一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺污泥膨胀发生和恢复过程中微生物群落演替及PICRUSt2功能预测分析

以中试规模的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(CPNA)工艺为研究对象,通过对其污泥膨胀发生和恢复过程中活性污泥的16S rRNA高通量测序数据进行数据挖掘和分析,结合PISCRUSt2功能预测分析,旨在揭示一体式CPNA工艺污泥膨胀和恢复不同阶段的微生物群落变化及氮、碳代谢特征.结果表明,污泥膨胀和恢复过程中微生物α多样性呈先上升后下降趋势,污泥膨胀阶段氮素转化菌属Nitrosomonas、Candidatus＿Brocadia和Thauera相对丰度分别从12.36%、 11.86%和0.272%下降至5.97%、 8.30%和0.061%,而Candidatus Kuenenia相对丰度保持稳定,丝状菌Levilinea、Longilinea和Turicibacter相对丰度分别从0.031%、 0.018%和0.009%上升至0.055%、 0.025%和0.033%. PICRUSt2功能预测分析结果表明,总共有47个参与氮代谢的功能酶基因,其中硝化、反硝化、异化性硝酸盐还原(DNRA)、同化硝酸盐还原(ANRA)和固氮反应的功能酶基因相对丰度均发生了变化.污泥膨胀阶段,部分亚硝...     

南昌某城市污水处理厂进水浓度低成因分析研究

针对南昌某城市污水处理厂进水浓度低的现象,为明确造成污水处理厂进水浓度低的原因,通过对南昌市2018—2020年降雨特征对污水处理厂进水污染物浓度影响的统计分析,估算了降水对雨污合流制管网污水浓度的影响.考察了合流制管网4个污水提升泵站、污水处理厂的日处理水量,结合水量平衡三角法,核算地下水、河水、雨水的渗入.以及利用倒排查法对源居民小区内/外-污水提升泵站-污水处理厂的水质沿程采样分析,得出相关结论.研究结果表明：①2018—2019年上半年污水处理厂进水COD在降雨后2~5 h进水浓度明显降低;但2019年下半年—2020年这种相关性明显削弱.②污水处理厂日进水COD受泵站的日流量的影响,呈显著负相关.③水量三角平衡定量分析表明地下水、河水混入28%~38%,雨水混入11%~18%.④水质沿程的分析显示小区到某些泵站的浓度明显降低,雨天COD、氨氮浓度分别减少了69.78%、75.21%,晴天COD、氨氮浓度分别降低了66.78%、76.94%,表明相应的小区外-泵站段的市政管网是污水处理厂进水浓度降低的关键管段,亟需进一步重点排查和改造.⑤老旧小区排水浓度受天气的影响远比新小区大,雨天分别比晴天减少79.23%、67.87%和54.40%,可能发生了大量雨水混入.     

反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的参数优化

为促进反硝化除磷与厌氧氨氧化工艺的耦合,实现污水氮、磷的同步高效去除,构建序批式反应器(Sequencing batch reactor,SBR),优化了反硝化除磷工艺实现亚硝酸盐积累的工艺参数.SBR在厌氧-缺氧-微好氧运行条件下,缺氧段投加模拟硝酸盐工业废水逐步实现了反硝化除磷过程的亚硝酸盐积累.结果表明,经过142d的培养驯化,在进水C/P比为55时,缺氧段引入NO₃^--N浓度为23mg/L时,亚硝酸盐积累率为51.01%,NO₃^--N→NO₂^--N转化率为40.22%,硝酸盐去除率为72.14%,PO₄^3--P去除率最高达88.17%.出水COD浓度低于25mg/L,COD去除率维持在90%以上.微生物群落结构分析表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)为系统内优势菌门.通过参数优化实现了聚磷菌的驯化,Candidatus Accumulibacter为代表的反硝化聚磷菌丰度增加(累积丰度由1.49%增加到5.08%),以Candidatus Competibacter为代表的反硝化聚糖菌丰度增加更为明显(累积丰度由1.02%增加到15.49%),聚磷菌与聚糖菌的共同作用有利于实现除磷过程的亚硝酸盐累积.     

MBR工艺处理螺旋霉素制药废水过程中抗生素耐药菌与抗性基因的研究

抗生素废水含有大量的抗生素耐药菌(antibiotic resistant bacteria,ARB)与抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),处理排放后可能增强受纳环境的微生物抗性,因此有必要深入研究抗生素废水处理过程中ARB与ARGs的削减效果及其影响因素。本研究采用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)工艺处理螺旋霉素制药废水,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对ARB与ARGs削减效果的影响。结果表明,虽然在HRT=30 h时MBR对COD与氨氮的去除率略高于HRT=40 h,但HRT=40 h时,不仅总异养菌与肠球菌的去除效果更佳,出水肠球菌耐药率及携带的抗性基因检出率也更低,而且MBR对废水中erm B、erm F、erm X、mef A、ere A、mph B和转移元件ISCR 1、Tn 916/1545相对丰度的削减效果更好。这表明长HRT更有利于MBR工艺削减螺旋霉素废水的耐药菌与抗性基因。     

硼锑交互作用对水稻吸收积累锑和硼的影响

通过溶液培养实验,研究两种价态锑Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)与B交互作用对水稻吸收积累Sb和B的影响.结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(Ⅲ)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,增加B用量可缓解Sb对水稻的毒害.Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的添加可显著地影响水稻根系和茎叶对B的吸收积累.当B的浓度为0.5 mg·L-1时,添加三价Sb 30μmol·L-1可以显著地降低水稻茎叶和根系中的B含量57.6%和75.6%(与对照处理相比,P0.05).同样,增加B用量也影响水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累.在10μmol·L-1Sb(Ⅲ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B可导致水稻根系和茎叶Sb含量分别比0.5 mg·L-1B处理降低39.1%和9.2%;在10μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B导致水稻根系Sb含量比0.5mg·L-1B处理降低13.9%.B的应用对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响.研究结果表明,在Sb污染农田中可通过施用硼肥来提高植物的硼营养,降低植物对Sb的吸收积累,从而降低Sb对人体健康的危害.     

北京城市公园绿地土壤微生物群落碳源代谢活性特征

为深入理解城市土壤微生物碳源代谢活性,以北京城市公园绿地土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板技术,研究了不同历史年限公园[AT（奥林匹克森林公园）、CHY（朝阳公园）、YYT（玉渊潭公园）、TRT（陶然亭公园）、RT（日坛公园）、TT（天坛公园）,其建设历史年限分别为8、32、52、317、486、592 a]土壤微生物群落碳源代谢特征.结果表明:北京市不同城市公园绿地土壤微生物利用碳源能力不同,AT的AWCD（平均颜色变化率）显著低于其他历史年限较长的公园（P < 0.05）.不同城市公园绿地土壤微生物群落对不同类型碳源利用能力存在差异,AT土壤微生物对多聚物类碳源代谢能力较强,其他公园绿地土壤微生物对糖类和氨基酸类碳源的利用能力较强,所有公园绿地土壤微生物群落对羧酸类碳源的利用能力相对较弱.AT土壤微生物群落功能多样性显著低于其他公园（P < 0.05）.对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析显示,提取与土壤微生物碳源利用相关的主成分的累计贡献率为89.00%,对主成分分离起主要作用的碳源为糖类和氨基酸类物质.冗余分析（RDA）表明,不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力的主要影响因素是总碳（TC）,但值得注意的是,公园历史年限对不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力也有很强的影响.      

2016~2019年江西省臭氧污染特征与气象因子影响分析

利用2016~2019年生态环境部环境监测总站提供的江西省11个设区市的监测数据及同期的国家气象观测站常规观测资料,研究江西省臭氧污染特征与气象因子的关系.结果表明,江西省近几年臭氧污染日益严重,2016年全省臭氧（日最大8 h滑动平均值）平均浓度为80.1 μg·m^-3,到2019年上升至98.2 μg·m^-3,平均年增长率为6 μg·m^-3.2019年江西省11个设区市O₃超标总天数为475 d,占总超标天数的72.6%.2016~2018年O₃月平均浓度具有典型的季节变化特征：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,2019年秋季由于降水量显著减少、日照时数增多和气温升高等气象条件导致秋季近地面臭氧浓度异常升高,其平均浓度高于其它季节.臭氧浓度总体与气温、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,当气温高于30℃、相对湿度在20%~40%区间、风速在2~3 m·s^-1区间时易出现高浓度臭氧污染.江西省臭氧浓度呈现一定的空间分布特征：赣东北地区低于其他地区,南部城市高于北部城市.其中,赣州市臭氧污染较为严重,其2019年平均浓度居全省最高,为104.2 μg·m^-3.基于后向轨迹HYSPLIT模型和潜在源解析PSCF对赣州市进行分析,研究结果表明赣州市臭氧污染的主要潜在贡献源区存在一定的季节差异：春季臭氧污染的外来输送源主要来自广东中部和江西北部地区,夏季主要来自江西北部地区,而秋季则主要来自广东北部和安徽中部地区.     

Ti0.7W0.3O2@BiVO4 p-n复合异质结构界面光催化剂的制备及其可见光催化降解苯酚机理的研究

设计并制备了新型Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、固体粉末紫外漫反射（DRS）及X射线光电子能谱（XPS）等技术表征了Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面的性状.结果显示BiVO₄纳米粒子均匀地分布在Ti_0.7W_0.3O₂纳米颗粒周围并构筑了稳定的p-n复合异质结构界面.Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂具有更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.纯BiVO₄和Ti_0.7W_0.3O₂纳米颗粒的导带位置分别为-0.62 eV和0.56 eV.优化了Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂降解苯酚的条件（即：pH值为4.5,催化剂用量为0.60 g·L^-1和苯酚初始浓度95 mg·L^-1）,质量分数为5%Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄表现出最高的苯酚催化活性且初始降解速率常数（k）为0.01137 min^-1.6次连续光催化降解苯酚后,Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构表现出良好的稳定性和可循环使用性.自由基捕获结果说明3种自由基均参加了苯酚的光催化降解过程中,且氧化能力由强到弱顺序为：羟自由基（·OH^-） > 过氧化物自由基阴离子（·O^2-） > 光生空穴（h⁺）.总有机碳结果表明苯酚在降解的过程中是先产生了中间降解产物,最后这些中间产物再矿化为无机的CO₂和H₂O.利用对苯二甲酸（TA）荧光探针证明了Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂降解苯酚为羟自由基（·OH^-）机理反应;同时,利用紫外-可见光谱（UV-Vis）和高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）探究了苯酚的中间降解产物,推测了苯酚在Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面上可能的降解机理.     

铜胁迫对农田土壤酶活性、细菌和古菌数量的影响

为了研究铜矿周边农田土壤中不同Cu含量对土壤酶活性、细菌和古菌基因拷贝数的影响,在铜矿周边农田土壤中采集了8个不同Cu含量的土壤,测定土壤的酶活性、细菌和古菌基因拷贝数,结果表明,土壤总Cu含量为28.30~1 019.27mg·kg~(-1),酸可提取态Cu含量为335~415.11 mg·kg~(-1),细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土3.10×10~(10)~1.84×10~(11)个之间,古茵16S rRNA基因拷贝数在每克干土737×10~8~6.82×10~9个之间。土壤总Cu和酸可提取态Cu含量对土壤脲酶活性影响较大,但对土壤脱氢酶和转化酶活性影响不显著。土壤细菌基因拷贝数均与总Cu含量、各形态Cu含量呈极显著的负相关关系,同样土壤古菌基因拷贝数与总Cu含量、各形态Cu含量也均呈极显著的负相关关系,说明Cu胁迫对土壤细菌和古菌活性具有较大的抑制作用。     

一体式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动过程的亚硝酸盐调控

以两类中试反应器（SBR,116.6 m³,活性污泥法和SBBR,64.8 m³,泥膜法）为对象,接种猪场废水处理厂的活性污泥,通过控制DO、曝气方式为主和外加NaNO₂为辅的亚硝酸盐调控策略,考察不同反应器在启动一体式短程硝化-厌氧氨氧化（combined partial nitritation and ANAMMOX,CPNA）工艺过程中NO₂^--N浓度对ANAMMOX菌的影响.结果表明,在相同运行条件下,泥膜共生的SBBR更适于短程硝化的快速启动.尽管受到NO₂^--N抑制（100~129 mg ·L^-1,共计7 d）,但SBR在第39 d成功启动了ANAMMOX工艺,其TNRR和TNRE分别为0.069 kg ·（m³ ·d）^-1和23.3%,而长达17 d的NO₂^--N抑制（129~286 mg ·L^-1）则对SBBR中ANAMMOX菌活性造成了难以恢复的影响.外加NaNO₂后,SBR在第77 d成功启动了CPNA工艺,TNRR和TNRE分别从第51 d的0.070 kg ·（m³ ·d）^-1和16.0%迅速提高至第77 d的0.336 kg ·（m³ ·d）^-1和52.2%,ANAMMOX菌的活性也由最初的0.012 kg ·（kg ·d）^-1快速升高至第77 d的0.307 kg ·（kg ·d）^-1;SBR中AOB和ANAMMOX菌的基因拷贝数浓度由最初的8.06×10⁶ copies ·mL^-1和4.42×10⁴ copies ·mL^-1分别增长至第77 d的1.02×10⁹ copies ·mL^-1和1.77×10⁷ copies ·mL^-1,表明以调控DO和曝气方式为主,辅以外加NaNO₂的亚硝酸盐调控策略可有效实现反应器中AOB和ANAMMOX菌的快速增长.合理的NO₂^--N调控是CPNA工艺快速启动的关键因素.