空白组出现菱铁矿沉淀.scCO₂-咸水-砂岩体系中适应菌能促进矿物溶蚀与碳酸盐矿物捕获.     

常介孔型磁性离子交换树脂的制备及其效能——针对典型藻源含氮有机物

以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体,利用单体聚合法制备了介孔型磁性离子交换树脂(m-MIER),并在表征其基本性状的基础上,初步分析了其对典型藻源含氮有机物(藻蓝蛋白、氨基酸)的去除效能.为便于比较,研究过程中同步进行了磁性离子交换树脂(MIEX^®)的研究.研究结果表明,m-MIER是以氯为交换基团的介孔型材料,其孔径为2~60nm;与MIEX^®相比,m-MIER具有相似的湿视密度、粒径,更丰富的孔隙结构、更大的交换容量(1.15g/cm³, 150~200 μm, 0.1852cm³/g, 3.16mmol/g Vs 1.20g/cm³, 150~180 μm, 0.0184cm³/g, 2.23mmol/g);XPS图谱分析结果表明其内核成分主要为Fe₃O₄,且为季胺型阴离子交换树脂.针对藻源含氮有机物的去除结果表明,m-MIER对藻蓝蛋白、特定氨基酸的去除效果明显优于MIEX^®,且去除效果与氨基酸的种类显著相关.