磺胺二甲基嘧啶(SM2)高效降解菌J2的分离筛选及降解特性研究

从城市污水处理厂活性污泥中分离得到一株能以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为唯一碳源的菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为J2.不同条件下的降解特性研究结果表明,J2菌株具有极高的SM2耐受性(100 mg·L~(-1))、较广的温度(20～30℃)和pH(6～8)适用范围;在温度30℃、pH=8.0、初始OD_(600)=0.1、SM2起始浓度为50 mg·L~(-1)的条件下,J2菌株在36 h内对SM2的降解率可达100%,降解效率远超目前已报道的其他SM2降解菌株,展现出了良好的应用潜力.J2菌株降解SM2过程中产生了5种主要中间代谢产物,分析推断其降解SM2的途径分为两条:①磺胺二甲基嘧啶分子首先在酶促反应作用下脱除SO_2,生成嘧啶环和苯胺环自由基,这两种自由基再经过环间耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,该分子中的C—N键在活性氧物种的作用下断开生成苯胺和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;②在漆酶的作用下N~4键断裂,产生N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺,之后N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺的N—S键断裂,进一步形成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和苯亚砜.     

活性污泥降解四溴双酚A的特性、途径及毒性评估

电子行业典型污染物溴代阻燃剂对环境的污染引起了广泛关注.本文以产量最大、应用最广的典型溴代阻燃剂四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)为研究对象,考察了活性污泥降解四溴双酚A的特性、影响因素、降解途径并进行毒性评估.结果显示:活性污泥能有效降解水体中的TBBPA;在初始接菌量OD_(600)=0.77,TBBPA浓度为2.50 mg·L~(-1),温度为40℃,pH值为6.0时,经6 h反应后降解率可达58.46%,脱溴率达43.80%;在自然水体中活性污泥对TBBPA的降解受到抑制,尤其在腐殖质含量较高时;自然光能促进TBBPA降解,紫外光则抑制其降解活性;利用LC-Q-TOF-MS/MS检测到3种中间产物,推测TBBPA可能通过以下两种路径降解:①TBBPA发生甲基化和脱溴反应,产生甲基化的二溴双酚A,随后发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4-甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯酚;②TBBPA发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4,5-二羟基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯-1,2,3-三醇,随后发生脱溴、羟基化和甲基化反应,生成5-[1-(3-羟基-4,5-二甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯-1,3-二醇;最后,利用发光细菌对该降解过程进行毒性评价,结果表明,活性污泥降解TBBPA的过程中其毒性未被完全去除,仍存在一定的环境风险.     

强还原与生物炭对土壤酶活性和温室气体排放的影响

本研究设置未修复对照（CK）、土壤强还原处理（RSD）、生物炭修复（BC）以及RSD与生物炭联合修复（RSD+BC）,采用培养实验对比研究不同修复处理对设施蔬菜地土壤酶活性和温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响.结果表明：相比CK,RSD和RSD+BC处理显著提高了β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、过氧化物酶（PEO）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（AP）的活性以及酶C：P与酶N：P值（P<0.05）,而BC处理对上述5种胞外酶活性的影响并不显著.同CK相比,RSD、BC和RSD+BC处理的CO₂排放量分别提高了10.6、1.1和12.2倍;RSD处理的N₂O排放量亦显著增加,但BC和RSD+BC处理的则显著降低（P<0.05）.与RSD相比,RSD+BC处理的N₂O排放量和综合温室效应（GWP）显著减少了86.9%和37.8%.结构方程模型分析表明：βG与土壤可溶性有机碳（DOC）对CO₂累积排放量具有直接正效应,且βG与CBH通过影响DOC含量间接影响CO₂排放;NO₃^--N和NH₄⁺-N对N₂O累积排放量具有直接显著负效应.综合考虑土壤酶活性和温室气体减排,RSD+BC联合修复效果更佳.     

污水地下渗滤系统微生物代谢组学分析

应用超高效液相色谱-质谱技术（UPLC-MS）,基于代谢组学方法,筛选不同进水有机负荷下地下渗滤系统潜在生物标志物.采用偏最小二乘法（PLS-DA）和主成分分析（PCA）模式识别方法对样品进行分型处理,根据模型的变量重要性因子（VIP值）筛选潜在生物标志物,分析代谢产物蕴含的生物学信息,研究代谢通路,通过RDA分析探索代谢产物与环境因子之间的相关性.PLS-DA模型结果表明,当进水有机负荷为250mg/L、400mg/L、500mg/L时,同一高度层代谢产物间存在显著性差异,共筛选出VIP值大于1.5的230种差异代谢物,以有机酸为主;同时也存在一些醇类、酚类等微生物代谢中间产物.此外,微生物代谢产物与模拟土柱高度有显著对应性.在水力负荷为0.14m³/（m²·d）,COD污染负荷为400mg/L条件下,3个高度层H2（500mm）、H4（1000mm）、H6（1500mm）筛选出53种VIP值大于1.5的差异代谢物,以酸类、酮类物质为主.RDA分析表明,随着有机负荷波动和剖面高度的变化,代谢产物受到氧化还原环境（ORP）与硝态氮（NO₃^-）的影响较大,呈负相关.     

河口陆基养虾塘沉积物铁的含量和形态

为研究河口陆基养殖塘底泥中铁的迁移和转化机制,本文测定了福建省3个河口养虾塘养殖期表层和亚表层底泥沉积物中活性铁含量及间隙水的常见组分.结果表明,不同站点间晶质Fe（III）、非硫Fe（II）、有机铁、铁硫化物含量存在显著差异.间隙水SO₄^2-和Cl^-可能是影响不同站点间Fe的形态和分布存在异质性的主要环境影响因子之一.盐度较高的养虾塘,铁的硫化物含量较高,有机铁和晶质Fe（III）含量较少.陆基养虾塘底泥沉积物中活性铁含量按固相Fe（III） > 铁硫化物 > 非硫Fe（II） > 有机铁的顺序排列.养虾塘亚表层沉积物铁硫化物（FeS和FeS₂）含量高于表层沉积物,而表层沉积物有机铁含量与间隙水SO₄^2-和NH₄⁺浓度高于亚表层沉积物.铁硫化物的生成一定程度上降低河口陆基养虾塘沉积物营养盐污染的潜在风险.     

囊状青霉菊粉酶的分离纯化

利用盐析、分子筛和阴离子交换层析处理囊状青霉发酵液,得到菊粉酶Ⅰ、菊粉酶Ⅱ和菊粉酶Ⅲ。经纯化,菊粉酶Ⅰ纯化倍数达4.47倍,酶比活力179.15U/mg;菊粉酶Ⅱ纯化倍数达9.63倍,酶比活力385.45U/mg;菊粉酶Ⅲ纯化倍数达3.72倍,酶比活力149.10U/mg。纯化后的菊粉酶经SDS-PAGE检测,显示均为单一条带,相对分子质量确定为菊粉酶Ⅰ4.08×104、菊粉酶Ⅱ6.08×104、菊粉酶Ⅲ4.13×104,表明囊状青霉产胞外菊粉酶具有三种同工酶成分。     

金鱼藻过氧化物酶降解双酚A的特性

本文对金鱼藻（Ceratophyllum demersum）过氧化物酶（POD）进行了分离纯化及酶学特性分析,并探讨了其对双酚A （BPA）的降解特性.结果表明,采用硫酸铵和AKTA蛋白纯化系统获得纯化的POD,该酶具有较广的温度和pH值适应范围,在温度为70℃,pH值为7,H₂O₂浓度为5mmol/L时POD酶活力最大.金鱼藻POD可高效降解BPA.当金鱼藻POD活力为10U/mL时,15min内对0.02mmol/L BPA的降解率达到99.67%,活力为25U/mL及以上时,完全降解.降解条件的最适范围分别为H₂O₂ 1~5mmol/L、30~60℃、pH 5~7.其降解动力学米氏K_m为0.09mmol/L,最大反应速度为9.71mmol/（L·h）.BPA经金鱼藻POD降解后无雌激素效应.金鱼藻POD高稳定性和高活性的特点以及对BPA的高效降解能力是该水生植物成为水环境BPA污染的理想修复工具的重要原因.     

环境功能材料界面性质对生物膜形成过程与代谢功能的调控机制

材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。     

基于酸催化的生物质制乙醇工艺条件优化

纤维素乙醇被认为是最佳的替代燃料之一,但依然存在纤维素水解效率低和水解糖液中有害物质影响酵母菌活性等问题,从而导致其生产成本过高,无法实现工业化生产。选取水稻秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、毛竹等4种典型生物质,进行了基于酸催化法与同步酶解发酵法制取纤维素乙醇工艺条件的优选研究,采用DNS还原糖测定法测定原料还原糖转化量以表征预处理效果,并使用气相色谱法测定乙醇转化率。结果表明:水稻以5%固体装载量在125℃下经0.5%稀硫酸处理10 min后,产糖率达28.74%,处理效果在4种生物质中最优;发酵2 d后的水稻和小麦的乙醇转化率分别为51%和54%,显著高于高粱与毛竹;发酵5 d后高粱和毛竹的乙醇转化率达到了61%和65%,高于水稻和小麦。以上结果对改善传统生物质生产纤维素乙醇产率低的问题,具有一定的实际指导意义。     

漆酶在环境保护中的应用研究进展

在有氧条件下,漆酶能降解很多难降解的化合物,在环境治理中起到重要的作用。介绍了漆酶的来源和特性,综述了漆酶在造纸废水、废纸脱墨、食品工业废水及染料脱色等领域中的应用,并对漆酶的应用前景进行展望。