酸性含硒含镉废水低温生物强化处理技术研究

本研究将枯草芽孢杆菌接种于活性污泥中,系统考察了酸性含硒含镉废水的低温生物强化处理效果.研究发现,活性污泥联合枯草芽孢杆菌对硒、镉的去除效率(Se:94.9%,Cd:99.1%)高于单一枯草芽孢杆菌(B菌)、混合枯草芽孢杆菌及活性污泥.影响因素试验结果表明,在20℃、pH 4.0、甲醇为碳源时生物强化硒、镉去除效率较高.利用SBR反应器处理酸性(pH 4.0)含硒(3.7～10.0 mg·L~(-1))含镉(5.0～11.2 mg·L~(-1))废水,在低温(8.0～10.8℃)条件下运行80个周期,硒、镉和COD的平均去除率分别为97.4%、90.7%和95.0%.红外光谱分析表明,酰胺基、芳香族C—H伸缩健在硒、镉去除中起到主要作用.透射电镜与能谱分析证实了生物强化污泥对硒、镉去除之后形成纳米颗粒物.通过高通量测序分析微生物群落结构,发现生物强化污泥中富集了Pseudomonas(假单胞菌属)、Dechloromonas(脱氯单胞菌)等典型硒还原菌.     

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.     

芽孢杆菌与硝化细菌净化水产养殖废水的试验研究

以枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和硝化细菌为实验菌种,对水产养殖废水中的各项水质因子(pH、DO、NH4+-N、NO2--N、COD)进行控制或处理。结果表明,经投加微生物菌液处理的养殖废水水质均优于对照组:枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌可以降低废水的COD和NO2--N浓度,出水COD浓度小于100mg/L,NO2--N浓度小于0.6mg/L,COD去除率分别为67.97%、70.16%,NO2--N去除率分别为99.28%、99.51%;硝化细菌可以将废水NH4+-N和NO2--N的浓度降低到0.6mg/L以下,去除率分别为99.38%、81.44%;而菌液的投加对养殖水体的pH值影响不明显。三种微生物在净化水产养殖废水的作用上各有特点,可为形成共生长效的养殖水产环境修复微生物种群提供基础。     

微生物传感器测定河豚毒素研究

以地衣芽孢杆菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌为识别元件,采用夹层法固定化微生物膜与氧电极组成毒性微生物传感器,实验了3种不同菌株生物传感器对河豚毒素的响应能力,得出对河豚毒素敏感的微生物菌株为地衣芽孢杆菌.实验得出地衣芽孢杆菌传感器最佳工作条件为pH=7.76,温度35℃,底物GGA质量浓度为21.5 mg/L.在此条件下传感器对河豚毒素响应的标准曲线y=0.0025x+0.0122,线性范围为10～100 μg/mL,相关系数0.9776.     

铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附作用研究

铁铝氧化物是土壤的重要组分之一,其对土壤中有机无机组分的迁移具有重要影响.本文以枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌为研究对象,通过批吸附实验和DLVO理论,探究铁铝复合氧化物对细菌的粘附作用及其作用机制.结果表明,铁铝复合氧化物对细菌的粘附随着平衡浓度的增加而增加,吸附过程可用Langmuir方程拟合.铁铝1∶3复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3717.43和2792.29 mg·g~(-1),铁铝3∶1复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3455.58和2760.33 mg·g~(-1).随着pH值的增大,两种铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附量均呈下降趋势.铁铝1∶3复合氧化物对两种细菌的吸附量均大于铁铝3∶1复合氧化物.静电吸引力是铁铝复合氧化物与细菌之间相互作用的主要因素之一.     

硝基苯好氧降解的共基质及生物协同作用

通过研究多菌种多基质条件下硝基苯的降解以便寻找提高实际废水处理效率的途径,从不同菌源中筛选与驯化获得硝基苯的高效降解菌枯草芽孢杆菌、门多萨假单孢菌、肺炎克雷伯氏菌及人苍白杆菌.研究这些菌种好氧降解硝基苯过程中的生物协同作用及其基质效应,构建实际废水处理的生物降解体系．结果表明,枯草芽孢杆菌和人苍白杆菌之间存在协同降解作用．加入人苍白杆菌后可使质量浓度为232．0mg/L硝基苯被完全降解的时间从145h缩短为85h;由枯草芽孢杆菌、门多萨假单孢菌和肺炎克雷伯氏菌组成的混合降解实验发现,枯草芽孢杆菌和门多萨假单孢菌之间存在一定程度的相互抑制作用;当加入肺炎克雷伯氏菌后抑制作用消失,降解速度加快.复合菌的作用明显优于各菌单独作用或任何两种菌之间的配合效果.经氯霉素制药厂含硝基苯实际废水的检验,混合菌在降解硝基苯的同时也使COD成分得到有效去除．     

复合菌剂对渔业养殖水体中亚硝酸氮的降解研究

针对当前养殖水体中亚硝酸氮严重污染水质的现象,通过人工模拟的养殖水体,采用单纯形重心设计实验方法,研究了沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌3种菌剂的单一投放和复合菌剂投放模式下对水体亚硝酸氮的降解效率。结果表明,单一投放模式下,三种菌株的最佳投菌密度均为1×10~5~1×10~7cfu/m L;复合菌剂投放模式下,采用沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌(体积分数分别为66.60%,16.70%,16.70%)的复合配方,降解能力最强,仅72 h降解率就已经达到了99.74%。实验表明复合菌剂比单一菌剂更能高效地对亚硝酸氮进行降解,对水质起到净化作用。     

枯草芽孢杆菌对土臭素和2-甲基异冰片的降解动力学特性

土臭素(geosmin,GSM)和2-甲基异冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)是2种普遍存在于养殖水体中的土腥异味化合物,微生物降解是去除这两种物质的有效途径.本文研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解GSM和2-MIB的动力学特性.结果表明,枯草芽孢杆菌对GSM(1 000~2 000 ng·L-1)和2-MIB(1 000~2 000 ng·L-1)具有较好的降解性能,降解率均达90%以上;枯草芽孢杆菌对这些异味化合物的降解符合伪一级反应动力学,其生物降解速率常数(K)范围为0.14~0.41,降解速率不随GSM和MIB初始浓度的变化而变化;枯草芽孢杆菌对GSM降解的最大比生长速率umax为0.311,Monod常数KS为1.73,而在降解MIB过程中枯草芽孢杆菌的生长不符合Monod方程(R2=0.781).     

脱氮硫杆菌氧化硫化氢过程中的生物氧化和化学氧化

在好氧反应器中研究了不同条件下H2S生物氧化和化学氧化之间的关系.结果表明,在pH为6～8、温度为25～35℃和溶解氧浓度为10.5 mg·L-1时,当硫化氢进气摩尔流速稳定在2.1 mmok·L-1·h-1时,脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)氧化硫化氢的生物氧化速率可达到1.9 mmol·L-1·h-1以上,此时硫化物在液相的累积摩尔速率和H2S出口摩尔流速均很低;化学氧化速率随pH、温度和溶解氧浓度的增加而增大,可达到0.33 mmol·L-1·h-1～0.45 mmol·L-1·h-1;化学氧化速率在最佳菌体生长条件范围内占总氧化速率的比值较小,为8.6～19.1%,而随着pH值、温度的降低这一比值上升至29%～43.7%.     

畜禽粪便源芽孢杆菌多样性及对铜耐受性研究

芽孢杆菌制剂广泛应用于畜禽养殖和粪污处理等领域,铜作为饲料添加剂用于畜禽养殖,导致畜禽粪便中大量残留,在此压力下芽孢杆菌等会产生铜耐受性,由于芽孢杆菌的抗逆性,这种耐受性可由可移动遗传元件介导在环境中传播.本研究采集了多个规模化养殖场的牛粪、鸡粪和猪粪,从粪便中分离芽孢杆菌,通过PCR技术、最小抑菌浓度测定和全基因组测序方法,了解畜禽粪便中芽孢杆菌对铜耐受性.研究发现：(1)分离出芽孢杆菌属23种芽孢杆菌共235株.分离数量前三分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)77株,占总数的32.77%;蜡样芽孢杆菌(B.cereus)31株,占比13.19%;贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)28株,占比11.91%.(2)芽孢杆菌对铜耐受表型和基因型研究发现,铜对芽孢杆菌的MIC集中在200～400 mg·L^-1,占总数235株的77.87%(n=183),铜耐受能力较高的菌株能够达到500～600 mg·L^-1,占总数的16.17%(n=38),5株MIC达到600 mg·L^-1的菌株全部来自于猪粪...     

鼠李糖脂对铜绿假单胞菌NY3表面特性及其烃降解效率的影响

研究了鼠李糖脂对NY3菌表面特性及其降解烃类物质的影响作用.结果表明,与未加鼠李糖脂相比,原油含量为1000 mg·L-1,鼠李糖脂100 mg·L-1时,生长24和48 h,NY3菌细胞净生长量分别提高8.60和6.68倍,且产酸明显,原油中正二十六烷至正三十三烷降解效率可提高约60%.分别以LB培养基和十六烷为唯一碳源的无机盐培养基生长的NY3菌体(OD400nm=1.68±0.08),与100 mg·L-1的鼠李糖脂作用1.5h,菌体表面疏水性分别增加32%、6%;且以LB培养基生长的NY3菌细胞,在鼠李糖脂和十六烷存在下作用90 min,菌细胞所积聚的正十六烷量比未加鼠李糖脂时增加了1.10 nmol·mg-1干菌,说明鼠李糖脂能加快疏水性有机物的传质速度.红外光谱分析结果表明,与未加鼠李糖脂相比,鼠李糖脂使菌体细胞中疏水性脂肪链的相对含量明显增加.因此,鼠李糖脂能增加菌体的表面疏水性,加快烃类的传质速率,从而促进NY3菌对烃的降解.     

桑树(Morus alba)幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异

以桑树(Morus alba)雌雄幼苗为实验材料,研究了施铅处理对其生长发育、生理过程和铅元素积累的影响,以揭示桑树幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异.结果表明:施铅后桑树雌雄幼苗的可溶性蛋白(Pr)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增加,雄株增幅略高于雌株,而丙二醛(MDA)含量和相对电导率无显著变化;雌雄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著增加,雄株比雌株具有更高的Pn和Tr;雌雄幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及叶绿素相对含量显著增加,雄株增幅高于雌株;雌雄幼苗的形态生长与地上部生物量显著增加,根冠比显著降低,而雄株比雌株具有更高的株高、基径和总叶片数;铅在植物体内的分布为根叶茎,雄株根、叶中的铅含量和转移系数略高于雌株.综上,灌施剂量为800 mg·kg-1的铅离子对桑树雄株幼苗生长的促进作用高于雌株,雄株比雌株具有更强的生理耐性和积累能力.     

砒砂岩对Pb(Ⅱ)的吸附特性研究

以红、白和灰3种不同颜色的砒砂岩作为吸附剂,通过研究不同吸附剂用量、pH和离子强度(IS)等外界条件对砒砂岩吸附Pb(Ⅱ)的影响,以及吸附动力学和等温吸附特征,应用动力学与热力学吸附模型,结合红外光谱(FTIR)分析,探讨砒砂岩吸附Pb(Ⅱ)的机理.结果表明,砒砂岩具有较强的吸附性,能够有效吸附Pb(Ⅱ),其吸附效果受铅浓度、吸附剂用量及pH、离子强度(IS)的影响强烈,即:随pH的增大,吸附量提高,但随离子强度的增大,吸附量却降低.3种颜色的砒砂岩对Pb(Ⅱ)的吸附均在30 min内达到平衡,吸附速率大小表现为灰色白色红色,其吸附过程符合准二级动力学模型.在试验浓度范围内,Freundlich和D-R模型能够较好地模拟砒砂岩对Pb(Ⅱ)的等温吸附特性,3种砒砂岩均是以非均匀孔隙或表面为主要吸附位.结合吸附模型和FTIR表征,吸附机理以静电吸附、离子交换为主,辅以部分化学吸附和一部分化学沉淀综合起作用.     

Mn对超富集植物短毛蓼和水蓼生长、Mn吸收及氮素代谢的影响

采用水培的方法,研究了不同浓度Mn(0.0003、0.5、1、2、4、8 mmol · L^-1)对Mn超富集植物短毛蓼(Polygonum pubescens Blume)和水蓼(Polygonum hydropiper L.)叶片铵态氮、硝态氮、游离脯氨酸、可溶性蛋白质含量及氮素代谢关键酶:硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响.结果表明,随着Mn处理浓度的增加,短毛蓼和水蓼的根、茎、叶中Mn含量显著增加(p<0.05),在相同Mn处理浓度下短毛蓼中Mn含量均大于同部位水蓼中Mn含量.在Mn处理浓度小于1 mmol · L^-1时,Mn对短毛蓼的株高、株重影响不显著,但对水蓼的影响显著(p<0.05),表明短毛蓼比水蓼更耐Mn污染.Mn处理显著降低了短毛蓼硝态氮含量(p<0.05),提高了可溶性蛋白质含量,浓度为8 mmol · L^-1的Mn处理显著提高了水蓼硝态氮、铵态氮、可溶性蛋白质含量及短毛蓼、水蓼游离脯氨酸含量(p<0.05).Mn引起了短毛蓼和水蓼氮素代谢关键酶活性的变化,显著降低了水蓼叶片NR、短毛蓼叶片GS活性(p<0.05);在Mn处理浓度为1 mmol · L^-1时,短毛蓼叶片NR活性最高,为对照的1.91倍,而2、4、8 mmol · L^-1 Mn处理显著降低了短毛蓼和水蓼GOGAT活性(p<0.05).另外,Mn处理显著提高了短毛蓼和水蓼叶片GDH活性(p<0.05),在Mn处理浓度为8 mmol · L^-1时,短毛蓼、水蓼叶片GDH活性分别为对照的16.29倍和1.29倍.     

人金属硫蛋白基因(MT1E)在毕赤酵母中的表达及其铬抗性

金属硫蛋白(Metallothionein,MT)是一类富含半胱氨酸的蛋白质,巯基含量丰富,其半胱氨酸上的巯基对重金属离子有极强的结合力,能够结合重金属形成无毒或低毒的络合物,具有重金属解毒的功能.本文根据已公布的人金属硫蛋白基因MT1E序列,用Vector NTI 7.0软件设计合成12条寡聚核苷酸片段,并拼接得到MT1E完整基因.将测序正确的MT1E基因克隆至酵母表达载体pPIC9K,酶切验证后的阳性克隆命名为pPIC9K-MT1E,含有该重组基因的毕赤酵母工程菌命名为GS115/pPIC9K-MT1E.通过酶联免疫(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)方法检测到GS115/pPIC9K-MT1E工程菌发酵液有金属硫蛋白酶活性,表明人金属硫蛋白MT1E基因能在毕赤酵母GS115菌株中正确分泌表达.铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)重金属抗性分析表明,工程菌GS115/pPIC9K-MT1E对Cr(Ⅵ)的抗性较强,有解毒重金属Cr(Ⅵ)的能力.     

青岛近海不同天气下生物气溶胶中细菌浓度及存活率分布特征

细菌是大气生物气溶胶中最丰富、分布最广的微生物.利用FA-1撞击式生物采样器连续采集了2020年9月至2021年8月青岛近海大气生物气溶胶分级样品,并利用BacLight^TM试剂染色-荧光显微镜计数方法测定了死/活细菌浓度,分析其浓度与粒径的季节分布特征,并研究了雾、霾和沙尘等特殊天气对细菌浓度及粒径分布的影响.结果表明,采样期间青岛近海生物气溶胶中细菌浓度为(1.06±0.68)×10⁵ cells·m^-3,其中活细菌和死细菌浓度分别为(8.20±4.88)×10³ cells·m^-3和(9.74±6.72)×10⁴ cells·m^-3.细菌浓度分布具有季节差异,死细菌浓度春季、冬季最高,夏季最低;活细菌浓度则变现为春季最高,夏季和秋季较低,冬季最低.生物气溶胶中细菌浓度随月份存在变化,死细菌月均浓度最高值和最低值分别出现在2021年春季3月和夏季6月,而活细菌月均浓度最高值则出现在2021年春季5月,最低值在2020年冬季12月....     

亚硝氮在氯及氯胺消毒中形成三氯硝基甲烷的作用研究 ——以色氨酸为例

以溶解有机碳为5 mg·L-1的色氨酸溶液为研究对象,探索氯和氯胺消毒时,不同影响因子对亚硝氮在三氯硝基甲烷(TCNM)形成中的作用,从而识别其关键消毒因子.结果表明:NO-2的加入对TCNM的形成有明显的促进作用.对氯消毒来说,NO-2对TCNM形成的促进作用在酸性条件下(TCNM增量为11.82μg·L-1)比碱性条件下(TCNM增量为2.66μg·L-1)更为明显;而对于氯胺,却在中碱性条件下较为明显(pH=5,6,7,8,9,TCNM的增量分别为0.04、0.11、0.50、0.34、0.27μg·L-1).但不管是氯消毒还是氯胺消毒,NO-2对TCNM形成的促进作用基本随着消毒剂量、反应时间的增加而增加.由极差分析得知,氯、氯胺消毒下影响NO-2对TCNM形成的关键的因子均是pH值.     

老化对黑碳中吸附态苯酚的脱附及微生物降解的影响

采用松木基黑碳为吸附剂,考察了老化作用对吸附态苯酚的脱附及微生物降解作用的影响.苯酚吸附等温线数据采用非线性Freundlich方程拟合,脱附数据采用三位点脱附模型拟合,微生物降解试验分别在恶臭假单胞菌ATCC 11172的两种菌密度下进行.结果表明,平衡位点、非平衡位点以及不可脱附位点这三种位点在不同老化时间内都存在,其中不可脱附位点上的比例(fnd60.4%)都占绝大部分,并且随着老化时间增加,易脱附位点上的苯酚逐渐往不易脱附的位点转移;通过对连续稀释脱附数据的分析表明,脱附体系中脱附产物的不定期移除(非生物移除)能够极大地促进脱附的进行;老化时间越长,吸附态苯酚的生物可利用性越小,但同一老化时间内两组不同菌密度之间的生物可利用性并无明显的统计学差异;同时发现黑碳中不可脱附位点上的部分苯酚亦能被降解.     

生物炭影响抗生素在土壤中环境行为的Meta分析

生物炭作为一种减污降碳相协同的土壤改良剂,在抗生素污染控制方面均有较大应用前景.为了系统研究生物炭施用对抗生素在土壤中环境行为的影响,对2011～2021年发表的20篇文献进行Meta分析.结果表明,抗生素在生物炭改良土壤中的吸附、降解行为受生物炭施用量与性质的显著影响.施用质量分数为2%时,对抗生素吸附行为的影响最强,效应值为0.19;施用质量分数为5%时,对其降解作用影响显著,效应值为0.23;生物炭比表面积、极性、稳定性和芳香化程度对分配系数的增加影响非常显著,分别为0.11、0.13、0.09和0.18;而生物炭施用量和性质对抗生素迁移行为影响并不显著.生物炭还可通过调控土壤环境间接影响抗生素环境行为.但抗生素在土壤中多环境行为耦合对生物炭的响应机制仍不明确,生物炭田间施用的长效性与负面效应仍缺乏基础数据支撑.     

碱改性净水污泥对水中氨氮的吸附效能研究

采用氢氧化钠浸渍法改性净水污泥,研究了碱改性净水污泥对水中NH+4的去除性能.同时,考察了模拟废水pH、吸附剂投加量、NH+4初始浓度、吸附温度及吸附时间对吸附性能的影响.结果表明,当pH为弱酸性或中性,投加碱改性净水污泥20 g·L-1时,在室温下对初始浓度为50 mg·L-1的NH+4模拟废水振荡吸附120 min,可达到氨氮排放二级标准.将实验数据分别用吸附等温模型和动力学模型进行拟合,发现净水污泥对NH+4的吸附符合Langmuir模型和二级动力学模型,且净水污泥对氨氮的吸附包括静电吸引和离子交换两种作用机理.