水源地藻类及藻毒素同时去除的效果及机制分析

利用组合载体对太湖梅梁湾水源地水体中藻类及藻毒素的同时去除试验表明:检测水源地水体中藻量、Chl-a、TMC的含量各为(31.67～78.27)×106个.L-1、32.58～102.67μg·L-1、1.79～11.97μg·L-1.在水力停留时间为7d、组合载体的密度为13.1%的条件下,组合载体AP对藻量的平均去除率达到了59.78%,对Chl-a的平均去除率达到了80.82%,对TMC-LR、TMC-RR、EMC-LR、EMC-RR的降解率最高能达到99.73%、97.10%、100%、75.44%.对其去除机制的研究表明,组合载体AP对总细菌的富集能力达到了8.3×1011～35.6×1011cells.g-1,比湖水本底值中细菌的总数高出了8～9个数量级.对除藻及藻毒素过程中的优势菌种,经过培养、分离,考察其形态、生理生化特性,利用聚合酶链反应(PCR)、16S rRNA序列分析技术,经鉴定确认该优势菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌(Bacillussp.).组合载体AP上富集的大量微生物,它们的协同降解作用是去除藻及藻毒素的主要作用机制.     

腐殖质对堆肥中高效降解菌的吸附与传输影响

以铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌为对象,通过序批实验和柱淋洗实验考察了堆肥介质中的腐殖质含量对细菌的吸附、传输性能的影响.结果表明,随着堆肥介质中腐殖质含量从0.21mg/g增至4.38mg/g,两种细菌在堆肥颗粒中的吸附系数均呈现降低趋势,降幅分别为24.9%和22.7%;2种细菌的穿透率均明显提高,最大穿透率铜绿假单胞菌从0.141提高到0.234,枯草芽孢杆菌从0.254提高到0.348.说明,堆肥介质中腐殖质的存在能够减弱两种高效细菌的吸附性能,促进其在堆肥介质中的传输分散,且腐殖质含量越高,效果越好.     

生物强化技术改善太湖梅梁湾水源地水质的研究

采用海绵状立方体新型载体ACP和PM2种材料,通过生物强化技术来改善太湖梅梁湾水源地水质.静态实验结果表明,生物强化技术对湖泊水体中的TN、NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、TP、PO₄^3--P、Chl-a的平均去除率分别达到了83.13%、80.80%、70.57%、78.05%、62.71%、78.06%、84.77%.载体上生物量和生物活性的监测结果表明,载体ACP和载体PM具有很强的富集生物和提高生物活性的能力,富集后的生物量和生物活性能分别达到31.23,32.58μg/g、158.32,165.12μgTF/g.FISH检测技术发现,载体表面上富集硝化细菌(硝化菌、亚硝化菌)数量能分别达到6.4×10¹⁰个/g.PCR技术、16SrRNA分析表明,假单胞菌(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌(Bacillussp.)作为优势溶藻细菌富集,富集的丰度达到1.62%.     

特定生态系统对水源地水质改善的研究

通过构建水生动物-人工介质新型生态系统来研究太湖水源地水质改善效果.中试试验结果表明,对比3d和7d的水力停留时间(HRT),当HRT:7d,系统对TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率可分别达到79.00%、63.46%、14.57%、67.43%、35.81%;对比空白池,TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率仅为9.67%、7.09%、1.30%、9.92%、7.04%.通过该系统中水生动物的吸收和人工介质上微生物降解的协同作用,使得氮磷类污染物的去除效果明显.可见,水生动物-人工介质生态系统对改善太湖水源地水质有良好的效果,对构建安全的水源地生态系统具有积极的意义.     

一株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

从对藻类及藻毒素有良好去除作用的海绵固定化微生物系统中分离到一株溶藻细菌P0 7,对该菌溶解铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)、栅藻(Scenedesmus)及小球藻(Chlorella)的效果、溶藻方式进行了研究,利用16SrDNA序列分析对其进行了鉴定.结果表明,该菌株不但对铜绿微囊藻具有良好的溶解效果,而且对淡水中常见的栅藻及小球藻也具有良好的去除作用.初始菌浓度越大,溶藻效果越明显,达到最佳溶藻效果的时间越短.当菌浓度为2 . 4×10 7个·mL- 1 时,3d后铜绿微囊藻的去除率可达到81 .67% .该菌溶藻无需菌体与藻细胞直接接触,是通过分泌某种非蛋白质类物质溶藻.该菌革兰氏染色呈阳性,可运动;不能利用大多数常见碳源.16SrDNA序列分析表明,P0 7菌株与多株芽孢杆菌的16SrDNA核苷酸序列的同源性均在99. 7%以上,归属于芽孢杆菌属.     

人工介质对水源水中藻类去除特性研究

采用人工介质富集微生物净化太湖梅梁湾水源地水体中的藻类.中试结果表明：随着介质密度和水力停留时间的增加,对藻类的去除率有所提高,增加水流速度并未降低对藻类的去除效果.当介质密度为26.8%、水力停留时间为5 d时,人工介质对藻类密度、生物量和叶绿素a的去除率分别为96.3%、88.7%、86.1%,表明人工介质对富营养化水体中藻类有较好地去除效果,同时对透明度和水下光照度也有明显的改善效果.     

Tween-80和鼠李糖脂对铜绿假单胞菌及枯草芽孢杆菌产蛋白酶的影响

研究了添加表面活性剂Tween-80和生物表面活性剂鼠李糖脂对从堆肥中筛选得到的铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌生产蛋白酶的影响.用固态发酵的方法,对添加不同浓度的表面活性剂对这2种微生物产蛋白酶能力的影响、2种微生物产蛋白酶能力的差异以及发酵过程中的一些参数(包括菌体数、酶提取液表面张力、pH值和挥发性有机质)进行了考察.结果表明,Tween-80对铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶有较大促进作用,添加浓度为0.05%时,能分别使铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高65%和30%;鼠李糖脂对铜绿假单胞菌产蛋白酶有轻微抑制作用,但能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶,当添加浓度为0.018%时,鼠李糖脂能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高51%.铜绿假单胞菌产蛋白酶能力明显强于枯草芽孢杆菌,前者对照样的蛋白酶产量是后者对照样蛋白酶产量的6倍多.发酵过程中,铜绿假单胞菌酶提取液的表面张力明显低于枯草芽孢杆菌;添加表面活性剂对菌体生长有一定影响,但对pH值变化影响不大;挥发性有机质变化与微生物酶活成正相关关系.     

海洋细菌N3对几种赤潮藻的溶藻效应

从深圳大鹏湾南澳赤潮暴发海域的表层沉积物中分离得到1株海洋溶藻细菌(编号N3),以三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)和常见赤潮生物锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)为实验藻种,利用液体感染法研究了该株溶藻细菌的溶藻效应及溶藻方式.结果表明,菌株N3对中肋骨条藻和三角褐指藻均无溶藻活性,而菌悬液的体积分数为2%和10%时分别对锥状斯氏藻和海洋原甲藻有较好的溶藻效果,但溶藻现象不同.菌株N3可使锥状斯氏藻的细胞变形,胞内物质分布不均匀并最终死亡;使海洋原甲藻的藻细胞膨胀变形,细胞膜内物质聚集于一端,最终藻细胞破裂死亡.菌株N3对锥状斯氏藻和海洋原甲藻的溶藻方式相同,均以直接溶藻为主.菌株N3的菌悬液以2%、1%和0.1%的体积分数接种到锥状斯氏藻藻液中时,细菌的密度整体上呈下降趋势,2%处理组中藻细胞在120 h内全部死亡,而1%和0.1%处理组藻细胞的增长率略低于对照组.菌株N3的菌悬液以10%、5%和1%的体积分数接种到海洋原甲藻藻液中时,细菌的密度呈下降趋势,10%和5%处理组中藻细胞至120 h时死亡率分别为78%和70%,而1%处理组的藻细胞与对照组无显著差异.电镜观察、生理生化鉴定及16S rRNA鉴定结果表明,菌株N3为芽胞杆菌属(Bacillus sp.).     

溶藻活性物质对棕囊藻溶藻及其脂肪酸影响的模拟

为了探讨芽孢杆菌B1分泌的胞外溶藻活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性和藻毒素物质脂肪酸的影响,比较了模拟自然水体中叶绿素a、p H、溶解氧DO、高锰酸盐指数和营养元素N、P浓度在溶藻前后的变化,并利用GC-MS检测了球形棕囊藻脂肪酸的成分和含量.用体积比1∶100的芽孢杆菌B1胞外活性物质处理模拟水体14 d,发现水体中叶绿素a、p H值和高锰酸盐指数随处理时间的增加而降低,DO和N、P浓度随处理时间的增加而增加.在第14 d时,处理组水体中p H值由8.50降低到7.51,叶绿素a降低82.3%(P0.05),DO增加29.5%(P0.05),高锰酸盐指数降低55.2%(P0.01).NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度分别增加了0.46、1.50、6.24和1.30倍.投加活性物质处理14 d后,球形棕囊藻藻毒素中的主要3种脂肪酸C18:2、C16:0和C18:1分别降低了100%、97.7%和85.4%(P0.01),总脂肪酸含量降低83.4%(P0.01).结果表明,芽孢杆菌B1胞外溶藻活性物质在模拟自然水体中能有效抑制球形棕囊藻的生长,并降低藻毒素脂肪酸的含量.研究结果为芽孢杆菌B1胞外活性物质的生态安全性应用提供理论基础.     

沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒根际微生物群落结构的影响

生物农药的使用极大地减少了对环境的污染,探究生物农药对致病菌的细菌多样性及群落分布将为后续研究生物农药对致病菌的微生态调控提供理论依据.本研究运用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析比较辣椒健康植株与疫病发病植株根际土壤微生物多样性,以及研究沼泽红假单胞菌PSB06对植株根际土壤的微生物多样性影响,探究沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒疫病的微生态调控机制.结果显示,在第7 d和第14 d的来自同一处理的根际土壤细菌群落多样性变化没有显著差异,辣椒疫病发病植株根际土壤微生物多样性均小于健康植株根际土壤微生物多样性且喷洒沼泽红假单胞菌PSB06发酵液的土样微生物多样性最高;辣椒疫病发病植株根际土壤中放线菌丰度均小于健康植株且喷洒沼泽红假单胞菌菌剂PSB06的土壤中放线菌的丰度最高.辣椒发病植株与健康植株根际土壤中微生物多样性存在显著差异.施用沼泽红假单胞菌可以改善土壤微生物区系,提高土壤微生物群落丰富性以及土壤中放线菌所占的丰度.     

伊乐藻-固定化氮循环菌技术入湖河道修复研究

从太湖金墅湾水体筛选出包括土著氨化、亚硝化、硝化和反硝化细菌的氮循环菌,固定于多孔性载体内,对伊乐藻-固定化氮循环菌联用技术在秋冬季太湖金墅湾水源地入湖河道水体生态修复效果进行了研究.经室内生态修复模拟与原位围隔实验表明,伊乐藻-固定化氮循环菌联用对水质改善效果要优于单独使用伊乐藻或固定化氮循环菌,该技术对原位入湖河道有效去除率为:总氮5.9%~61.2%,氨氮12.4~70.3%,硝氮6.1%~68.0%,COD 4.2%~78.5%;通过氮循环菌释放可明显提高水体氮循环菌数量,MPN值比对照水体高出3~4个数量级;相关性分析表明,差异性显著(P<0.01).经5个月原位围隔试验表明,伊乐藻-氮循环菌联用技术可有效降低秋冬季入湖河道营养盐负荷,有助于控制湖泊水源地富营养化.     

河流氮磷和水量输入对太湖富营养化的影响机理研究

针对河湖氮磷控制标准不衔接问题,以大型浅水湖泊太湖为例,基于2013—2018年环太湖主要入湖河流和湖体总氮浓度〔ρ(TN)〕、总磷浓度〔ρ(TP)〕、叶绿素a浓度〔ρ(Chla)〕、水量等监测数据资料,采用湖盆模型(Bathtub模型),构建太湖主要入湖河流与湖体ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)的响应关系,分析了主要入湖河流ρ(TN)、ρ(TP)和水量对湖体富营养化的影响,探讨了太湖主要入湖河流水量及其与湖体氮磷协同控制限值. 结果表明:①太湖主要入湖河流氮磷的输入仍显著影响湖体ρ(TN)、ρ(TP),尤其是对西北部湖区的富营养化水平产生了显著影响;②在入湖水量方面,湖西区入湖水量增加可导致太湖富营养化程度增加,而“引江济太”水量输入在一定程度上改善了太湖水质. 建议分区域控制直接入湖河流水量,其中,湖西区直接入湖水量控制在60×108~70×108 m3之间,望虞河“引江济太”水量控制在15×108~20×108 m3之间;③针对太湖流域而言,现行《地表水质量标准》(GB 3838—2002)在协同控制河、湖氮磷方面存在一定的不足,仅通过控制入湖河流ρ(TN)、ρ(TP),太湖ρ(TN)、ρ(TP)难以达到Ⅲ类水质标准;④与全湖平均值相比,湖西区要达到同一标准限值,入湖河流协同控制限值要更为严格. 在河湖氮磷衔接目标制定上,建议湖西区单独设定协同控制目标浓度值. 另外,建议结合《地表水质量标准》(GB 3838—2002),开展太湖流域水质、水量协同控制,有效约束入湖通量,达到河湖氮磷协同控制目的.      

芽孢杆菌与假单胞菌的疏水性及其应用

根据细菌在烃-水两相体系中的细胞数量研究了芽孢杆菌和假单胞菌的表面疏水性及其在不同环境条件下的变化.试验结果显示,正辛醇-水两相体系适用于芽孢杆菌和假单胞菌这类细菌的表面疏水性的研究.细菌表面的疏水性随培养时间,温度和pH值的变化而发生改变.芽孢杆菌和假单胞菌的疏水性与其在水环境中对有机污染物的降解呈一定的相关性.疏水性大的细菌对疏水性有机物的降解速度较疏水性小的细菌快,在其表面的生长速度也更快.探讨了细菌表面的疏水性在养殖生态系统中的生态学意义,为养殖水体有机污染的生物修复提供新的理论基础.     

太湖双酚A的水质基准研究及风险评价

水质基准是制定水质标准的重要科学依据,制定符合我国实际情况的水质基准已成为当前的迫切需求.BPA（bisphenol A,双酚A）是一种典型的内分泌干扰物,基于太湖流域的人群暴露参数和生物累积系数,采用HJ 837-2017《人体健康水质基准制定技术指南》推荐方法,推导出太湖BPA的人体健康水质基准为0.738 μg/L,通过太湖儿童暴露参数得到保护儿童BPA的人体健康基准为0.628 μg/L（6~ < 9岁）、0.821 μg/L（9~ < 12岁）、0.620 μg/L（12~ < 15岁）,与成人基准差异不大.基于太湖流域水生生物的毒性数据,采用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布）法得到水生生物慢性基准为0.189 μg/L.使用RQ（risk quotient,风险商值）法评价太湖水体中BPA暴露所造成的健康与生态风险,结果表明,太湖中有0.03%区域面积水体存在较高健康风险,有2.03%区域面积水体存在较高的生态风险.另外,采用联合概率曲线法进一步分析生态风险发现,太湖水体中BPA对1%与5%的水生生物造成危害的概率分别为0.71%和0.33%.研究显示,我国太湖水体中BPA暴露造成的健康与生态风险处于可接受水平.      

环太湖主要河流氮素组成特征及来源

以2012年太湖20条主要环湖河流中氮素的逐月调查数据为依据,探讨了河水中氮素的含量、形态组成和季节性分布规律,旨在为进一步实施入湖河流小流域的污染治理提供依据. 结果表明,太湖20条环湖河流的ρ(TN)平均值为2.53~6.31 mg/L,鉴于太湖水体中ρ(TN)多年来居高难下,水质类别主要由ρ(TN)决定,因此按ρ(TN)年均值,将环湖20条河流分为重度、中度和轻度污染3类. DIN(溶解态无机氮)是氮素的主要存在形式,ρ(DIN)平均占ρ(TN)的72%以上. 其中,重度和中度污染河流中ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)各占ρ(DIN)的约50%,轻度污染河流则以NO₃--N为主,ρ(NO₃--N)占ρ(DIN)的60%以上. 除个别河流外,重度和中度污染河流水体中非汛期(11月—翌年4月)ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(NO₃--N)普遍高于汛期(5—10月),并且汛期和非汛期差异显著. 这可能与非汛期的水温较低并且污水处理厂及湿地等生态系统的氮素去除率低于汛期有关,此外,也说明点源污染占主要地位;轻度污染河流中ρ(NH₃-N)在汛期和非汛期差异不显著,说明点源和非点源负荷相当. 重度和中度污染河流应重点针对点源污染开展治理;轻度污染河流应将点源、面源污染协同治理,以利于进一步改善水质.      

引江济太前后太湖水质变化研究

根据1998年-2003年每月对太湖9个区域的水质监测数据以及水质和富营养化评价结果表明,20世纪90年代中期开始的各项太湖水环境治理工程明显地改善了TP、TN、CODMn等主要污染指标,但,IP还是超过地面水环境3类标准,TN、CODMn单项指标指示水体为中一富营养化状态。引江济太对太湖局部水域（主要是贡湖）有一定的改善作用,水质由4类水体上升至3类水体,并对富营养化状态也有一定的改善作用。研究表明,治理同时引入清水,流域水生态系统才能最终得到恢复。     

荧光假单胞菌对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响

为探讨功能微生物对洞庭湖湿地镉污染土壤环境质量的影响,以从洞庭湖湿地植物蒌蒿体中分离获得的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)Y5为对象,通过室内培养试验研究其对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响。结果表明菌株Y5可明显增加洞庭湖湿地镉污染土壤的氨化菌、硝化菌、好氧性自生固氮菌、好氧性纤维素分解菌的数量,明显提高洞庭湖湿地镉污染土壤的脲酶和蔗糖酶活性,显著增加土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN),明显降低土壤基础呼吸及代谢墒,从而有利于改善洞庭湖湿地镉污染土壤的营养状况和环境质量。     

地统计学在太湖水质研究中的应用

在采样数据的基础上，应用地统计学的理论与方法，尝试研究太湖水质参数空间的分布特性。结果显示，太湖水质量参数的空间结构变异性是客观存在的，各水质参数都具有块金效应，对太湖参数进行克立格插值。并进行污染水平分类，可以提供更为直观的环境信息，研究结果对太湖的水环境有一定的参考价值。     

太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系

利用1992年至2002年每月1次的监测资料,系统分析了太湖北部3个区域(河口、梅梁湾、湖心)浮游硅藻(Planktonic diatoms)生物量周年变化和空间分布情况.同时,水中磷酸盐(PO43--P)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和硅酸盐(SiO23--Si)含量等相关资料也被用于解释太湖浮游硅藻时空分布的原因.结果显示,直链硅藻(Aulacoseira sp.)是太湖浮游硅藻的优势种,其它常见种有小环藻(Cyclotella sp.)、针杆藻(Synedrasp.)等.硅藻总生物量占浮游藻类生物量百分比平均值约为20%.太湖浮游硅藻生物量在河口最大,梅梁湾其次,湖心最小,究其原因可能与河口的特殊生态环境(水流速度)有关,另外,河口丰富的营养盐,特别是磷酸盐和氨氮也是一个重要因素.温度可能是影响太湖浮游硅藻生物量季节变化的关键因素.Pearson相关分析证实,磷酸盐、氨氮和温度均与硅藻生物量显著相关(p<0.01),且蓝藻生物量百分比与硅藻生物量百分比呈显著负相关.研究结果说明,太湖浮游硅藻的生长分布受多种环境因子(磷酸盐、氨氮、温度)的影响限制,太湖浮游硅藻与蓝藻可能存在着竞争演替的趋势.     

江苏省太湖污染防治概述

太湖水源是整个太湖流域国民经济与社会发展的命脉，近年来太湖水质恶化已影响太湖流域的经济与社会发展，分析了太湖污染来源及污染状况探讨了太湖污染的发展原因，指出了太湖水污染防治的措施，如污染物总量控制，重点治理，综合防治等。