厌氧氨氧化反应器脱氮性能及细菌群落多样性分析

采用提高进水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度的方式将上流式厌氧过滤床(UBF)反应器的容积负荷由0.52 kg·(m~3·d)~(-1)增大至2.75 kg·(m~3·d)~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率也相应地分别从76.18%、53.47%、55.66%增大至94.04%、86.97%、82.96%.同时,采用Illumina高通量测序分析技术,对UBF厌氧氨氧化反应器内微生物的分布规律进行了研究.结果表明,反应器中的脱氮细菌较为丰富,其中变形菌门、浮霉菌门和硝化螺旋菌门分别占27.9%~39.9%、1.1%~26.4%和0.035%~0.188%.反应器运行过程中,反应器中的浮霉菌门Planctomycetes和变形菌门Proteobacteria分别由1.1%、27.9%增加至26.4%、39.9%.其中,浮霉菌门的丰度增大最为显著,其包含的Brocadiacea科达到了24.57%,成为优势菌群,Brocadiacea科主要包含Candidatus brocadia属.Alpha多样性指数和物种相对丰度聚类图分析表明反应器内微生物群落多样性逐渐减小,微生物群落结构产生了显著变化.     

石墨烯掺杂聚苯胺阳极提高微生物燃料电池性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）技术可分解代谢污染物质并同步输出电能,在环境及能源领域吸引了越来越多的关注.但是,输出功率密度较低、成本较高、底物降解率低等特点限制了其实际应用,其中阳极是主要限制因素之一.本研究选取具有优异导电性、大比表面积的石墨烯和生物相容性较好的聚苯胺（polyaniline,PANI）,并优化二者比例关系,制备得到石墨烯掺杂PANI复合材料.将复合材料涂覆在玻碳电极表面分析电化学性能,循环伏安（cyclic voltammetry,CV）和线性伏安扫描（linear sweep voltammetry,LSV）测试结果均显示石墨烯含量占比20%的复合电极（20%石墨烯）电化学性能最好.将复合材料修饰在碳布表面作为MFC阳极时以石墨烯含量占比5%的复合电极（5%石墨烯）生物电化学性能最佳,LSV得到最大输出功率密度为（831±45）mW·m^-2,分别是20%石墨烯、1%石墨烯、石墨烯、PANI、碳布阳极的1.2、1.3、1.3、1.5、1.8倍.最大输出电压、开路电压、化学需氧量去除率、库仑效率、生物量密度均以5%石墨烯电极最高.电化学阻抗分析表明5%石墨烯电极极化内阻仅为（24±2）Ω,是碳布电极的19.8%.电化学和生物电化学性能并不完全一致,说明电极材料的生物相容性是影响MFC性能的主要因素之一.5%石墨烯阳极充分发挥了石墨烯和聚苯胺的优点,提高了MFC的产电性能.     

杉木幼林土壤垂直剖面CO2通量对土壤增温的响应

研究土壤垂直剖面CO_2通量的分布是了解生态系统碳循环的重要环节.本研究以亚热带杉木幼林为研究对象,于2014年5月至2015年5月,采用气井法结合Fick扩散法则和扩散系数模型计算15、30、60 cm各层土壤的CO_2通量,探讨增温对其影响.结果表明:杉木幼林土壤增温影响可至60 cm土层,增温显著降低了各层土壤含水量(p0.05).增温显著增加了杉木幼林土壤CO_2通量(p0.05),深层尤为显著;增温处理(W)后15、30、60 cm土层的土壤CO_2通量年均值分别为1.35、0.73和0.36μmol·m-2·s-1,比对照(CT)相应增加了36%、180%和192%,并且增温显著影响了土壤基础呼吸速率F10和土壤温度敏感性指数Q10(p0.05).土壤温度和含水量能够共同解释各层土壤CO_2通量季节变异的62%~87%,且增温处理后其R2增大.双因子模型拟合结果优于单因子模型.增温能够增加土壤呼吸,对全球大气CO_2浓度升高具有正反馈作用.     

汲取液对正渗透微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的影响

以垃圾渗滤液为阳极液,系统研究了汲取液种类和浓度对正渗透微生物燃料电池(OsMFC)工艺处理垃圾渗滤液性能的影响.结果表明,在汲取液为氯化钠的情况下,OsMFC工艺的最大功率密度可达0.44 W·m~(-2),表观内阻为236.75Ω,水通量为0.98 L·m~(-2)·h~(-1),TOC、NH_4~+-N、TN和TP的去除率分别达到89.51%、93.27%、94.01%和96.95%,均好于碳酸氢钠和碳酸氢铵作为汲取液时的处理效果.此外,氯化钠汲取液浓度越大,产电性能越好,表观内阻越小,水通量越大.产电性能随汲取液浓度的增大变化不大,在汲取液浓度为1 mol·L~(-1)的情况下,水通量和盐返混量的比值最大,处理效果最好.     

沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒根际微生物群落结构的影响

生物农药的使用极大地减少了对环境的污染,探究生物农药对致病菌的细菌多样性及群落分布将为后续研究生物农药对致病菌的微生态调控提供理论依据.本研究运用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析比较辣椒健康植株与疫病发病植株根际土壤微生物多样性,以及研究沼泽红假单胞菌PSB06对植株根际土壤的微生物多样性影响,探究沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒疫病的微生态调控机制.结果显示,在第7 d和第14 d的来自同一处理的根际土壤细菌群落多样性变化没有显著差异,辣椒疫病发病植株根际土壤微生物多样性均小于健康植株根际土壤微生物多样性且喷洒沼泽红假单胞菌PSB06发酵液的土样微生物多样性最高;辣椒疫病发病植株根际土壤中放线菌丰度均小于健康植株且喷洒沼泽红假单胞菌菌剂PSB06的土壤中放线菌的丰度最高.辣椒发病植株与健康植株根际土壤中微生物多样性存在显著差异.施用沼泽红假单胞菌可以改善土壤微生物区系,提高土壤微生物群落丰富性以及土壤中放线菌所占的丰度.     

添加剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆作为调理剂,以不添加菌剂的处理作为对照(CK),以添加腐熟堆肥、鼠李糖脂和固体专用菌剂为3个处理,研究菌剂添加对厨余垃圾堆肥过程中H_2S和NH_3排放的影响。研究结果表明:菌剂添加促进了堆肥腐熟;添加腐熟堆肥更能有效地降低厨余垃圾堆肥过程中H_2S排放,而鼠李糖脂的添加更能有效控制NH_3的排放。从恶臭气体控制、堆肥腐熟并结合H_2S和NH_3的检知嗅阈,优选腐熟堆肥作为厨余垃圾堆肥过程中实现H_2S和NH_3同时减排的添加剂。     

Evaluation of bacterial pathogen diversity, abundance and health risks in urban recreational water by amplicon next-generation sequencing and quantitative PCR

The microbial quality of urban recreational water is of great concern to public health.The monitoring of indicator organisms and several pathogens alone is not sufficient to accurately and comprehensively identify microbial risks.To assess the levels of bacterial pathogens and health risks in urban recreational water,we analyzed pathogen diversity and quantified four pathogens in 46 water samples collected from waterbodies in Beijing Olympic Forest Park in one year.The pathogen diversity revealed by 16 S r RNA gene targeted next-generation sequencing(NGS) showed that 16 of 40 genera and 13 of 76 reference species were present.The most abundant species were Acinetobacter johnsonii,Mycobacterium avium and Aeromonas spp.Quantitative polymerase chain reaction(q PCR) of Escherichia coli(uid A),Aeromonas(aer A),M.avium(16S r RNA),Pseudomonas aeruginosa(oaa) and Salmonella(inv A) showed that the aer A genes were the most abundant,occurring in all samples with concentrations of 10~(4–6) genome copies/100 m L,followed by oaa,inv A and M.avium.In total,34.8% of the samples harbored all genes,indicating the prevalence of these pathogens in this recreational waterbody.Based on the q PCR results,a quantitative microbial risk assessment(QMRA) showed that the annual infection risks of Salmonella,M.avium and P.aeruginosa in five activities were mostly greater than the U.S.EPA risk limit for recreational contacts,and children playing with water may be exposed to the greatest infection risk.Our findings provide a comprehensive understanding of bacterial pathogen diversity and pathogen abundance in urban recreational water by applying both NGS and q PCR.     

Molecular approaches for the detection and monitoring of microbial communities in bioaerosols: A review

Bioaerosols significantly affect atmospheric processes while they undergo long-range vertical and horizontal transport and influence atmospheric chemistry and physics and climate change. Accumulating evidence suggests that exposure to bioaerosols may cause adverse health effects, including severe disease. Studies of bioaerosols have primarily focused on their chemical composition and largely neglected their biological composition and the negative effects of biological composition on ecosystems and human health. Here, current molecular methods for the identification, quantification, and distribution of bioaerosol agents are reviewed. Modern developments in environmental microbiology technology would be favorable in elucidation of microbial temporal and spatial distribution in the atmosphere at high resolution. In addition, these provide additional supports for growing evidence that microbial diversity or composition in the bioaerosol is an indispensable environmental aspect linking with public health.     

青霉素菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响

青霉素菌渣具有较高的营养价值,菌渣肥料化技术将成为解决菌渣处置问题的重要手段.为了评估青霉素菌渣肥肥效,通过田间小区试验,采用6种不同施肥方式[① CK,不施肥;② CF,常规量化肥;③ MF,化肥与菌渣肥1:1混施(混合肥);④ PF1,常规量青霉素菌渣肥;⑤ PF2,2倍常规量青霉素菌渣肥;⑥ PF4,4倍常规量青霉素菌渣肥],考察菌渣肥对土壤环境及萝卜品质的影响.结果表明:青霉素菌渣肥的施入相对于不施肥处理可以提高土壤营养成分的含量,其中w(速效钾)和w(速效磷)在PF2处理下增加最多,w(速效钾)增加了23.7%,w(速效磷)增加了17.9%,之后是MF;在萝卜的整个生长期,土壤中微生物的含量与青霉素菌渣肥施加量呈正相关,在发芽期微生物数量最高;此外,在发芽期各处理方式相对于不施肥处理,均能提高蛋白酶和蔗糖酶的活性,随着青霉素菌渣肥施入量的增加,脲酶活性变化不明显,蔗糖酶活性逐渐增大.在萝卜品质方面,施加青霉素菌渣肥可提高萝卜的品质,如根质量最高提高了73.57%,w(维生素C)提高11.28%~148.20%,w(可溶性糖)提高12.00%~58.60%;施加菌渣肥也会增加萝卜中硝酸盐的含量,但过量施加菌渣肥会增加硝酸盐含量,存在一定的风险.      

开闭路条件下沉积物微生物燃料电池阳极细菌群落差异解析

采用Solixa高通量测序技术对比了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)开闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构差异.SMFCs开路条件下启动阳极生物膜获得优化序列3 936条,经过97%相似度归并后得到1 581个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs);SMFCs连接5 kΩ电阻闭路启动阳极生物膜获得优化序列3 930条,聚类归并后产生1 551个OTUs,α多样性指数分析表明开路条件下启动阳极生物膜菌群多样性相对更丰富.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜优势菌均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,它们在开路下阳极生物膜中的含量分别为59.79%、12.54%和9.02%,而在闭路条件下分别为63.02%、10.01%和3.60%,SMFCs闭路条件下运行,地杆菌Geobacter在阳极生物膜中含量高达16.55%.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构的差异说明SMFCs启动过程电子的传递影响电极生物膜微生物群落结构.