OAO和AO工艺处理城镇生活污水的微生物群落特征分析

以模拟城镇生活污水为对象,采用AO和OAO 2种工艺进行处理,通过常规水质检测和高通量测序技术来分析和探究导致2种工艺运行效果不同的微生物层面原因。结果表明:OAO工艺对COD和NH_3-N的平均去除率略高于AO工艺,但OAO工艺对TN和TP的去除效果较为显著,平均去除率分别比AO工艺高6.01%和3.44%;2种工艺的优势菌门均为Proteobacteria和Bacteroidetes,2种工艺的优势菌纲也均为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;2种工艺间微生物群落差异性较大,OAO工艺的微生物种群丰度和多样性均大于AO工艺;AO工艺优势菌属为Pseudomonas、Thiothrix、Dechloromonas,OAO工艺为Thermomonas、Dechloromonas、Rhodobacter。此外,Nitrosomonas、Nitrospira作为亚硝化和硝化阶段的重要菌属在AO工艺好氧池的相对丰度为0.05%和0.02%,在OAO工艺中则显著提高,为0.47%和0.45%。其原因是OAO工艺的好氧池污泥BOD负荷较AO小,更适合硝化细菌生长。硝化细菌及其他功能菌在OAO工艺中的大量存在是OAO工艺的能够高效脱氮的主要原因。以上结果可为OAO工艺处理城镇生活污水中优势菌种的筛选及培养提供参考。     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明:SBR添加0.25 g·L~(-1)的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L~(-1)的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1)℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明:投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L~(-1) ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h~(-1),是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe~(2+)和Fe~(3+)浓度升高,投加300 mg·L~(-1)NZVI和100 mg·L~(-1) ZVI实验组Fe2+浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe~(2+)显著升高,Fe~(3+)由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L~(-1) ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

怀洪新河太湖新银鱼国家级水产种质资源保护区生境及渔业群落多样性研究

根据2014年6月和12月在怀洪新河太湖新银鱼国家级水产种质资源保护区现场调查数据,对保护区生境及渔业群落进行了研究。保护区主要水质指标达到Ⅲ类标准,TN为制约因素。保护区共分布有水生维管束植物24种,其中沉水植物、挺水植物、漂浮植物和浮叶植物分别占41.67%、33.33%、16.67%和8.33%。现场调查共采集到鱼、虾类37种,包括鱼类33种、虾类4种,分别隶属于8目15科35属。群落结构以淡水定居性物种及杂食性物种占优,夏季优势种为日本沼虾、红鳍原鲌和刀鲚,冬季为鲫、鲢和鳙。夏季各种网具中采集的渔获物均重变幅为0.12~114.32 g,冬季为4.07~696.70 g。保护区成鱼(虾)资源密度为20.18万尾/km2和10 440.8 kg/km2,幼鱼资源密度为534.58万尾/km2和587.8 kg/km2。冬季资源密度显著低于夏季,数量及重量密度仅分别为夏季的6.94%和30.93%。基于渔获尾数的多样性特征值为:丰富度指数(R)3.812 0,信息指数(H’)1.496 0,优势度指数(D)0.409 9,均匀度指数(E)0.124 0。克氏原螯虾在保护区内广泛分布,对其危害性应加以重视。     

陕西省油松混交林木质残体储量与腐烂特征

木质残体是油松针阔混交林的重要组成部分,具有多种的生态功能,对生态系统的稳定和发展有着不可忽视的作用。以陕西省黄龙山林区为研究区域,设置1 hm2(100 m×100 m)的固定样地,研究典型油松针阔混交林木质残体的储量组成、优势树种的空间关系、腐烂特征及密度与含水量,研究结果表明:(1)研究区油松针阔混交林内木质残体的总储量为10.73 t·hm–2,倒木是林分内木质残体的主要来源。在径级组成结构上,径级20 cm以上的木质残体储量占总储量的绝大部分。腐烂等级中,以腐烂等级Ⅱ与腐烂等级Ⅲ的木质残体贮量最多;(2)利用线性模型模拟该林分木质残体的分解密度与含水量,其拟合结果显示木质残体的密度随着腐烂等级的增加而呈现下降趋势,而含水量则随着腐烂等级的增加而呈现升高的趋势;(3)林分内主要研究树种(油松、白桦和山杨)之间在小空间尺度上呈负关联,大尺度下呈正关联,顶级树种与先锋树种间达到互利共生,群落具有较大稳定性。林分内种间竞争的结果将为地带性顶级树种油松代替白桦与山杨等先锋树种。天然油松针阔混交林木质残体的贮量组成及腐烂特征反映了该区森林群落演替后期阶段木质残体的结构特征,本文的研究结果为我国黄土高原针阔混交林生态系统的管理和保护以及可持续经营提供科学依据。     

陡水湖流域大型底栖动物群落结构及其环境影响因素

于2016年6月～2017年5月对陡水湖流域的大型底栖动物进行了调查,共采集到大型底栖动物40属(种),隶属4门6纲28科,其中节肢动物最多(18种),占总种数的45.0%,其次为软体动物(15种),占总种数的37.5%,环节动物最少(7种),占总种数的17.5%。优势种为霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、椭圆萝卜螺、梨形环棱螺、放逸短沟蜷和河蚬。各采样点区系相似性分析表明陡水湖流域明显分为库区与入库河流。入库河流底栖动物的平均密度和生物量分别为476.64±28.91 ind./m~2和46.706±15.293 g/m~2,明显高于库区的平均密度(452.34±78.45 ind./m~2)和平均生物量(1.569±0.209 g/m~2)。多样性指数分析显示入湖河流物种多样性高于库区。典范对应分析显示总磷、化学需氧量和氨氮显著影响陡水湖流域底栖动物群落的空间分布。     

巢湖流域河流鱼类群落的时空分布

基于2013年4月和10月对巢湖流域66个河道样点的调查数据,初步研究了巢湖流域河流鱼类群落的时空变化特征。主要研究结果显示,鱼类多样性无显著性的水系间、生态分区间的变化,但随季节和河流级别显著变化:10月份的个体数显著高于4月份,2级河流的物种数和个体数均显著大于1级、3级和4级河流。鱼类群落结构的季节动态显著,随生态分区显著变化,但不受水系、河流级别的显著影响。在二级生态分区水平上,仅西南森林生态亚区的鱼类群落结构与其他5个生态亚区的显著差异;宽鳍鱲、吻虾虎鱼等在西南森林生态亚区具有更高多度,而鲫、鰐、鲤等物种在其他生态亚区多度更高。