孤对电子杂环化合物的代谢化学和生物学研究进展

地球环境特别是化石燃料中存在着大量含硫,氮和氧孤对电子杂环化合物.对孤对电子杂环化合物代谢机制的研究具有重要的科学意义和实践价值.生物法降解这些杂环化合物具有较化学法无可比拟的优势,主要表现在生物法具有反应专一性好,反应条件温和,可实现许多化学上难以实现的反应.本文结合课题组的近期研究,尝试论述国内外的部分研究进展.     

新型BOD微生物传感流动注射检测仪的研制

研制采用微生物传感技术和流动分析技术来快速测定BOD的仪器。主要技术性能:测量周期为15min;误差率<5%;偏差<5%。通过对国家标准样品和不同水质污水的测试表明,其具有自动化程度高,测量周期短的优点;准确度、稳定性均达到国家标准;且具有良好的适应性。     

禾草灵对水稻生长和典型土壤酶活性的影响

禾草灵是一种广泛使用的除草剂,在土壤中大量残留,对非靶标生物产生危害。为探究除草剂对环境生物的毒性作用,本研究模拟水稻自然生长的环境,评估禾草灵对水稻及土壤微生物的影响。研究结果表明,低浓度禾草灵(200μg·L-1)处理4d对土壤微生物量没有显著影响(P0.05);8 d时,水稻生长没有明显变化,但土壤微生物量较对照组显著升高(P0.05)。高浓度禾草灵(1 000μg·L-1)处理4 d后,土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性显著下降(P0.05),下降幅度分别为8.9%,16.6%和10.2%;处理8 d后,水稻幼苗鲜重显著降低(P0.05),叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了13.5%和13.3%。本研究证实高浓度的禾草灵残留会对植物和土壤微生物产生不良的影响。     

一种除臭复合菌剂的功能菌鉴定

根据微生物之间协同关系的微生态理论筛选、组合获得一种由6株功能菌组成的除臭复合菌剂,该复合菌剂对粪便原位除臭效果良好,对综合恶臭的平均去除率为54.97%,最大去除率为72.95%。通过16 S r DNA、18S r DNA和26S r DNA D1/D2区序列同源性分析,菌剂中的6种微生物为罗伦隐球酵母菌(Cryptococcus laurentii)、Bacillus safensis、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、卷枝毛霉(Mucor circinelloides)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)和沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),鉴定结果表明,复合菌剂中有酵母菌、芽孢杆菌、霉菌、乳酸菌及光合菌,这些功能菌属于当前生物除臭复合菌剂中的主流菌群。     

共基质下微生物燃料电池同步脱色甲基橙与产电性能

采用双室方形微生物燃料电池(MFC),以葡萄糖作为共基质,研究了共基质浓度对典型偶氮染料甲基橙在MFC阳极室中脱色效率及同步产电的影响。结果表明,在0~1.5 g/L浓度范围内,共基质浓度越大,甲基橙脱色率、COD去除率和最大输出电压越高。在共基质浓度为1.5 g/L,进水甲基橙为300 mg/L的条件下,8 h的脱色率高达95%,且在1 000Ω外电阻下,最大输出电压达到662 m V;在无共基质条件下,8 h内对300 mg/L甲基橙的脱色率仅为7.5%,最大输出电压仅达到140 m V。厌氧对照实验表明,甲基橙在MFC中可以实现加速脱色,反应8 h后甲基橙在MFC中的脱色率提高了57%。该研究为开发新型MFC降解偶氮染料废水技术提供了理论依据。     

重金属-多氯联苯复合污染土壤同步洗脱

电子垃圾拆解区土壤具有重金属与有机物复合污染的特性,尤其以Cu、Pb、Cd和多氯联苯(PCBs)的复合污染较为突出。为了同步脱除土壤中重金属与PCBs,选用增溶物质:Tween 80、TX-100、SDBS、β-环糊精与螯合剂柠檬酸依次组合进行复合污染土壤淋洗实验,应用批量平衡震荡法研究它们对重金属(Cu、Pb、Cd)与PCBs(Aroclor 1254)的洗脱效果。通过比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出非离子表面活性剂Tween 80与天然螯合剂柠檬酸2种淋洗剂复合最佳;进一步研究两者的淋洗先后顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响,结果表明,在Tween 80和柠檬酸均为10 g/L、p H=6、淋洗时间12 h时淋洗效果达到最佳,对Cu、Pb、Cd及PCBs的洗脱率分别达到98.77%、55.92%、66.82%和58.01%。因此,利用Tween80和柠檬酸组合可同时有效去除土壤重金属和PCBs,是复合污染土壤淋洗修复的有效淋洗剂。     

不同泥龄MBR中溶解性微生物代谢产物对膜污染的影响

通过4套平行运行的小试膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)研究了不同泥龄下溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products,SMP)对膜污染的影响.以多糖、蛋白质表征SMP的含量,并通过三维荧光光谱(EEM)、分子量分布(MW)、红外光谱(FTIR)及扫面电镜-能谱分析(SEM-EDX)技术分析了不同泥龄下SMP的变化.结果表明,各泥龄MBR对氨氮和COD均有较好的去除效果,但SMP的含量以及膜污染程度均随着泥龄的升高而降低.泥龄越低,膜阻力越大,小分子量物质(＜1 000)积累程度越大,低泥龄MBR中蛋白质以及腐殖酸类物质含量较高;扫描电镜-能谱分析(SEM-DEX)结果表明,金属元素更容易在低泥龄MBR中的膜表面堆积.     

植物-微生物联合修复石油-重金属复合污染土壤的研究

植物及微生物联合修复石油-重金属复合污染土壤具有很大的潜力。但重金属以不同形态存在关系到石油-重金属复合污染土壤生物修复过程中,植物、微生物的修复效率以及是否需要增加辅助工程解决重金属污染等问题,因此石油-重金属复合污染土壤修复过程中就必须考虑重金属有效态及形态的变化特征。     

植物-微生物修复石油烃污染土壤与根际微生态环境变化

石油烃作为一类持久性难降解有机污染物对土壤环境质量产生严重的危害。以天津大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为靶细胞,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,利用盆栽试验,对植物-外源菌协同修复体系中的脱氢酶活性和土壤微生物多样性进行研究,分析其变化及其与石油烃降解率的关系。结果表明植物-微生物协同修复对石油烃具有较好的降解能力,其中小麦-固定化外源菌组具有最高的降解率,石油烃含量从最初的30 600 mg獉kg-1下降为24 300 mg獉kg-1,降解率为20.6%,并且其试验后期石油烃的降解率最大,远远高于其他时期,表现出良好的修复潜力。外源菌投加的初始阶段会迅速提高脱氢酶活性,然而这种影响随着降解时间延长而逐渐减弱。初期脱氢酶活性与总石油烃的降解存在较好的相关性,脱氢酶活性可以在一定程度上表征土壤石油烃的降解情况。微生物多样性与总石油烃降解也存在一定的相关性。     

以养殖废水为底料的微生物燃料电池产电性能与水质净化效果

以养殖场沼泥为接种物,构建了乙二胺、三氯化铁改性碳毡阳极的单室无膜微生物燃料电池,探讨了2种阳极改性电池的产电规律,考察了其去除养殖废水中COD、氨氮的效果以及臭味的表观性状变化。结果表明,以葡萄糖为底物时,乙二胺、三氯化铁改性阳极微生物燃料电池在启动20 d和22 d后分别达到稳定,输出电压分别为0.514 V和0.527V(外阻为500Ω),对应输出功率密度分别为332 mW/m2和349 mW/m2。逐渐增大废水投加比例至原水时,2个电池的最大功率密度分别为208 mW/m2和158 mW/m2,COD去除率分别为85%和78%,氨氮去除率分别为52%和45%。此外,养殖废水的臭味去除效果明显。因此,构建的2种改性阳极微生物燃料电池可以利用养殖废水产电,同时使水质得到一定程度的净化。