氢基质自养微生物还原降解水中溴酸盐的可行性

BrO₃-（溴酸盐）作为饮用水中存在的2B级潜在致癌物已引起社会公众的广泛关注.微生物还原降解是一种净化水中BrO₃-的有效途径.基于序批式试验,研究了厌氧条件下微生物利用氢气作为电子供体还原降解水中BrO₃-的可行性及关键影响因素.结果表明,氢自养微生物能利用氢气为电子供体、BrO₃-为电子受体,将BrO₃-完全还原成一种稳定的无毒的终产物Br-.在120 h的反应期内,ρ（BrO₃-）从初始时的1.02 mg/L降至0.56 mg/L（去除率为44.5%）,最高去除速率达0.26 mg/（L·d）,出水ρ（Br-）相应地升至0.29 mg/L.对照处理中,ρ（BrO₃-）和ρ（Br-）均没有明显的降低和升高趋势.影响因素试验表明,NO₃--N和SO₄2-作为常规氧化性污染物（电子受体）,反硝化和SO₄2-还原对BrO₃-还原耗氢产生了竞争,致使BrO₃-生物还原过程受到电子供体的竞争性抑制.反硝化对BrO₃-还原效率的影响程度比SO₄2-还原更加强烈.初始ρ（BrO₃-）对氢自养微生物还原降解BrO₃-效率有较大影响.氢自养微生物还原降解BrO₃-最适宜的pH范围处于7.0~7.5之间.研究显示,利用氢气作为电子供体的氢自养微生物将BrO₃-还原成无毒的Br-是一种较为可行的生物处理技术或手段.      

植被恢复的岩溶湿地沉积物细菌群落结构和多样性分析

为研究岩溶地区湿地生态系统的细菌群落在植被恢复过程中的结构和多样性以及环境因子对其产生的影响,以桂林会仙岩溶湿地沉积物中提取的总DNA为模板,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对细菌16S rDNA V4、V5区进行测序并分析,共得到有效序列711 403条,序列平均长度为372.34 bp,聚类产生5 952个OTU（Operational Taxonomic Unit）.结果表明,研究区沉积物具有较高的细菌多样性,包含70个门,150个纲,195个目,325个科,446个属.其中,变形菌门（Proteobacteria）是优势类群,占比为18.33%~44.16%,并以β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）及δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）为主要组成部分,这些类群中包含了硫杆菌属（Thiobacillus）和脱硫酸盐橡菌属（Desulfatiglans）等参与硫元素循环的菌群,推测对湿地沉积物中的硫循环有着重要作用;同时,属水平上存在大量（37.85%~84.67%）未分类（Unclassified）细菌类群.在会仙岩溶湿地水质及沉积物化学指标中,与细菌群落相关性较大的是ρ（NO₃--N）、ρ（NO₂--N）、ρ（TP）和ρ（TN）等水质指标.研究显示,桂林会仙岩溶湿地细菌具有很高的多样性,沉积物中蕴藏了许多潜在新物种;并且,水质指标对沉积物细菌群落结构及多样性的影响较大,说明人为因素对于会仙岩溶湿地微生物群落结构的影响较为显著.      

植物修复过程中蜈蚣草对土壤养分的吸收动态:5年田间定位试验

鉴于砷超富集植物蜈蚣草已被成功地用于修复砷污染土壤,本研究通过连续5年的植物修复田间试验,研究了土壤氮、磷、钾的消减动态和蜈蚣草对土壤氮、磷和钾的吸收动态.结果表明:种植蜈蚣草可使土壤全氮含量降低约25%(2100～2700mg.kg-1),土壤全磷和全钾含量的年际变化不明显;蜈蚣草地上部氮、磷和钾含量分别为1.23～2.38、0.14～0.47和1.10～2.01g.kg-1,地上部带走的总氮、总磷和总钾量分别为23～89、4.4～13.0和21～69kg.hm-2.a-1;与水稻和小麦相比,蜈蚣草对氮、磷和钾的吸收量都较低,但如果在连续种植过程中不施肥,蜈蚣草则可能会出现养分亏缺问题.     

氢基质生物膜反应器去除对氯硝基苯的影响因素分析

基于MBfR(氢基质生物膜反应器)研究进水中ρ(p-CNB)(p-CNB为对氯硝基苯)和氢气压力对氢基质自养微生物还原降解p-CNB的影响,同时分析在ρ(p-CNB)和氢气压力影响下生物膜内电子受体生物还原的当量电子通量和还原动力学. 结果表明:提高进水中的ρ(p-CNB),p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)的去除通量分别由0.014、0.011 g/(m2·d)升至0.099、0.060 g/(m2·d),但p-CNB的去除率由95.9%降至68.4%;提高氢气压力,p-CNB、p-CAN的去除通量分别由0.027、0.019 g/(m2·d)升至0.028、0.022 g/(m2·d),p-CNB去除率由93.1%升至95.1%,升幅均不大,说明进水ρ(p-CNB)比氢气压力更能直接影响p-CNB和p-CAN的去除通量及p-CNB去除率. 当量电子通量分配和还原动力学结果表明,p-CNB和p-CAN的还原对氢气压力升高的敏感性不强烈,进一步揭示降低进水中ρ(p-CNB)比提高氢气压力更能明显地促进微生物对p-CNB和p-CAN的去除效果. 氢气压力变化对硫酸盐还原和反硝化的影响程度高于p-CNB或p-CAN的还原,当氢气可利用率受限时,p-CNB或p-CAN的还原会由于电子供体的竞争而受到抑制.      

广西会仙湿地不同植物根际细菌群落结构及多样性研究

为了研究会仙喀斯特湿地不同植物根际细菌的群落结构和多样性以及环境因子对细菌群落的影响,以秋、冬两季植物根际土壤中提取的总DNA为模板,运用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对细菌16S rDNA基因V4+V5进行测序和分析。结果表明,共获得细菌有65门、160纲、219目、391科、677属和246种,不同植物根际土壤中占主导的细菌类群相同,主要包含变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等10个主要门类细菌,其中变形菌门为第一优势菌(平均含量42.4%);优势菌纲有γ-、β-、δ-变形菌纲(Gammaproteobacteria、 Betaproteobacteria、 Deltaproteobacteria)、厌氧绳菌纲(Anaerolineae)、unidentified_Actinobacteria纲、全噬菌纲(Holophagae),以β-变形菌纲为主(平均含量为13.5%);优势菌属以地杆属(Geobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、厌氧粘菌属(Anaeromyxobacter)为主,以芽孢杆菌属占比最高(占3.8%)。芦苇(Phragmites australis)多样性和丰富度最高,华克拉莎(Cladium chinense)和苦草(Vallisneria natans)次之,美人蕉(Canna indica)最低;冬季土壤细菌多样性高于秋季;美人蕉两季根际细菌群落差异最大,华克拉莎最小。环境因子对细菌群落结构有较大影响,其中土壤TOC、TN影响最显著。从植物根际微生物多样性和丰富度来看,在会仙湿地中增植芦苇和华克拉莎,对维持湿地系统中微生物多样性和湿地的保护有重要意义。     

pH对氢基质自养微生物还原降解对氯硝基苯的影响

在建立的一种MBfR(氢基质生物膜反应器)中系统考察pH对氢基质自养微生物还原降解p-CNB(对氯硝基苯)的影响,并重点分析pH影响下p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)、NO-3-N(硝酸盐)和SO2-4(硫酸盐)的去除效率、通量及当量电子转移通量的变化趋势.结果表明,pH在5.7~8.7之间变化时对硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原过程影响显著.氢基质自养微生物生长较适宜的pH范围为6.7~8.2,其中硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原的最佳pH分别是7.7、8.2、7.2和7.2.当量电子转移通量分析表明,反硝化和硫酸盐还原对pH变化的敏感性均强于p-CNB还原.为了维持较高水平的p-CNB、NO-3-N和SO2-4同步去除效率,可将pH调控在7.2~8.2之间.适当地调节pH有利于微生物的生长以及控制中空纤维膜表面矿物质沉淀引起的膜污染.     

氢基质自养微生物还原降解水中对氯硝基苯的研究

将中空纤维膜微孔曝气和生物膜工艺结合设计出一种新型的水处理工艺——氢基质生物膜反应器(MBfR),其中,中空纤维膜为自养微生物的生长载体,还可作为扩散装置使氢气均匀扩散至生物膜中.同时,对氢基质自养微生物还原降解水中对氯硝基苯(p-CNB)的可行性、还原机理和去除效果进行了研究,并分析了共存的硝酸盐(NO3--N)和硫酸盐(SO24-)对p-CNB还原产生的影响.结果表明,MBfR生物膜中氢自养微生物能有效利用氢气为电子供体生物转化p-CNB,其中,p-CNB经硝基还原生成对氯苯胺(p-CAN),p-CAN再通过还原脱氯生成低毒的终产物苯胺(AN).经过长期运行,MBfR对进水500μg·L-1和2000μg·L-1的p-CNB具有稳定高效的生物降解性能,p-CNB去除率和去除通量最高达到96.9%和0.056g·m-·2d-1.通过投加NO3--N和SO42-发现,p-CNB还原速率随NO3--N和SO42-浓度升高而降低,表明p-CNB还原受到NO3--N和SO24-的抑制.NO3--N和SO24-对p-CNB还原产生的抑制主要与对电子供体(氢气)的强烈竞争和还原产物对脱氯微生物的毒性有关.电子通量分析进一步表明,反硝化或SO24-还原消耗更多的电子,当氢气利用率受限制时将对p-CNB还原产生强烈的电子供体竞争性抑制.     

砷污染水体的微生物处理机理及应用研究进展

针对以去除水中砷或降低砷毒性为目标的微生物处理技术,综述了水体砷污染现状、微生物法处理水体砷污染的机理及微生物技术在处理水体砷污染中的应用,并重点介绍了一种氢自养微生物除砷技术,最后对微生物除砷技术进行了展望。