四环素对小球藻铜、锌毒性和富集的影响

养殖废水同时含有重金属、抗生素等污染物.为明确微藻净化此类复合污染废水的潜力,需要系统研究抗生素与重金属对微藻的毒性作用,以及抗生素对微藻重金属富集规律的影响.基于此,以养殖废水中的典型重金属铜（Cu）、锌（Zn）以及抗生素四环素（tetracycline,TC）处理小球藻4 d,测定藻细胞的生长、叶绿素和胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）荧光类物质含量、以及对Cu、Zn的去除、吸附与吸收等指标.结果表明：Cu(0.1、0.5、1mg/L)、Zn(0.5、5mg/L)抑制了小球藻生长与叶绿素合成,诱导了EPS荧光类物质的分泌.1、5、10mg/L的TC没有抑制小球藻生长,并且缓解了Cu、Zn对小球藻的毒性,使EPS中酪氨酸类蛋白物质的荧光强度降低.TC对小球藻去除Cu、Zn的影响存在差异：TC、Cu复合处理1 d后,相较于单一Cu处理,Cu的去除率由25.9%显著上升至43.5%,而TC对Zn的去除率无显著影响.TC也影响了Cu、Zn富集方式：Cu、Zn单一处理下,Cu、Zn吸附占富集的比例分别为16.89%、51.6%,TC的添...     

生物膜及其组分对4—氯酚的吸附速率研究^1）

研究了4－氯酚在生物膜不同组分上的吸附速率特征，本实验中生物膜不同组组分包括生长有生的膜外壳的模拟水体悬浮颗粒物（高岭土），细胞细胞，胞外多糖高岭土及有胞外多糖存在的高岭土5个部分，结果表明，生物膜及其不同组分均对4氯酚发生吸附，以细菌细胞更为显著，但它们的时间动力学过程不同，在研究的5种吸附体系中，生长有生物膜外壳的高岭土体系较快地达到近平衡状态，并且吸附时间过程受pH值的影响。     

外源活性污泥胞外聚合物对小球衣藻聚集行为的影响

微藻聚集行为在藻华的治理等方面具有重要作用,也是目前微藻生物燃料收集的瓶颈之一.以小球衣藻为研究对象,观察污泥胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)对微藻聚集行为的影响,并通过其聚集数据采集、EPS客观特性和微藻的自身响应等方面探究其可能的聚集原因.结果显示:随着外源性污泥EPS浓度的增大,小球衣藻聚集率从18.4%上升到81.8%,并且在110 mg/L时达到聚集率最大值.微藻细胞运动速度从26.8μm/s上升到49.4μm/s,增大了细胞间的碰撞几率,促进了微藻的聚集.三维荧光光谱表明,污泥胞外聚合物刺激了微藻色氨酸类蛋白和芳香族类蛋白的分泌,其分泌量与EPS的浓度成正比.但是外源性EPS溶液Zeta电位变化与微藻的聚集率呈负相关关系,并非微藻聚集原因.本研究表明外源性污泥胞外聚合物能够促进微藻的聚集,结果可为下一步在分子方面的探究提供实验基础.(图7表3参38)     

用三维荧光和红外技术分析好氧颗粒污泥形成初期胞外聚合物的变化

为了研究聚合氯化铝(PAC)的投加在好氧颗粒污泥培养初期的作用,本研究分别在污泥培养的第1—7天(R1)和第8—14天(R2)投加PAC,并采用三维荧光光谱(3D-EEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)技术分析好氧颗粒污泥形成初期胞外聚合物(EPS)各组分的含量及变化规律.结果表明,PAC投加时间推迟后,污泥沉降性能良好,且反应器中胞外聚合物和蛋白质含量明显增多,松散附着的EPS(LB-EPS)中蛋白含量变化趋势明显,多糖含量保持在较小范围内波动,与溶解性胞外聚合物(S-EPS)和紧密黏附的胞外聚合物(TB-EPS)相比较,LB-EPS和污泥颗粒化有密切关系;三维荧光光谱分析结果显示,R2中荧光类蛋白物质(峰A和峰B)强度均大于R1,而腐殖酸类物质(峰C)强度小于R1,说明A和B这两种荧光类蛋白物质在微生物聚集体形成过程中的作用更加重要;红外光谱表明,1636 cm-1、1654 cm-1分别属于蛋白质二级结构中C=O伸长振动引起的,分别存在于S-EPS和LB-EPS、TB-EPS中,且在投加PAC的时间推迟后1654 cm-1处的吸收峰吸收较弱,和三维荧光分析共同表明LB-EPS中的蛋白类物质是好氧颗粒污泥形成初期加入PAC进行强化造粒的核心原因之一.     

生物膜及其组分对4-氯酚的吸附速率研究

研究了４－氯酚在生物膜不同组分上的吸附速率特征．本实验中生物膜不同组分包括生长有生物膜外壳的模拟水体悬浮颗粒物(高岭土)、细菌细胞、胞外多糖、高岭土及有胞外多糖存在的高岭土５个部分．结果表明,生物膜及其不同组分均对４－氯酚发生吸附,以细菌细胞更为显著,但它们的时间动力学过程不同． 在所研究的５种吸附体系中,生长有生物膜外壳的高岭上体系较快地达到近平衡状态．并且吸附时间过程受ｐＨ值的影响．     

自然水体生物膜有机组分对Cd2+的吸附特征

室内模拟研究了长春南湖水生物膜中有机组分即胞外聚合物、微生物非活性细胞和微生物活性细胞对Cd^2＋的吸附特征及其影响因素。结果表明：3种有机组分对Cd^2＋的吸附过程分为快速和慢速阶段，达到吸附平衡的时间分别为360、100和100min；Cd^2＋的吸附最均在pH为6h达到最佳；在实验所选温度范围内，胞外聚合物在30℃时对Cd^2＋的吸附量最大．而温度对Cd^2＋在微生物非活性细胞和活性细胞的影响不显著；Cd^2＋在3种有机组分上的吸附均符合Langmuir和Freundlish热力学方程，吸附能力为胞外聚合物〉微生物非活性细胞〉微生物活性细胞。在有Pb^2＋共存的条件下，Langmuir和Freundlish热力学方程仍然适合描述3种有机组分对Cd^2＋的热力学吸附过程，但Cd^2＋的吸附量和饱和吸附最均减小。     

基于动力学分析提高黑木耳多糖产量的pH控制策略

为了实现黑木耳(Auriculariaauricula)深层发酵生产胞外多糖的高产量和高生产强度的统一,在7L发酵罐中研究不同pH对A.auricula分批发酵生产黑木耳多糖的影响.A.auricula细胞生长的最适pH为5.0,而黑木耳胞外多糖合成的最适pH为5.5.恒定pH有利于合成黑木耳多糖,但降低了黑木耳多糖的生产强度.发酵液中较高的pH不利于葡萄糖的消耗,使得发酵结束时的残余葡萄糖含量随pH的升高而升高.分析不同pH条件下A.auricula发酵生产黑木耳多糖动力学参数,发现较低pH有利于加快底物消耗,而较高的细胞生长速率则出现在pH5.0,pH5.5时细胞则具有较高的胞外多糖合成速率和对葡萄糖的得率.在此基础上提出了A.auricula发酵生产黑木耳多糖的两阶段pH控制策略:0~48h控制发酵液pH5.0,48h后控制pH5.5.实验结果表明,采用两阶段pH控制策略,A.auricula胞外多糖产量比控制pH5.5时提高了8.1%,残留葡萄糖含量降低了15.2%,产生最大胞外多糖的时间缩短至96h,且黑木耳多糖的生产强度比pH5.5时提高了35.1%.图4表1参21     

固定化球形红假单胞菌处理电镀废水中Cd和Cr的研究

比较了4种固定化球形红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)处理含Cd、Cr重金属废水的效果,对固定化菌吸附Cd和Cr的工艺条件进行了优化,并通过生物反应器连续处理实际电镀废水,分析了处理后的效果。通过比较,确定了20g.kg-1沸石和20g.L-1海藻酸钠组合作为共固定材料,固定化菌对Cd和Cr的去除效果明显优于游离菌。采用正交试验优化废水处理工艺条件,结果表明,废水pH值、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,当处理废水的pH值为6.0、菌体投加量为10.00g.L-1时,对40.00mg.L-1含Cd废水的去除率可达96.68%。4轮吸附-解吸循环试验结果显示,固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,Cd去除率仍可达51.20%。在生物反应器中,用固定化菌体处理质量浓度为92.61mg.L-1的含Cd电镀废水,3h时对Cd的去除率达到98.80%,对含Cu、Au、Ni废水中重金属的去除率也高于90.00%。     

胞外多聚物在氧化亚铁硫杆菌吸附Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)中的作用

利用从粤北大宝山酸性矿山废水(AMD)分离的氧化亚铁硫杆菌(A.f菌),采用原子吸收分光光度技术和荧光分光光度技术,研究其胞外多聚物(EPS)对水中Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的吸附率及二者间的相互作用方式.结果表明,A.f菌对Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)具有较强的耐受性;A.f菌的EPS对3种金属离子吸附率随时间的延长而升高,当EPS吸附Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)后,类蛋白复合物荧光强度增强且最大发射峰位蓝移;A.f菌对Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的耐受性与其胞外有机多聚物特别是类蛋白物质的生物吸附密切相关.A.f菌的EPS的生物吸附在水中重金属的去除中可发挥重要作用.     

黄土性土壤对铬砷的吸附量及其吸附形态

采用室内实验方法研究了黄土性土壤对Cr和As的吸附特性及Cr和As在土壤中的吸附和迁移形态。结果表明:(1)随着加入Cr、As质量浓度的增大,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增大,吸附率下降;在同一质量浓度下,黄土性土壤对As的吸附量明显大于对Cr的吸附量。黄土性土壤对Cr和As的吸附都符合Langmuir模型,利用Langmuir模型计算出黄土性土壤对Cr的最大吸附量为146.2μg?g-1,对As为510.8μg?g-1。(2)在平衡溶液pH值为3.0～7.0范围内,随pH增加,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增加,吸附量在pH值为7.0时达最大,随后pH增大,吸附量明显下降。黄土性土壤中Cr被吸附的主要形态是HCrO4-,迁移形态是CrO42-;土壤中As的吸附形态主要为H2AsO4-,而迁移形态则为HAsO42-。     

群感效应与信号分子在污泥颗粒化过程中的作用研究进展

好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较好的污水处理效果等优点.本文综述好氧颗粒污泥的形成过程,重点分析在污泥颗粒化过程中群感效应和细胞信号分子的作用.研究发现,群感效应和细胞信号分子在污泥颗粒化过程中发挥着重要作用,群感效应可以加快污泥胞外聚合物合成和提高微生物表面附着能力,信号分子可以促进微生物分泌胞外聚合物并影响生物膜的形成.举例说明信号分子中的c-di-GMP作为第二信使在污泥颗粒化过程中的重要作用,c-di-GMP可以将细菌从单细胞游走型转变为多细胞黏附型——生物膜状态.投加钙离子会促进能够分泌c-diGMP的菌群生长从而加快好氧颗粒污泥的形成,投加锰离子会减少好氧颗粒污泥中c-di-GMP的含量导致好氧颗粒污泥解体.最后进行前景展望,认为从群感效应和信号分子的角度去解析好氧颗粒污泥形成机理,可为确立好氧颗粒污泥形成机制奠定理论基础,对其进一步的工程化应用具有现实意义.     

谷类秸秆接种瘤胃液的厌氧消化性能和三维荧光光谱特征

在全自动甲烷潜力测试系统中,以瘤胃液为接种物,研究了谷类秸秆(水稻、小麦和高粱)的产酸产甲烷性能和三维荧光光谱特征。结果表明,奶牛瘤胃微生物对谷类秸秆表现出很强的水解酸化能力。经过5 d厌氧消化,水稻、小麦和高粱秸秆单位质量挥发性固体(VS)的总挥发性脂肪酸(TVFAs)产率分别达410. 9、430. 9和472. 0 mg·g-1。谷类秸秆的产甲烷规律符合改进型Gompertz模型。经过55 d的厌氧消化,水稻、小麦和高粱秸秆(以VS计)的甲烷产量分别为66. 29、103. 79和76. 89 m L·g-1。通过三维荧光光谱耦合平行因子分析(PARAFAC)识别溶解性有机物的3个有效荧光组分,3个组分分别为酪氨酸类物质、色氨酸类物质和低分子量腐殖酸类物质。其中,色氨酸类物质的荧光强度与TVFAs浓度呈幂函数关系。谷类秸秆溶解性有机物的腐殖化指数(HIX)经过5 d厌氧消化后降低,而后呈现逐渐上升趋势。     

白玉兰落叶水浸出液抑制蓝藻生长和叶绿素荧光特性分析

利用浮游植物荧光仪对暴露于不同浓度白玉兰落叶水浸出液下微囊藻生长、最大光合作用效率(Fv/Fm)、实际光合作用效率[Y(Ⅱ)]、光能利用效率(alpha)和最大相对电子传递速率(r ETRmax)进行为期15 d的检测,分析白玉兰落叶浸出液对微囊藻的抑制效应和叶绿素荧光特性影响.结果发现,白玉兰落叶浸出液能有效抑制微囊藻的生长,呈明显浓度抑制型变化,抑藻能力随时间的延长而下降.低浓度(0.4、0.8、1.2、1.6 g·L-1)浸出液胁迫下,对微囊藻叶绿素荧光参数无显著影响;高浓度(2.0 g·L-1)浸出液胁迫下,在早期(4 d内)对荧光参数有极显著抑制作用.三维荧光图谱表明,在投量为2.0 g·L-1时,第15天色氨酸及酪氨酸荧光峰强度约为1.2 g·L-1投量情况下的1/3,同时腐殖酸的荧光峰强度减弱.第7—15天,藻细胞生长的半抑制浓度EC50值最小约为0.5—0.7 g·L-1.     

微生物胞外聚合物对水体重金属和富营养元素的环境生化效应研究展望

综述了胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)环境生物化学效应已有的研究成果,阐述了EPS对重金属和富营养元素环境生物化学效应的影响过程,指出了研究存在的问题和未来方向.EPS作为微生物分泌的产物,不仅对微生物的生存起到至关重要的作用,还对有毒重金属物质和富营养元素的环境生物化学效应影响显著.目前有关EPS环境效应的研究主要集中在实验室EPS提取、EPS凝絮性和EPS吸附动力学3个方面,而针对EPS与环境重金属和富营养元素的结合状态、EPS对重金属行为归宿的影响以及EPS与污染元素之间的微界面反应过程研究较少.     

活性污泥胞外聚合物的分层组分及溶解性微生物代谢产物的特性

提取了活性污泥胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物代谢产物(SMP),并按EPS的紧密程度对松散EPS、紧密EPS的分层组分以及SMP属性进行了分析鉴定.结果表明,以葡萄糖为基质时,松散EPS的主要组成是多糖,紧密EPS的主要组成是蛋白质,而SMP主要由腐殖质类物质构成.SMP、松散EPS、紧密EPS和总样EPS的三维荧光图谱显示其只有类色氨酸峰和类腐殖酸峰,其类腐殖酸峰主要是由生物代谢产生的腐殖质组成.大分子量腐殖质类物质在几种组分中均出现,但是具有腐殖质特性的分子量为8500 Da的组分会在SMP中大量生成,而具有腐殖质特性的分子量为400 Da的组分只存在于EPS的紧密层中,这与微生物对这3种物质的生物可利用性有关.     

高抗铜青霉菌的筛选及其对重金属的吸附

从一种铜矿尾矿土壤中分离得到一株高抗重金属盐的青霉菌株,其对Cu2 、Zn2 、Pb2 、Ni2 、Cr2 、Cd2 的抗性水平分别为150、150、35、15、5、5 mmol/L.在40 mmol/L Cu2 的胁迫下,该菌株的最适生长温度为30℃,最适pH为7.0.该菌以淀粉为碳源、以蛋白胨或硫酸铵为氮源时生长速度最快,草酸和柠檬酸也可有效促进菌体的生长.原子吸收结果表明,在pH 5.0、cu2 10 mg/L的铜溶液中,菌株45 min内可吸附98%Cu2 ;pH 6.0、金属离子浓度为100 mg/L时,菌体对Cu2 、Zn2 、Pb2 、Ni2 、Cr6 、Cd2 的吸附量分别为22.8、8.9、18.2、8.4、4.3、5.5 mg/g干菌体,同时Cu2 的存在抑制了菌体对Zn2 、Pb2 、Ni2 、Cd2 的吸附,然而能在小范围内促进对Cr6 的吸附,但促进程度不显著.     

短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合

研究了Lactobacillus brevis对水溶液中Cr(Ⅲ)的吸附作用.考察了初始pH值、接触时间、初始Cr(Ⅲ)浓度、菌体浓度和温度对Cr(Ⅲ)吸附效果的影响.结果表明,在较低的pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度条件下,菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量较低.在试验条件下,溶液初始pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度的升高,均能提高菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量.在温度为40℃、pH 6和初始Cr(Ⅲ)离子浓度为200 mg·L~(-1)时,菌株吸附量最大.随菌体浓度升高,单位浓度菌体对Cr(Ⅲ)离子吸附量降低,但总吸附量增大,菌体浓度为6 g·L~(-1)吸附量最大.菌株对Cr(Ⅲ)离子吸附较快,接触时间为1 h就达到平衡.用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型进行拟合,相关的回归系数表明,吸附过程拟合Langmuir吸附模型比Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型好.用Elovich、准一级、准二级动力学拟合,动力学试验数据与Lagergren准二级动力学方程的拟合度最佳.     

pH值对AOA-SBR处理污水过程中COD三维荧光法表征的影响

为探究在AOA-SBR工艺处理城市污水过程中不同pH值对COD快速表征的影响,利用三维荧光光谱技术研究溶解性有机物(DOM)的荧光强度与COD浓度的相关性,并进一步研究不同pH值对其相关性的影响。根据三维荧光光谱及相关性分析得知,污水处理过程中DOM主要有低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸和类腐殖酸3种物质,且2种色氨酸及两者之和的荧光强度与COD有很强的正相关关系,R2分别为0.982 3、0.977 4和0.980 9。当pH值为4时,低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸及色氨酸荧光强度之和与COD的R2为0.871 1、0.856 7和0.873 3;当6≤pH值≤8时,相关性呈平稳变化趋势,R2波动范围分别为0.926 2~0.983 4、0.969 3~0.982 7和0.952 1~0.988 8;当pH值8时,相关性随pH值增大呈下降趋势,R2波动范围分别为0.845 7~0.749 0、0.900 8~0.869 9和0.889 5~0.837 6。认为当pH值为6~8时DOM与COD的相关性较好。     

藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)与Al3+的配位作用机理

利用三维荧光光谱(3DEEM)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)研究了藻菌生物膜EPS与Al3+的相互作用机理.3DEEM结果表明,生物膜EPS含有3个荧光峰.其中,峰A(Ex/Em=225～235 nm/300～330 nm)和峰B(Ex/Em=275～280nm/325～330 nm)荧光较强,属类蛋白峰,峰C(Ex/Em=335 nm/432～434 nm)荧光较弱,属类腐殖酸峰.峰A和峰B都能不同程度地被Al3+猝灭,它们的条件稳定常数(logK)分别为5.89和6.95.Al3+-EPS体系的峰A和峰B荧光强度明显受溶液pH值的影响.在pH为2～4之间时,荧光强度随pH的增大而增大,在4～7之间随pH的增大而减小,在7～11之间随pH增大而增大.FTIR光谱网分析表明,Al3+主要与EPS中所含的-NH-、C=O等发生强的配位作用.     

绿藻胞外聚合物对无机砷生物累积特征的影响

绿藻对无机污染物的净化作用受其自分泌胞外聚合物EPS影响.以EPS释放量高的蛋白核小球藻为绿藻代表,通过24 h短期As(Ⅲ)和As(V)的模拟水体暴露实验,研究绿藻对无机砷的生物累积特征及EPS影响.结果表明,在0—40 mg·L~(-1) As(Ⅲ)和As(V)暴露浓度范围,蛋白核小球藻细胞内的砷累积速率随暴露浓度的增加而升高,其动力学拟合结果符合Michaelis-Menten酶促反应动力学方程. EPS与无机砷存在界面相互作用影响,无机砷暴露浓度升高可促进小球藻EPS分泌, EPS与砷累积速率之间呈现正相关线性关系(R~2 0.900),主要影响成分是溶解态EPS.完整藻细胞与脱除胞外聚合物的活体细胞相比, As(Ⅲ)、As(V)暴露的最大吸附累积量分别增加30.6%和14.2%,而最大胞内累积量降低49.0%和31.0%. EPS与无机砷的微界面交互作用影响绿藻对砷污染的净化修复.