玉米秸秆厌氧降解复合菌系的微生物群落结构

以不同来源具有木质纤维素降解能力的环境样品为接种物,以玉米秸秆为唯一碳源,进行了秸秆厌氧降解微生物的驯化培养,构建了8组复合菌系.复合菌系的产气周期为30～50 d,玉米秸秆的总固体(TS)去除率在30%～40%之间.其中6组的甲烷产量(以TS计)为62.1～118.4 mL.g-1,发酵液中挥发性有机酸主要为乙酸、丙酸及丁酸(100～500 mg.L-1),发酵终产物pH为6.5～6.7;而另外2组的甲烷产量较低,在8.5～9.7 mL.g-1之间,但乙酸浓度较高(1 200 mg.L-1左右),发酵终产物pH为5.6～5.9.通过16S rRNA基因克隆文库方法对复合菌系中细菌及古菌的群落结构进行了多样性解析,结果表明细菌主要分为8个不同的类群,其中厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)及热袍菌门(Thermotogae)为优势菌群,分别占细菌克隆总数的37.8%、34.3%、11.6%和6.4%;古菌属于甲烷微菌纲(Methanomicrobia)和甲烷杆菌纲(Methanobacteria),分别占古菌克隆总数的61.1%和38.9%.对主要功能菌群在秸秆厌氧降解产甲烷过程中发挥的作用进行了探讨.     

EGSB处理垃圾焚烧渗沥液及其微生物群落变化

研究了处理垃圾焚烧渗沥液的膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器在超负荷运行前后厌氧颗粒污泥的微生物群落结构变化.在实验室启动并运行了处理垃圾焚烧渗沥液的EGSB反应器,逐渐提高反应器的有机负荷(OLR),当OLR为23.1kgCOD/(m3×d)时,COD去除率保持在93%以上.当OLR继续升至24.5kgCOD/(m3×d)时,COD去除率迅速下降至73.9%,且出水挥发酸大量增高,反应器进入超负荷运行状态.对反应器中厌氧颗粒污泥进行克隆文库分析,发现经过11d的超负荷运行,污泥中的微生物群落结构发生了明显的变化,古菌的优势菌从产甲烷髦毛菌(含量为68.4%)变为产甲烷微菌(含量为51.9%);细菌的优势菌一直是低GC革兰氏阳性菌(含量约56%),且大多数属于具有形成芽孢特性的Clostridiales目.EGSB反应器超负荷运行导致乙酸营养型古菌大量死亡,小分子有机酸大量积累,处理效率急剧下降.     

不同短程硝化系统中微生物群落结构的对比分析

为探讨有机碳源对短程硝化系统中微生物群落结构的影响,采用构建克隆文库的方法对模拟无机城市生活污水和模拟实际城市生活污水短程硝化系统中的微生物群落结构进行对比分析.实验结果表明,变形菌门(Proteobacteria)和未培养菌(uncultured bacterium)是两系统中的优势菌群.两系统中的菌群结构存在差异,但优势菌群及其所占比例相似.两系统中的主要脱氮菌类群也相似,但由于有机碳源浓度的不同其菌属及比例有所差异.无机短程硝化系统中的脱氮菌群包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化螺菌属(Nitrospira)和Denitratisoma,其中自养硝化菌的比例高于其在有机短程硝化系统中的比例,但仍低于异养菌在该系统中的比例.有机短程硝化系统中的脱氮菌群主要包括β-Proteobacteria中的一些反硝化细菌和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),其中亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)的含量很少.     

再生水湿地香蒲根内生细菌群落多样性及其水质特征分析

以北京白河人工湿地再生水补水河段香蒲根为研究对象,采用16S rDNA克隆文库技术对香蒲根内生细菌群落多样性进行分析,得出该克隆文库包括4大类群细菌,最优势类群为变形杆菌门Proteobacteria,其中包括Gammaproteobacteria、Betaproteobacteria、Epsilonproteobacteria、Alphaproteobacteria;其次为厚壁菌门Firmicutes、疣微菌门Verrucomicrobia、拟杆菌门Bacteroidetes;另外还包括部分非培养未确定种属的细菌.结合研究区再生水排放口与湿地下游水质数据,得出TN、TP、NO₃^-去除率达到了42.15%、47.34%、28.56%,表明湿地对再生水中的TN、TP、NO₃^-具有明显去除机制,说明香蒲根内生细菌克隆文库中菌株与湿地氮、磷等生物地球循环关系密切.     

电流对MEC-3DBER-S脱氮除磷效果的影响及机理分析

针对低C/N污水处理厂二级处理出水中氮、磷去除问题,基于三维电极生物膜工艺（3DBER）反硝化脱氮碳源消耗量少的特点,构建了微电凝聚-三维电极生物膜耦合硫自养强化脱氮除磷工艺（MEC-3DBER-S）.对比研究了3DBER与MEC-3DBER-S在不同电流强度条件下的运行特性,并结合基于nirS基因的克隆文库技术分析了MEC-3DBER-S中反硝化微生物的构成.运行结果表明,MEC-3DBER-S有效强化了氮、磷的去除效果,特别是提高了低电流条件下的脱氮效率;同时电流作用能够促进海绵铁腐蚀,提高除磷效果.当C/N=1.5、HRT=8h、I=300mA条件下,其TN和TP去除率分别达到75%和78%,分别比3DBER高10%和28%左右.基于nirS基因的克隆文库结果表明,MEC-3DBER-S中同时存在与具有异养、氢自养、硫自养和铁自养反硝化功能的菌属相似的细菌.该体系中有机碳源、H2、单质硫和Fe²⁺等电子供体可相互补充,强化了脱氮;同时,体系中还存在物化联合生物除磷的作用,强化了除磷.因而,MEC-3DBER-S复合反硝化体系保证了较高的脱氮除磷效果.     

酸铝胁迫下常绿杨根冠超微结构变化

中国的亚热带地区气候温暖湿润、雨量充沛,是中国速生丰产林基地,森林土壤多呈偏酸性和酸性,为富铝化酸性土壤,容易造成植物铝毒害。A-61/186（Populus×enramericana cv.）是澳大利亚 L．D．Pryor 博士选育的半常绿杨树无性系（semi-evergreen poplar clone）,母本为美国南方种的落叶型美洲黑杨（Populus deltoids Marsh）,父本为原产智利的常绿品种欧洲杨智利变种（Populus nigra cv.Chile）,是中国林科院郑世锴研究员于1987年从巴基斯坦引入中国的3个常绿杨品系之一,适合热带亚热带种植。以常绿杨A-61/186（Populus×euramericana cv.）根冠细胞为材料,采用水培酸铝胁迫实验,在胁迫30 d、60 d和90 d时在透射电子显微镜下进行根冠细胞超微结构的观察及拍片,研究在酸铝胁迫下浓度和作用时间对其超微结构的影响,探究铝毒条件下杨树根冠细胞的超微结构变化,并为根冠细胞铝毒亚显微水平评价提供资料。结果表明,随着铝浓度的升高,根冠细胞壁溶解断裂;细胞基质由凝胶态向分散碎块转变;淀粉粒数量有减少的趋向,淀粉质体数量有增加的趋向,而淀粉粒堆重心偏向由明显到不明显的趋向。随着铝作用时间的延长,根冠细胞在60 d浓度0.370 mmol·L^-1淀粉粒急剧减少;在90 d浓度0.666 mmol·L^-1淀粉粒质体急剧减少;淀粉粒堆或淀粉质体堆无重心偏向。     

厌氧氨氧化耦合脱氮系统中反硝化细菌研究

采用聚合酶链式反应、分子克隆等分子生物学方法,通过构建nirS克隆文库研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮系统中的反硝化微生物.进行同源性分析和系统发育树构建,结果表明,从nirS克隆文库中随机挑选的100个克隆子中有51个阳性克隆子,共分为12个操作单元.经比对发现这些微生物主要为变形菌门细菌和未知菌类,其中β-proteobacteria占据绝对优势且有较多种类,少部分属于 γ-proteobacteria.     

共面多氯联苯抗体的制备及其用表面等离子共振方法检测的应用研究

根据文献方法获得抗共面多氯联苯(Co-PCBs)的重组抗体的轻链、重链基因序列,并用柔性连接肽(Gly4Ser)3进行连接.然后将获得的重组抗体基因序列通过克隆、表达、纯化、复性等手段得到纯度大于95%的Co-PCBs抗体.最后将Co-PCBs抗体组装到金膜表面,制备成检测用的蛋白芯片,并应用表面等离子共振技术(SPR)对共面多氯联苯中的PCB126进行了检测.结果显示,得到的Co-PCBs抗体特异性强,而且SPR检测方法测定PCB126的检测限为5×10-4pg·L-1,达到环境中Co-PCBs的超痕量检测水平要求.整个检测过程方便快捷、样品用量少、灵敏度高,可为环境中多氯联苯的实时检测研究提供指导.     

Analysis of bacterial community in bulking sludge using culture-dependent and -independent approaches

Combination of 16S rRNA gene clone library and cultivation for assessing of bacterial diversity of the microflora in bulking sludge was evaluated in the study.     

Simultaneous biodegradation of nitrogen-containing aromatic compounds in a sequencing batch bioreactor

Many nitrogen-containing aromatic compounds (NACs), such as nitrobenzene (NB), 4-nitrophenol (4-NP), aniline (AN), and 2,4-dinitrophenol (2,4-DNP), are environmentally hazardous, and their removal from contaminated water is one of the main challenges facing wastewater treatment plants. In this study, synthetic wastewater containing NB, 4-NP, 2,4-DNP, and AN at concentrations ranging from 50 to 180 mg/L was fed into a sequencing batch reactor (SBR). Analyses of the SBR system indicated that it simultaneously removed more than 99% of the NACs at loading rates of 0.36 kg NB/(m3·d), 0.3 kg 4-NP/(m3·d), 0.25 kg AN/(m3·d), and 0.1 kg 2,4-DNP/(m3·d). Bacterial groups of Bacteriodetes, Candidate division TM7, α-Proteobacteria, and β-Proteobacteria were dominant in the clone libraries of 16S rRNA genes retrieved from the microbial communities in the SBR system. "Cycle tests" designed to alter feeding and aeration parameters of the SBR system demonstrated that the resident microbial biome of the SBR system responded rapidly to changing conditions. Consumption of O2 was concomitant with the apparent mineralization of NACs. Aromatic ring-cleaving dioxygenase activities suggested that (1) AN and NB were degraded via catechol 2,3-dioxygenase; (2) 4-NP was degraded via 1,2,4-benzentriol 1,2-dioxygenase; and (3) 2,4-DNP was degraded via an unresolved pathway.