Characterization of microbial communities from coastal waters using microarrays

Molecular methods, including DNA probes, were used to identify and enumerate pathogenic Vibrio species in the Chesapeake Bay; our data indicated that Vibrio vulnificus exhibits seasonal fluctuations in number. Our work included a characterization of total microbial communities from the Bay; development of microarrays that identify and quantify the diversity of those communities; and observation of temporal changes in those communities. To identify members of the microbial community, we amplified the 16S rDNA gene from community DNA isolated from a biofilm sample collected from the Chesapeake Bay in February, 2000. The resultant 75 sequences were 95% or more similar to 7 species including two recently described Shewanella species, baltica and frigidimarina, that have not been previously isolated from the Chesapeake. When the genera of bacteria from biofilm after culturing are compared to those detected by subcloning amplified 16S fragments from community DNA, the cultured sample exhibited a strong bias. In oysters collected in February, the most common bacteria were previously unknown. Based on our 16S findings, we are developing microarrays to detect these and other microbial species in these estuarine communities. The microarrays will detect each species using four distinct loci, with the multiple loci serving as an internal control. The accuracy of the microarray will be measured using sentinel species such as Aeromonas species, Escherichia coli, and Vibrio vulnificus. Using microarrays, it should be possible to determine the annual fluctuations of bacterial species (culturable and non-culturable, pathogenic and non-pathogenic). The data may be applied to understanding patterns of environmental change; assessing the health of the Bay; and evaluating the risk of human illness associated with exposure to and ingestion of water and shellfish.     

太湖水中降解苯酚细菌的分布与降解能力研究

太湖水中降解苯酚的细菌有3个属，分别是假单胞菌属、微球菌属和芽孢杆菌属。芽孢杆菌属和假单胞菌属是降解苯酚的主要细菌。未驯化细菌对1mg/L苯酚的降解率介于70％～85％。驯化细菌对苯酚的降解能力有了很大提高，对60mg／L苯酚的降解率达到了60％，86％。CS1培养基适宜测试未驯化细菌对苯酚的降解能力，测试驯化细菌则要用CS2培养基。     

活性污泥生长的控制

在污水处理过程中，针对不同的运行环境，我们选择适当的运行工艺和参数。通过控制菌胶团细菌和丝状菌平衡生长，或者是使固着型原生动物占优势，来获得良好的活性污泥，保证出水达标排放。     

地下水中病原菌及其快速检测技术研究进展

全世界尤其在发展中国家由地下水病原菌导致的环境安全问题日益频发,成为影响人群健康的重要因素。传统的病原菌检测技术存在费时、灵敏度低以及难以准确定量等问题,无法满足对地下水中种类日益增多的病原菌的有效监测。近年来,地下水中病原菌检测技术不断发展,其中聚合酶链反应技术、生物芯片及生物传感器等检测技术成为研究热点,在这些技术的基础上,以能实现微型便携、快速灵敏、准确特异和经济方便为目的的新材料和不同技术手段的整合技术成为地下水中病原菌检测发展的新方向。文章对近年来病原菌快速检测新技术进行综述,以期为受污染的地下水病原菌的有效监测和控制提供技术支持。     

北京市近地层气象要素与大气细菌浓度分布规律的调查研究

以1998年10月的观测资料为例,分析了北京市某地气象要素的变化规律以及该地区大气细菌浓度的分布特征,对两者之间的相互关系进行了初步探讨,发现一天内气象要素及细菌浓度均是周期变化,且两者有一定的相关性。     

4种动物养殖场空气中抗生素耐药菌的生物多样性及群落结构

动物集约化养殖场可向空气环境释放大量微生物,包括抗生素耐药菌甚至是耐药致病菌,危害动物和工人健康并污染周边空气环境.针对以上问题,本研究以四环素和红霉素耐药菌为例,对动物养殖场空气颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性以及群落结构展开研究.基于高通量测序技术,对比分析动物舍内与舍外颗粒物,以及粪便样品中抗生素耐药菌的生物学差异,并研究驱动以上差异的关键菌属.结果表明,整体上养殖场空气颗粒物负载红霉素耐药菌的生物多样性高于四环素耐药菌,舍内空气颗粒物负载生物的多样性高于粪便样品.细颗粒物和粗颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性和群落结构均无显著差异. Actinobacteria是导致红霉素耐药菌和其他细菌群落差异的关键菌门之一,Staphylococcus是四环素耐药菌群区别于红霉素耐药菌和全部细菌菌群的关键菌属之一.群落结构研究结果显示,四环素和红霉素耐药菌的优势菌群和群落结构没有显著差异.但粪便和空气颗粒物负载生物的群落结构在属水平上差异显著,优势菌门也有所不同.本研究结果将为准确评估动物养殖场空气环境中抗生素耐药菌污染现状及其生态风险提供基础数据.     

以游泳馆污水为处理对象的SBR中不同污泥负荷下氨氧化菌群落的演变

为了研究污泥负荷对SBR系统内活性污泥微生物中氨氧化菌群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,对不同污泥负荷条件下SBR处理经投加葡萄糖调节的游泳馆污水的活性污泥中氨氧化菌进行了分析。研究结果表明,氨氧化菌的群落结构在不同污泥负荷条件下变化明显,在有机碳源较低的情况下生长旺盛,随着污泥负荷的提高其DGGE图谱条带数量逐渐减少,亮度逐渐减弱;在高污泥负荷环境下,氨氧化菌受到严重抑制,多样性指数大幅下降,并从系统中消失。SBR系统内氨氧化菌大部分为不可培养的变形菌,最常见的氨氧化菌是β变形菌中的亚硝化螺菌和亚硝化单细胞菌。     

沼液中土著菌对斜生栅藻去除污染物效果的影响

研究斜生栅藻对沼液的净化效果,并分析沼液中土著菌对污染物去除效果的影响。在不同的初始藻细胞接种量条件下,根据藻细胞干重、细菌总数及COD、TP和TN浓度的变化趋势,比较斜生栅藻对原沼液和灭菌沼液的净化效果。在藻类培养初期,沼液中土著菌与斜生栅藻之间存在明显的共生关系,当初始藻细胞接种量为0.1 g·L-1时,原沼液中藻细胞干重达到最大值即2.11 g·L-1。在藻类对数生长阶段,沼液中土著菌与斜生栅藻在藻细胞生长量和污染物去除方面表现出明显的协同作用。研究结果表明,斜生栅藻与土著菌组成的共生系统对沼液具有较好的净化作用,且所得的藻类生物量可以作为产能原料。     

生物脱氮好氧阶段不同反应过程N2O产量

在成功实现生活污水短程生物脱氮的基础上,采用体积为3 L的小试反应器,利用在线DO监测手段控制DO=1.0 mg·L-1,通过投加NaNO2的方式控制系统初始NO2--N=40 mg·L-1,以丙烯基硫脲（ATU）抑制NH4+-N的氧化过程,考察了生物脱氮好氧阶段不同反应过程中N2O的产生量。结果表明,除缺氧反硝化细菌的反硝化过程外,好氧条件下,氨氧化菌（AOB）能够以NH4+-N作为电子供体,NO2--N作为电子受体,进行反硝化脱氮过程,其反硝化产物为N2O。生物脱氮好氧阶段AOB的好氧反硝化和异养菌的缺氧反硝化反应中,N2O的产量分别占分别占进水总氮（NH4+-N+NO2--N）的7.23%和7.80%。好氧阶段NH4+-N和NO2-的氧化过程中,几乎没有N2O的产生。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、Enterococcus faecalis-L2、Lysinibacillus-L3、Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH = 7.0,30 ℃,转速150 r·min⁻¹时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L⁻¹的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。