3种不同工艺切换下活性污泥菌群结构及代谢产物对污泥沉降性能的影响

均以乙酸钠为碳源,考察了AAO脱氮除磷(Ⅰ阶段)、AO脱氮(Ⅱ阶段)、好氧除碳(Ⅲ阶段)这3种工艺下污泥沉降性能的变化,追踪了污泥中微生物群落结构的演替、监测了微生物代谢产物的含量及组分变化,分析运行方式对污泥沉降性能变化的影响.结果表明,Ⅰ阶段沉降性能最佳,其次为Ⅲ、Ⅱ阶段.运行条件的不同,系统优势菌及菌群结构都发生了显著变化,其中Thiothrix的相对数量是影响污泥沉降性能变化的主导细菌.在接种污泥和Ⅰ阶段Thiothrix的丰度仅为0.08%和1.51%,Ⅱ阶段上升至9.41%,Ⅲ阶段降至4.29%.Ⅰ阶段的厌氧区对该菌的生长具有抑制作用,但Ⅱ阶段的缺氧区却刺激其优势生长.同时对比了3个系统中微生物种群多样性,Ⅰ阶段最高,其次为Ⅱ、Ⅲ阶段.缺氧区和厌氧区的引入导致系统功能与环境的复杂度增加,微生物群落多样性有所升高.胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中各组分含量及三维荧光测定结果表明,微生物群落结构变化对EPS的组分及含量具有显著影响,进而导致污泥沉降性能改善或恶化的进程加剧,污泥沉降性能与松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)中蛋白质/多糖的比值呈正相关.     

硝化污泥胞外聚合物分层组分提取方法的比较

采用温和加热法、超声法、超声+振荡法和离心法4种方法提取硝化污泥松散结合型胞外聚合物(LB-EPS),及乙二胺四乙酸(EDTA)法、甲醛+NaOH法、甲醛+超声、阳离子树脂法(CER)和加热法提取硝化污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS),通过化学分析结合三维荧光(3DEEM)光谱对各提取方法进行比较.结果表明,LB-EPS和TB-EPS的最优提取方法分别为温和加热法和甲醛+Na OH法,TOC提取量分别为16.82、58.43 mg·g~(-1).三维荧光光谱显示温和加热法能有效提取LB-EPS中的类色氨酸和类腐殖酸;甲醛+NaOH法、CER和加热法提取的TBEPS中物质最为全面,主要包括类色氨酸、类腐殖酸和类酪氨酸.TB-EPS三维荧光浓度效应分析表明荧光峰位置与EPS浓度变化无关;类腐殖酸和类酪氨酸荧光峰强度随EPS浓度降低而减小,分别呈二项式和对数关系.     

湖泊草源DOM与磺胺二甲基嘧啶的荧光猝灭研究

磺胺二甲基嘧啶(SMT)作为一种常见的磺胺类抗生素,在富营养化湖泊中的迁移和归趋与溶解性有机质(DOM)密切相关。该研究采用荧光猝灭光谱法研究马来眼子菜释放的DOM与SMT的相互作用。同步荧光光谱和紫外可见吸收光谱表明SMT可引起DOM的构象变化,静态猝灭是主要机制。通过三维荧光光谱结合平行因子分析将DOM分为4个独立荧光组分,并结合Ryan-Weber非线性模型分析各组分与SMT的结合能力。模型拟合度较高,结合稳定常数(logK_b)大小顺序为类酪氨酸(7.22)>类色氨酸(5.54)>小分子类腐殖(5.04)>大分子类腐殖组分(无猝灭),说明DOM对SMT的络合作用较强。二维相关图谱显示类酪氨酸荧光团优先于类色氨酸荧光团与SMT发生反应。草源DOM与SMT之间的相互作用可影响SMT在富营养化湖泊中的生物有效性和毒性等环境行为。     

不同酸雨梯度下3种酸雨处理对茶树幼苗叶绿素荧光和光合特性的影响

选择茶(Camellia sinensis)幼苗为试验材料,在盆栽条件下采用受控模拟酸雨喷淋的试验方法,设置3个酸雨梯度p H 2.5、p H 4.0和p H5.6,每个梯度下分别设计地上处理、全淋处理和土壤处理,测定其叶绿素荧光和光合特性.结果表明:在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋处理显著减少了茶幼苗相对叶绿素含量(SPAD)合成、降低PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/F0)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学淬灭系数(qP)以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)等光合参数,提高了胞间二氧化碳浓度(Ci)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd),地上处理作用下茶幼苗受到抑制作用其次,土壤处理对茶幼苗的抑制作用最小;在p H 4.0酸雨胁迫下,除光饱和点(LSP)、光补偿点和暗呼吸速率其余各处理值均高于对照组(CK),并且土壤酸雨地上酸雨全淋酸雨处理CK,而p H 5.6酸雨胁迫下,各参数变化为土壤酸雨地上酸雨CK全淋酸雨处理.可见,在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋酸雨处理对幼苗的抑制作用最强;p H 4.0和p H 5.6酸雨胁迫下,土壤酸雨处理对于幼苗的促进作用最强;处理方式和酸雨强度的交互作用下Fv/Fm、Amax、AQY、LSP、LCP和Rd都具有显著差异,而SPAD、Fv/F0、Yield、qP差异不显著.得出结论为:酸雨对植物的作用机理随酸雨浓度而定,重度酸雨胁迫下,直接和间接作用都有;而中、轻度酸雨胁迫下,主要是通过土壤酸化后对植物起间接作用.     

间歇生物接触氧化工艺中DOM三维荧光光谱分析

采用三维荧光光谱技术研究间歇生物接触氧化工艺处理城市污水的反应过程中溶解性有机物(DOM)的降解特性及其变化规律,并建立DOM总荧光强度与COD浓度的关系。三维荧光光谱显示:DOM主要由低激发波长色氨酸特征峰(峰A)和高激发波长色氨酸特征峰(峰B)及可见光区富里酸特征峰(峰C)组成。峰A和峰B的荧光强度均在曝气阶段逐渐降低而在停止曝气阶段逐渐增强,峰C的荧光强度在整个反应周期内变化不大,揭示了色氨酸在曝气阶段逐渐被微生物降解,在停止曝气阶段被吸附的大分子有机物分解而增加提供了此阶段反硝化脱氮所需的碳源,而类富里酸属于难降解有机物。荧光指数(f_(450/500))、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)平均值分别为1.75、1.05和1.83,均表明工艺中DOM主要由微生物代谢而产生。DOM总荧光强度与COD浓度关系表明,在曝气、停止曝气阶段分别具有较好的相关性,相关系数R~2分别达到0.966、0.947,说明通过三维荧光光谱技术检测DOM特征峰荧光强度可以快速分析COD浓度变化,为污水处理实时监测及避免二次污染提供技术理论支持。     

Using fluorescence-based microplate assay to assess DOM-metal binding in reactive materials for treatment of acid mine drainage

One potential drawback of compost-based passive bioreactors, which is a promising biotechnology for acid mine drainage (AMD) treatment, is the transport of dissolved organic matter (DOM)-metal complexes in surface waters. To address this problem, the objective of this study was to assess the maximum capacity of organic substrates to release soluble DOM-metal complexes in treated water. The reactivities of DOM in maple wood chips and sawdust, composted poultry manure, and leaf compost were quantified toward Cd2+, Ni2+, Fe2+, and Cu2+ using fluorescence quenching. The DOM showed the highest reactivity toward Fe, but a limited number of available sites for sorption, whereas DOM-Cd complexes exhibited the lowest fluorescence quenching. Overall, the DOM from a mixture of wastes formed higher concentrations of DOM-metal complexes relative to sole substrates. Among DOM-metal complexes, the concentrations of DOM-Ni complexes were the highest. After reaching steady-state, low concentrations of DOM-metal complexes were released in treated water, which is in agreement with theoretical predictions based on geochemical modeling. Therefore, in addition to physicochemical characterization, fluorescence quenching technique is recommended for the substrate selection of bioreactors.     

土壤细菌荧光原位杂交对比染色技术的构建

荧光原位杂交技术(FISH)已经成为研究海洋、湖泊及河流沉积物微生物特征的重要手段,但对土壤的应用尚存在局限性。研究以土壤和堆肥为材料,筛选了FISH对比染色荧光剂,并对其染色条件进行了分析。研究结果表明,1/200稀释SYBR Green(ISGI)可用于FISH的对比染色。其染色时间为1 min,封片试剂为无荧光浸镜油。     

产毒微囊藻mcyA基因荧光定量PCR方法的建立

针对微囊藻毒素合成酶基因mcyA探索一种适用于自然水样中微囊藻毒素产毒潜能检测的TaqMan实时荧光定量PCR方法.该方法从铜绿微囊藻FACHB-1279中的mcyA基因中扩增出目的基因片段,用TA克隆方法将基因片段插入Allel TA vector (ABP-CETAVEC020)中来制备质粒标准晶.通过不同连续稀释...     

淹水对互花米草光合色素含量及快速光响应曲线的影响

以实验室栽培的互花米草为研究对象,室内模拟研究0、10和20 cm淹水水位下2、4、6、12和24 h/d淹水胁迫对互花米草叶绿素含量及快速光响应曲线变化影响.结果显示:(1)0 cm淹水处理下,淹水时间越长有利于提高互花米草叶片叶绿素含量,而在10 cm和20 cm淹水处理下,4 h/d和6 h/d淹水处理叶绿素含量...     

抗生素废水批量处理的pH调控及其影响

在不同pH水平下进行了抗生素废水的批量处理,试验结束时利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交-流式细胞术联用技术(FISH-FCM)分析了不同pH条件下获得的降解菌群中酵母和细菌的构成,基于Biolog方法比较了不同降解菌群的代谢多样性,并考察了降解菌群构成的变化对抗生素废水批量处理效果的影响.结果表明,批量处理过程的pH调控显著影响了降解菌群中酵母和细菌的比例,并进而影响了废水处理效果.当批量处理过程的pH值分别控制在4～5、5～6、6.5～7.5时,降解菌群中酵母构成比例分别达到88.20%、54.43%、1.75%,同时细菌的构成比例相应呈逆向变化;Biolog FF微平板分析表明,3种pH条件下的降解菌群具有类似的代谢多样性,但酵母占优势时降解菌群的代谢活性较低;随着酵母比例的下降或细菌比例的上升,批量处理的COD去除率分别为34.8%、44.8%和61.2%.