密云水库上游河流底栖动物群落结构与水质评价

于2013年5月至10月对密云水库上游河流中大型底栖无脊椎动物(以下简称底栖动物)进行了采样调查。结果表明,采集到的底栖动物隶属于4门10纲16目45科,其中以节肢动物种类最多,占总数的80%,且水生昆虫占总数的67%,出现频率最高的是节肢动物门蜉蝣目蜉蝣科的昆虫,出现频率达87%;从分布来看,白河流域采集到的底栖动物种类最多、密度最高,而潮河流域采集到的底栖动物生物量最大;以底栖动物为指示生物的水质评价结果显示,密云水库上游河流中50%采样点的水质为Ⅰ级(清洁),其余50%为Ⅱ级(轻微污染),水质整体较好,与现场生境调查和水质监测的结果相吻合。     

藻型湖泊大量藻类衰亡后致嗅物的分析以及水质变化的研究

藻类大量死亡后极易产生致嗅物.我们模拟了藻类的生长死亡过程,观测除藻后水体理化性质和生物性质的改变情况以及致嗅物的成分及浓度,以确定致嗅物质产生的途径.由于藻类死亡后细胞解体,藻类细胞中的氮、磷物质释放到水体中,导致水体的富营养化程度反而升高,而叶绿素-a也呈现下降趋势,整个试验过程后期溶解氧为0,水体产生嗅味物质,可采用吹扫捕集/固相微萃取—气相色谱—质谱法和顶空固相微萃取气质联用法分析致嗅物质.实验证明,当藻型湖泊的藻类被基本去除后,整个水体的初级生产力受到严重的破坏,威胁到水生态系统的安全性,可导致水体进一步恶化.     

芘对土壤微生物氮转化功能菌群的影响特征

通过构建好氧降解微环境,分析环境浓度下的芘(12.09mg/kg)对土壤酶活性,氮转化全过程以及相关功能微生物的影响.结果发现,芘仅在降解第1d显著促进了脲酶活性,而在降解最初和后期均显著刺激了脱氢酶活性.从细菌群落结构分析可知,由于氨氧化菌(Nitrososphaeraceae)相对丰度的变化,导致花在处理前期对其介导的好氧氨氧化,硝化功能表现为促进作用,在后期表现为抑制作用,而对于固氮细菌(Bradyrhizobium,Mesorhizobium和Ensifer),尿素分解细菌(Roseomonas)以及硝酸盐还原细菌(Opitutus)则作用相反.与微生物群落结构以及相关功能预测的变化不同,功能基因定量分析表明,芘虽在培养初期对固氮基因nifH表现为抑制作用,但nifH的丰度呈增长趋势.结合土壤氨氧化和反硝化过程中关键酶活性及编码基因的变化,芘在培养前期未促进氨氧化过程,但在15d后明显抑制了土壤氨氧化和反硝化过程,其中对氨氧化过程的抑制作用更为显著.本研究阐明了芘对土壤微生物氮转化过程的影响特征,为了解芘的环境风险提供重要参考价值.     

宏蛋白质组学在活性污泥研究中的应用

宏蛋白质组学作为研究微生物群落的一种新兴技术,主要是对特定微生物群落所表达的全部蛋白进行宏观、高通量的分析研究.本文综述了宏蛋白质组学研究的技术路线,主要包括蛋白的提取和纯化、分离和鉴定,以及宏蛋白质组学在强化生物除磷的活性污泥、活性污泥胞外多聚物和比较不同处理工艺活性污泥的差异等方面的研究.活性污泥的宏蛋白质组学研究完善了强化生物除磷活性污泥的厌氧和好氧阶段的代谢模型,揭示了活性污泥胞外多聚物在污染物降解过程中的主要作用和表现,阐述了不同活性污泥在污水处理过程中宏观特性与微观功能之间的关系,对于污水的生物处理有着重要的指导意义.宏蛋白质组学在活性污泥研究领域仍处于起步阶段,没有统一、有效的蛋白提取方法,数据库匮乏,成为活性污泥宏蛋白质组学发展的主要阻碍.随着各种新兴仪器、方法的应用以及数据库的不断完善,活性污泥宏蛋白质组学将会在污染物生物降解机制分析、鉴定功能蛋白等方面展现其巨大的优势.     

膜生物反应器中生物膜的生长特性

实验采用经甲苯培养驯化而成的单一假单胞菌菌种,通过分析平板式生物膜反应器内,不同阶段假单胞细菌生物膜干重、厚度、活性生物量和生物种群分布的变化,研究生物膜特性与降解效率之间的关系。实验结果表明,在挂膜初期生物膜迅速生长,生物量以及生物膜干重增长很快,有利于甲苯及营养物质的传输,降解效率也快速提升。随着生物膜的生长,生物量及干重也逐步增加,厚度逐渐增加使传质阻力不断增大,生物膜上层微生物的有机底物供应不足,使生物膜上层结构稀疏,最终维持一个甲苯的总传输量与生化降解量的平衡,生物量的生长与衰亡也达到动态平衡,形成了一个较高且稳定的降解效率。     

以聚丁酸丁二醇酯为碳源去除含盐水体硝酸盐的研究

以可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体可以解决异养反硝化有机碳源的添加不足或过量的问题.在序批式反应条件下,以聚丁酸丁二醇酯(PBS)为碳源和生物膜载体,对含盐水体异养反硝化过程中的细菌群落特征进行了研究.结果表明,试验条件下硝酸盐可以得到很好的去除,虽然有亚硝酸盐的明显积累,但最终被降低.硝酸盐的存在会降低含PBS水体中溶解性有机物的含量.应用变性梯度凝胶电泳和16S rDNA的方法鉴别到的细菌包括:Pseudomonas stutzeri,Pseudomonas sp.,Alteromonas sp.,Marinobacter salsuginis,Thalassospira xianheensis,Itellibacter vladivostokensis,Euplotopsis encysticus,Alcanivorax venustensis,Halomonas sp.,Agrobacterium tume aciens,Pannonibacter phragmitetus,Vitellibacter vladivostokensis.试验结果表明,反硝化条件下PBS具有较好的可生物降解性和明显的NO3--N去除能力,是比较理想的低C/N含盐水体异养反硝化碳源.     

嘉陵江重庆磁器口段藻类生长模拟研究

藻类生长有一个适合的流速,即临界流速,在其他条件相同的情况下,处于临界流速状态的藻类生长更快.在藻类生长模型中,引人流速影响函数,数值模拟嘉陵江重庆城区磁器口河段2007年2月-7月的藻类生长情况,模拟结果与实测结果吻合较好.研究结果表明.流速在0.03-0.05 m/s比较适合研究河段的藻类生长.     

昌黎生态监控区夏季浮游植物群落年际变化特征分析

为研究昌黎生态监控区夏季浮游植物群落结构特征及其与环境因子关系,采用2005~2013年夏季(8月)昌黎生态监控区海域浮游植物及环境因子的监测资料,基于Arc GIS 10.0和Canoco软件平台,运用典范对应分析方法,对浮游植物群落结构进行分析.结果表明,近9 a共鉴定出浮游植物3门23科39属105种,其中,硅藻门16科32属90种,占浮游植物总数的85.7%;甲藻门共6科6属14种,占总种类数的13.3%;金藻门1种.各年的优势种存在很大差异,按照优势度Y值的大小包括辐射圆筛藻(Coscinodiscus radiatus)、柔弱角毛藻(Coscinodiscus debilis)、笔尖根管藻(Rhizosolenia styliformis)、柏氏角管藻(Cerataulina bergoni)、威氏圆筛藻(Coscinodiscus wailesii)、海链藻(Thalassiosira sp.)、三角角藻(Ceratium tripos)、洛氏角毛藻(Coscinodiscus wailesii)、中肋骨条藻(Ceratium tripos)等.夏季细胞丰度年际变化较大,呈现逐渐降低的趋势.浮游植物的多样性指数H'值介于0.015~3.889,均匀度指数J值介于0.009~1,年际变化幅度较小;各站位间物种分布不均匀,优势种较少且优势度较大.对浮游植物群落与环境因子进行典范对应分析(CCA),结果表明影响夏季浮游植物群落结构变化的环境因子包括水温、营养盐(磷酸盐、硝酸氮、氨氮)、盐度等,且是各个环境因子相互作用的结果.     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

纳米氧化锌粒径效应对人工湿地运行性能的影响

为考察ZnO NPs粒径效应对人工湿地运行性能的影响,在进水COD约为216.00 mg·L-1、总氮约为11.10 mg·L-1和总磷约为3.84 mg·L-1的条件下连续运行126 d,对暴露于不同粒径ZnO NPs(10.00mg·L-1)的人工湿地脱氮除磷性能、填料渗透系数、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产量和特性以及微生物群落结构和多样性的变化进行了研究.结果表明:与对照组(未投加ZnONPs)相比,进水中投加15、50和90nm ZnO NPs后,人工湿地对COD的去除率分别下降了8.73％、7.55％和6.97％;氨氮和总氮的去除率分别下降了21.96％和10.95％、17.75％和10.00％以及15.34％和3.78％.高通量测序结果表明,ZnO NPs粒径越小,对硝化菌属Thauera的抑制作用越明显.投加Zn ONPs后,其释放的Zn2+会与水中磷酸盐结合生成磷酸锌等不溶物,同时会增加异养硝化菌Acinetobacter的相对丰度,从而导致总磷的去除率比对照组提高了42.49％～56.38％.此外,与对照组(97.18 mg·g-1)相比,投加15、50和90 nm的ZnO NPs后EPS的产量分别增加到212.97、156.30和128.53 mg·g-1.EPS分泌量的增大,导致填料渗透系数快速降低,在运行83 d后分别下降了71.17％、67.83％和37.50％.