荧光定量PCR解析酸性条件下丙酸氧化菌的演替

采用实时荧光定量PCR技术考察了UASB酸性条件下丙酸氧化菌的演替规律.结果表明,至少有3种已鉴定的丙酸氧化菌(Pelotomaculum schinkii,P.propionicum和Smithella propionica)存在于UASB反应器中.在p H值为7.5~7.1时,P.schinkii是主要的丙酸氧化菌群,其数量为(5.0~5.8)×10~3 16SrRNA基因拷贝数/ngDNA,约占检测到丙酸氧化菌总数的90.6%以上.pH从7.1降到6.8导致S.propionica数量显著增加,P.schinkii和S.propionica成为优势菌群,其数量占丙酸氧化菌总数的88.9%.在pH6.5条件下,S.propionica(74.8%)成为优势丙酸氧化菌群.当p H￡6.0时,S.propionica和P.propionicum演替为优势丙酸氧化菌,表明这两种丙酸氧化菌具有较强的耐酸性.当p H￡6.0时,丙酸氧化菌总数随pH降低而明显减少,这可能是厌氧反应器在酸性条件下发生丙酸积累的根本原因之一.     

城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果

在城市污泥模拟堆肥过程的高温期通过平板培养法筛选出一组强化菌群.该组菌群不但可以分解污泥有机质,还可以分解淀粉、蛋白质、油脂、纤维素等大分子有机物.经鉴定,筛选出的菌种分别为地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、短小芽孢杆菌(B.pumilus)、高温放线菌(Thermoactinomyces)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis);将菌株两两接种到平板,发现各菌株间可以共存.将上述菌种混合后添加到堆肥样品中,其有机质去除率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SOUR增加率均高出不加菌样品40%以上,表明该组菌群具有使堆肥腐熟进程加快的应用潜力.     

甲硫醇降解菌群筛选及其降解特性研究

从处理甲硫醚(DMS)和丙硫醇(PT)混合废气的生物滴滤塔中富集出一组能够有效降解甲硫醇(MT)的混合菌群,并对其特性进行了系列研究.结果表明,该混合菌群能有效降解MT,菌群较为适宜的生长和降解条件为30℃、p H=7.0,在该条件下能将初始浓度为20 mg·L~(-1)的MT在70 h内降解完全.添加酵母膏(YE)后,MT降解速率进一步提高,降解所需时间缩短10 h.利用高通量测序技术分析混合菌群的群落结构,发现其中优势菌属为Pseudomonas sp.、Thiobacillus sp.和Acinetobacter sp.,所占比例分别为33.78%、21.91%和17.01%.中间产物检测结果表明,混合菌群降解MT的过程中产生了甲醛、H_2S、二甲基二硫醚(DMDS)等物质,推断MT的降解途径可能有如下2条:(1)MT在MT氧化酶作用下形成甲醛和H2S,随后氧化为SO_4~(2-);(2)MT依次转化为DMDS、DMS、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基砜(DMSO_2),最后经甲基磺酸(MSA)可生成SO_4~(2-).     

系列混合碳源条件下颗粒化EBPR系统菌群结构变化规律研究

在SBR反应器中接种富含聚磷菌的活性污泥,采用一系列不同丙酸/乙酸比例混合的碳源进行EBPR系统污泥的颗粒化培养,并考察了颗粒化进程中的系统菌群结构变化,以及不同混合碳源条件对系统功能菌种竞争的影响.结果表明,污泥颗粒化过程对EBPR系统菌群结构产生了较大的筛选作用.原本在系统中占优势的一类Uncultured bacterium被迅速淘汰;Uncultured Rhodocyclaceae bacterium、部分Candidatus Competibacter phosphatis、部分Denitrifying bacterium、Acinetobacter及部分Uncultured alpha proteobacterium分别逐渐被淘汰.在各个成熟的颗粒化EBPR系统中,除磷微生物主要为Uncultured Chlorobi bacterium与Uncultured alpha proteobacterium.不同混合碳源条件培养的颗粒化EBPR系统菌群结构差异主要表现为Candidatus Competibacter phosphatis(聚糖菌)与Uncultured Chlorobi bacterium(聚磷菌)菌群数量的不同.混合碳源中乙酸比例的提高可造成颗粒化EBPR系统中Candidatus Competibacter phosphatis的增长,使系统的除磷效率下降.而碳源中丙酸比例相对较高的条件有利于Uncultured Chlorobi bacterium增长,从而有助于颗粒化EBPR系统维持较好的除磷效率.     

非光合CO2同化微生物菌群的选育/优化及其群落结构分析

通过从海水及其沉积物中分离、筛选,并结合电子供体和无机碳源结构的优化以期获得不用光照与供氢的高效固碳微生物菌群;通过16S rDNA序列分析、比对等手段研究非光合固碳微生物菌群的结构,以期为优化群落配置,进一步提升固碳效率提供理论依据.结果显示,通过分离和长期驯化可从海洋中得到在普通好氧、厌氧条件下具有固碳能力的非光合微生物菌群.添加硫代硫酸钠、硫化钠和氢气作为电子供体可有效提升菌群的固碳效率,在以硫代硫酸钠为电子供体的好氧、厌氧条件下,该菌群的CO2同化效率分别可达10.44 mg/L和12.56 mg/L.该固碳菌群对混合无机碳源的同化效率显著高于单一碳源,在以CO2、碳酸氢钠及碳酸钠为混合碳源情况下,菌群好氧、厌氧固碳效率(以CO2计)分别可达110 mg.(L.d)-1,和72mg.(L.d)-1,接近氢氧化细菌的水平.微生物群落结构分析结果表明,添加不同电子供体后,固碳微生物菌群的优势种发生了显著变化,在发现的16个优势菌种中,11个是不可培养微生物,即其只能以共生方式存在.菌群混合培养时的固碳效率可能是多种菌共同作用的结果,因此优化固碳微生物菌群的结构和配比将有利于其固碳效率的进一步提升.     

烟草废水菌群处理及主要污染物降解过程解析

烟草制品加工过程中会产生大量的废水,且含有尼古丁等多种复杂的有毒难降解污染物,如不合理处置,将对环境造成严重的污染并危害人类健康,因而有效处理该类废水是烟草行业中一个亟待解决的技术难题.利用梯度筛选驯化法从环境中获得3组高效处理烟草加工废水的菌群,其中高效菌群C对化学需氧量(COD)的去除率达83.1%,且其他各项指标如色度、氨氮(NH_4~+-N)及磷酸盐(PO_4~(3-)-P)等均明显降低.微生物群落结构分析结果显示,菌群的香农-威纳指数(Shannon-Wiener Index)、辛普森多样性指数(Simpson Index)和菌群丰富度指数(ACE)分别为3.645、0.978、106,表明菌群多样性高,物种构成复杂,分布均匀.菌群C中变形菌门占有最大比例为48.7%,其次为放线菌门,比例为11.5%,并在菌群中检测出多种具有降解杂环芳香化合物、芳烃及酚类等物质的菌种.污染物检测结果证明,菌群处理后污染物整体去除率近90%,其中尼古丁被完全降解,去除率为100%.本研究获得的菌群不仅可以针对性的降解主要污染物尼古丁,且能够全面去除其他污染物,在烟草废水处理领域具有广阔的应用前景.     

稻秸添加对两种水稻土产甲烷古菌及细菌的影响

稻秸还田对水稻土CH4排放有重要影响.本研究通过微宇宙厌氧培养,研究了两种水稻土[江西(JX)和广东雷州半岛(GD)]在稻秸(RS)添加条件下经相对较长时间的厌氧培养后产甲烷古菌及细菌菌群的响应.结果表明,不同RS添加量对JX水稻土产甲烷古菌群落结构有一定的影响,而对GD水稻土产甲烷古菌群落的影响不大. RS添加量与mcr A基因拷贝数之间存在显著正相关关系,JX水稻土的mcr A基因拷贝数变化对RS添加量的响应更敏感.相同RS添加条件下,JX水稻土mcr A基因拷贝数大于GD水稻土.相同稻秸量添加条件下两种水稻土的产甲烷古菌群落结构也有差异. JX水稻土共检测到的产甲烷古菌有Methanosarcinaceae、Methanocellaceae、Methanomicrobiaceae、Methanobacteriaceae以及未知菌群(494 bp). GD水稻土中仅有3大类产甲烷古菌,分别为Methanobacteriaceae、Methanosarcinaceae和Methanocellaceae.对2%RS处理培养第270 d的细菌菌群进行了测序,发现两种水稻土的细菌菌群明显不同,GD水稻土的细菌多样性高于JX水稻土,而其优势细菌数量(共有Longilinea、Acidobacteria/Gp6、Bellilinea及Thermosporothrix)低于JX水稻土(共有Bacillus、Desulfovirgula、Thermosporothrix、Acidobacteria/Gp1、Acidobacteria/Gp3及Ktedonobacter). RS作为底物促进产甲烷古菌的生长.不同类型的水稻土经相对较长时间的厌氧培养后其产甲烷古菌及细菌菌群结构也不同.     

复合共基质对菌群脱色性能及群落结构的影响

文章将4种不同复合共基质葡萄糖+蔗糖、葡萄糖+蛋白胨、蔗糖+蛋白胨、蛋白胨+牛肉膏,添加到混合菌群对活性黑5的脱色体系,探讨不同复合共基质对活性黑5生物脱色效果的影响,采用Miseq高通量测序技术分析脱色菌群对不同复合共基质的响应差异性。研究结果表明,蛋白胨+牛肉膏复合共基质为最佳复合共基质,在其存在条件下,脱色菌群对活性黑5(100 mg/L,48 h)的脱色率达到69.84%。Miseq高通量测序结果表明,菌群的脱色效果与微生物多样性密切相关,且在各微生物分类学水平上,菌群群落结构均呈现出较大差异。变形菌门(Proteobacteria)是所有样品的优势菌种,而厚壁菌门(Firmicutes)在最佳复合共基质蛋白胨+牛肉膏存在条件下占较大比例。另外,推测菌种Enterococcus、Lactococcus、Escherichia-Shigella可能在脱色菌群降解活性黑5过程中扮演重要角色,且复合共基质蛋白胨+牛肉膏可以为它们的生长代谢提供良好的环境。研究结果可为今后利用不同复合共基质强化微生物脱色降解实际印染废水,以及可培养功能菌种的指导筛选奠定理论基础。     

微生物絮凝剂菌株的培养条件优化

近年来国内外微生物絮凝剂的研制开发已经成为热点,本实验对微生物絮凝剂产生菌种筛选、培养条件等进行较为系统地研究与探讨。以活性污泥作为菌种来源,高岭土悬液为絮凝对象,在特定筛选培养基中进行菌种培养增殖,从中筛选出具有絮凝活性菌种,记为J3。在原特定的培养基基础上,对培养基的组成和培养条件进行优化,进行了正交实验设计,选择影响微生物絮凝剂发酵培养基的碳氮源(Ⅰ)、培养温度(Ⅱ)、pH值(Ⅲ)和通气量(Ⅳ)等4因素进行试验,得到了J3菌最佳培养条件。     

常规和倒置A~2/O工艺活性污泥微生物群落结构的比较

为了探究倒置A~2/O工艺脱氮除磷效果优于常规A~2/O工艺的机理,利用聚合酶链式反应-变形梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术与纯培养方法分析了2种工艺活性污泥中微生物群落结构.结果显示,2种工艺活性污泥的优势菌群均含有β-变形菌与γ-变形菌;倒置A~2/O工艺活性污泥中检测到大量的亚硝化螺旋菌、红环菌和4种未培养的拟杆菌,而这些菌类在常规A~2/O工艺中含量较少;利用纯培养方法在倒置A~2/O工艺活性污泥检测到的γ-变形菌纲希瓦氏菌属、克雷伯氏菌属和类球红细菌在常规A~2/O工艺样品中未检测到.推测以上菌种的存在可能是倒置A~2/O工艺具有较高脱氮除磷效果的主要原因.此外,扫描电镜结果显示倒置A~2/O工艺活性污泥较为疏松,丝状细菌含量较少,且不存在念珠状细菌.     

Degradation of corn stalk by the composite microbial system of MC1

The composite microbial system of MC1 was used to degrade corn stalk in order to determine properties of the degraded products as well as bacterial composition of MC1. Results indicated that the pH of the fermentation broth was typical of lignocellulose degradation by MC1, decreasing in the early phase and increasing in later stages of the degradation. The microbial biomass peaked on the day 3 after degradation. The MC1 efficiently degraded the corn stalk by nearly 70% during which its cellulose content decreased by 71.2%, hemicellulose by 76.5% and lignin by 24.6%. The content of water-soluble carbohydrates （WSC） in the fermentation broth increased progressively during the first three days, and decreased thereafter, suggesting an accumulation of WSC in the early phase of the degradation process. Total levels of various volatile products peaked in the third day after degradation, and 7 types of volatile products were detected in the fermentation broth. These were ethanol, acetic acid, 1,2-ethanediol, propanoic acid, butanoic acid, 3- methyl-butanoic acid and glycerine. Six major compounds were quantitatively analysed and the contents of each compound were ethanol （0.584 g/L）, acetic acid （0.735 g/L）, 1,2-ethanediol （0.772 g/L）, propanoic acid （0.026 g/L）, butanoic acid （0.018 g/L） and glycerine （4.203 g/L）. Characterization of bacterial cells collected from the culture solution, based on 16S rDNA PCR-DGGE analysis of DNAs, showed that the composition of bacterial community in MC1 coincided basically with observations from previous studies. This indicated that the structure of MC1 is very stable during degradation of different lignocellulose materials.     

2-氯酚驯化对厌氧污泥微生物种群结构的影响

用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R和酸杆菌特异性引物31F/907R,对2.氯酚(2-chlorophenol,2-CP)驯化前后厌氧颗粒污泥样品总DNA进行了16S rDNA的聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PeR)、克隆、测序及序列分析,研究了2-CP驯化前后厌氧颗粒污泥中微生物种群结构的变化.结果表明,2-CP驯化前后厌氧颗粒污泥中存在共有的古细菌菌种:Methanothrix soehngenii、Methanosaeta concilii 及 uncultured euryarchaeote 等.2-CP驯化后的厌氧污泥中出现了特有的微生物Methanobacterium aarhusense、Methanobacterium curvum及 Methanobacterium beijingense等,而接种污泥中特有的一些古细菌发生了消亡.对该厌氧体系酸杆菌的分析表明,2-CP驯化前后的厌氧颗粒污泥中存在共有的微生物菌种:uncultured bacterium、unculturedAcidobacterium和unknown Actinomycete(MC 9).经2-CP驯化后,接种污泥中特有的微生物Desulfotomaculum sp.176、uncultured Deltaproteobacterium n8d及uncultured bydrocarbon seep bacterium等发生消亡,并出现了特有的微生物uncultured Holophage/Acidobacterium、uncultured Acidobacteria bacterium及unidentified Acidobacterium.     

城市污水处理厂的挥发性恶臭有机物组成及来源

采用GDX-502采样管和二次热解吸与GC-MSD联用仪研究广州一个典型城市污水处理厂不同污水处理单元和周边环境空气中挥发性恶臭有机物(MVOC)的组成和含量,通过对源排放特征、分子标志物和大气化学活性分析,建立该污水处理厂的MVOC源成分谱.结果表明,该污水处理厂检出烷烃、卤代烃、烯烃、芳香烃、含氧有机物和硫醚等6类40种挥发性有机物(VOC),其中34种为MVOC成分,各处理单元排放的MVOC含量占其VOC总量的95%以上;苯系物、2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲硫醚等为该污水处理厂重要的MVOC分子标志物,其中苯系物的含量最高,占源排放MVOC总量的75.89%;经归一化和重整的MVOC源成分谱与环境受体点的MVOC组成之间具有显著相关性.     

污泥中一株产耐高温蛋白酶菌株的分离、鉴定及酶学特性

蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称,它可将蛋白质分解、转化为氨基酸,从而被动植物体直接吸收利用.基于此,以江苏省无锡市太湖新城污水处理厂的污泥为材料,通过观察水解圈大小和蛋白酶活性测定等方法,从中筛选出一株高产蛋白酶菌株TC16.同时,参照《伯杰氏细菌鉴定手册》和《常见细菌鉴定手册》,根据其形态学特征、生理生化特性,并结合16SrDNA序列的比对分析结果发现,该菌属于芽孢杆菌属菌株.对其酶学性质的研究发现,从该污泥中分离得到的菌株TC16分泌的胞外蛋白水解酶的活性最高可达621U·mL-1.研究表明,与其他芽孢杆菌属菌株相比,TC16菌株分泌的蛋白酶具有较高的酶活性,且具有较宽范围的pH和温度耐受性.     

电气石负载聚氨酯泡沫作为生物载体强化2,4,6-三氯酚还原

2,4,6-三氯酚在环境中广泛分布,是典型的持久性有机污染物.脱卤呼吸菌能还原分解氯酚,使其毒性大大降低,继而被其他微生物氧化分解并矿化.然而脱卤呼吸菌在自然环境中丰度较低,代谢速率慢,对电子利用能力较差,因此传统的生物添加或生物激活等原位修复方法往往导致效能受限,可应用性差.本研究驯化富集了具有稳定厌氧还原脱氯2,4,6-三氯酚能力的混合菌群,在添加乙酸钠（5 mmol·L^-1）和氢气（10 mL）的情况下,在6 d内将2,4,6-三氯酚还原脱卤为4-氯酚.研究采用聚氨酯泡沫作为生物载体材料,在聚氨酯泡沫表面负载电气石,发现在无氢气额外添加的情况下,2,4,6-三氯酚的还原脱氯速率提高了6倍,且脱卤性能稳定.对强化后混菌的群落结构及潜在核心脱氯功能菌属进行分析,16S rRNA测序鉴定结果表明假单胞菌属（Pseudomonas sp.）在混合菌群中的占比超过90%,为体系中的核心脱氯功能菌.本研究为地下水中还原脱卤菌群的应用提供了理论技术.     

溶藻细菌DC21的分离、鉴定及其溶藻特性

从云南滇池中分离得到一株溶藻细菌DC21,经鉴定为葡萄球菌属的1种(Staphylococcussp.),可溶解铜绿微囊等9种藻.试验表明,经过滤、离心沉降及高温灭菌处理的滤液,均能强烈抑制铜绿微囊藻的生长,说明其溶藻作用的因子之一为该菌的胞外分泌物,且这种物质具有热稳定性.细菌DC21使藻的光合作用受到抑制;在试验的第1d,受试藻的超氧物歧化酶及过氧化氢酶活性显著增高,但在第7d,这两种抗氧化保护酶的活性显著下降;受试藻的丙二醛含量明显增高,说明该菌促使其发生了膜脂过氧化.     

微曝气条件下S-TE剩余污泥溶解性研究

研究了微曝气、不同温度条件下S-TE预处理对剩余污泥溶解和各种化学组分变化的影响.结果表明,S-TE污泥溶解存在2种反应(酶催化反应和热解反应)和2个过程:嗜热菌胞外酶(主要为蛋白酶和淀粉酶)首先解聚污泥胶团,进而溶解细菌的细胞壁,水解胞内有机物质.接种嗜热菌Bacillus stearothermophilus sp.AT06-1比不接种促进了污泥悬浮固体的溶解,接种条件下最适宜的溶解温度为65℃,此温度下,污泥VSS和TSS溶解率相对于不接种试验提高程度最大,2 d时VSS、TSS溶解率分别达到34.09%和24.16%,比不接种试验同期分别提高了7.57%和6.87%;微曝气条件下SCOD和VFA得到累积,最大累积量达到4 531 mg/L和2 319 mg/L,有利于厌氧消化;此时蛋白酶活性提高也最大.污泥溶解产生的蛋白质被蛋白酶水解,蛋白质浓度先升高后降低.     

厌氧消化过程稳定性与微生物群落的相关性

为探析厌氧消化过程稳定性与微生物群落的相关性,在餐厨垃圾厌氧消化反应器中引入负荷扰动以诱导不同的运行状态,理化分析和高通量测序相结合用于研究各个状态下的状态参数响应及微生物群落动态.结果表明,均衡的群落结构保证了反应器的稳定运行,稳定状态下反应器的甲烷产率和挥发性固体（VS）去除率分别高达（0.50±0.01）LCH₄/gVS和（89.58±0.08）%.高负荷下产酸细菌（柔膜菌门、放线菌门）大量增殖,诱导互养脂肪酸降解菌（梭菌纲）的相对丰度剧增,然而与之互营的氢型产甲烷菌的丰度和活性却下降了.产甲烷菌与互养脂肪酸降解菌的失衡导致它们不能有效的互养合作,从而引起挥发性脂肪酸（VFA）积累和过程失稳.积累的VFA和氨使比乙酸产甲烷活性（SAMA）和比产甲烷活性（SMA）分别下降60.12%和72.51%,进一步加剧了过程失稳.扰动停止后,尽管反应器恢复了原有运行条件和性能,但微生物群落达到了新的平衡.     

复合菌系BYND-8的种群组成及其对沼气产量的影响

为了明确1组在中温下(30℃)高效分解木质纤维素的复合菌系的菌群组成.研究复合菌系预处理秸秆对沼气发酵的影响,利用平板分离法和变性梯度凝胶电泳(DGGE)法研究了中温木质纤维素降解复合菌系BYND-8的菌种组成多样性,通过添加该复合系菌液到以牛粪为原料的沼气发酵体系,研究了添加秸秆降解液对沼气产量的影响.利用平板法分离...     

硫酸盐还原反应器污泥驯化过程中微生物群落变化分析

采用PCR-DGGE技术,对硫酸盐还原反应器UASB污泥驯化过程中微生物群落的变化进行了分析.结果表明,污泥驯化过程中,微生物群落生物多样性与反应器硫酸盐及COD去除率呈明显的正相关,微生物群落Shannon指数大于3.45时,反应器硫酸盐去除率稳定在95%左右;对DGGE图谱中优势条带进行回收克隆并测序表明,污泥中微生物群落主要包含Firmicutes、Proteobacteria、Deinococcus-Thermus和Chloroflexi这4大类群,分别占总数的50.0%、28.6%、14.3%和7.1%;其中厌氧发酵细菌Clostridium sp.在驯化全过程中均占优势,但优势菌群的种类发生变化;厌氧细菌Chloroflexi sp.、Geopsychrobacter sp.等在污泥驯化过程中曾成为优势菌群但之后消亡;厌氧细菌Geobacter sp.则在污泥驯化过程中逐渐成为优势菌群;Desulfovibrio sp.在污泥驯化的最后2个阶段成为优势菌.