土壤-地下水系统中石油烃的迁移和生物降解述评

石油烃具有生物累积性,能长期留存在环境中。准确掌握环境中石油烃的行为及归宿,对有效控制石油烃污染、保护人类健康具有重要意义。生物降解是石油烃在土壤-地下水系统中归宿的主要途径。重点阐述了石油烃在土壤-地下水系统中的迁移,降解石油烃的微生物,生物降解机理,影响生物降解的因素,微生物修复技术,以及利用微生物分子生态学来监测生物降解过程的现状,并展望了未来的发展方向。     

城市河流异养菌耐药状况及微生物群落结构特征

为深入了解城市河流中细菌的耐药状况和微生物群落结构特征,在西安市浐河和灞河河段8个采样点以及某污水处理厂二级出水排放口采集水样,利用细菌培养技术、PCR检测和DGGE(变性梯度凝胶电泳)分析技术,对河流中异养菌耐药率、四环素抗性基因以及微生物群落结构进行研究. 结果表明:浐河和灞河水样中异养菌对SMZ(磺胺甲恶唑)、TET(四环素)、CIP(环丙沙星)和CTX(头孢噻肟)的平均耐药率分别为18.3%、6.2%、2.7%和1.3%,耐药率高低顺序与污水厂排放水中的异养菌相同. 城市河流中异养菌浓度与其耐药率并不存在显著的相关性. 与上游河段相比,污水厂排放口下游河段的异养菌浓度没有明显增加,但对多种抗生素的耐药率却有所升高. 浐河和灞河中四环素抗性基因主要是tetA和tetB,检出率分别为100%和75%,这意味着城市河流中异养菌对TET的耐药性可能主要通过编码外输泵蛋白的抗性机制来实现. 污水厂排放水进入城市河流,并未显著影响河流中的微生物群落结构,但却使某些原有的敏感物种消失,而病原菌或条件致病菌在邻近污水厂排放口的下游河段则有所增加.      

采煤塌陷对地表植物群落特征的影响

为了研究采煤塌陷对地表植被组成及其多样性的影响,对陕西省神府-东胜补连塔煤矿采煤塌陷区不同塌陷年限(2、7、12、17 a)区域和未塌陷区域(对照)植被进行抽样调查与分析. 结果表明:该区域共有14科39属46种植物,主要为草本植物;采煤塌陷对植被种类组成、物种分布有很大影响,导致植物种类显著减少31.03%~44.83%. 塌陷区优势种较对照区有较大变化,优势种由多年生草本植物演变为一二年生草本植物;但是不同塌陷年限区域植物优势种基本稳定,主要为看麦娘(Alopecurus aequalis)、烛台虫实(Corispermum candelabrum)、刺叶藜(Chenopodium aristatum)等. 采煤塌陷导致植株密度显著下降58.62%~68.00%、物种丰富度显著下降17.43%~27.00%、Margalef丰富度指数显著降低4.07%~22.76%,但植被盖度差异不显著. 采煤塌陷显著影响植物群落多样性,其中,塌陷12和17 a样地植被Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数较塌陷2 a样地显著提高. 群落排序结果表明,物种分布与塌陷有明显相关性. 塌陷区植株密度及其植被组成中多年生草本种数很难恢复到对照区水平,植被恢复进程十分缓慢.      

秦皇岛褐潮暴发敏感海域细菌种群特征

为了掌握细菌种群在褐潮生消过程中的作用,于2013年4—8月采用高通量测序技术调查了秦皇岛近岸海域褐潮暴发敏感海域细菌种群的结构特征. 结果表明:研究区域内细菌种群丰度和多样性在8月最高、5月最低;不同月份水体中细菌种群种类组成及其丰度均存在明显差异,其中第一优势门为变形菌门(Proteobacteria),2013年4月、5月、6月、7月和8月相对丰度分别为46.26%、41.11%、49.69%、38.48%和40.55%;第一优势科为α-变形菌(α-proteobacteria),相对丰度分别为42.20%、34.36%、44.68%、32.17%和28.79%;4月、5月和7月第一优势属为Chloroplast_norank,相对丰度分别为21.48%、16.44%和11.66%;6月第一优势属为Roseobacter_clade_DC5-80-3_lineage,相对丰度为17.85%;8月第一优势属为Candidatus_pelagibacter,相对丰度为15.55%. 典范相关分析(CCA)结果显示,ρ(NO₃-N)、ρ(Chla)和富营养化指数(卡尔森指数,TLI)是研究区域内影响细菌种群结构的主要因素,表明细菌种群结构特征与水体富营养化状态、藻类生物量及其特征密切相关,细菌对研究区域有害赤潮暴发的调节作用还有待进一步研究.      

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

不同污泥龄膜生物反应器内微生物的群落结构特征

为研究不同污泥龄MBR(膜生物反应器)内的微生物群落结构特征,构建了SRT(污泥龄)分别为10、20、40和80 d的4个平行的MBR,通过PCR-DGGE技术获得各MBR内微生物的DNA指纹图谱,并对条带进行切胶测序. 结果表明,SRT不影响MBR对废水的处理效果,不同SRT下MBR对NH₄+-N和COD_Cr的去除率均能达到90%以上. DGGE结果表明,在运行过程中,各MBR内的微生物群落结构均发生了明显变化,并且不同SRT的MBR内总细菌群落结构变化特征相同;SRT影响同一微生物在各MBR中的出现速率;总细菌Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数均随着SRT的增加而升高,SRT为80 d的MBR内Shannon-Wiener多样性指数最高. 测序结果表明,不同SRT的MBR内的优势种属不同,其中Arcobacter sp.、beta proteobacterium及Thiothrix sp.为不同SRT的MBR中共同存在的关键菌属,对MBR的运行起着重要作用.      

海洋生物及生态系统对海洋酸化的响应

在过去 10 a中,海洋酸化已经成为全球海洋的一个新挑战。海洋酸化不仅会影响海洋中的碳化学、营养盐、微量元素等的地球化学特性,而且能影响海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物乃至整个海洋生态系统;不同区域的生物体系对酸化产生不同的响应,同一生物不同生命阶段的酸化响应可能截然不同;酸化给海洋带来的影响是及其复杂多变的,而且这些影响之间还存在复杂的相互作用;生态系统对海洋酸化的自然响应是很多生物和非生物因素独立和共同作用的结果;对很多单一物种或单一因素酸化响应的简单概括或总结,远不能描述海洋酸化对整个生态系统的影响规律。本文综述了海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物等海洋生物对酸化响应的研究进展,指出了目前海洋酸化研究中存在的一些不足,并提出了一些新的思路和方法。     

文蛤对环境中TN、TP的影响及其指示微生物活性指标的确定

为确定文蛤活动对海水及沉积物中TN、TP的影响并筛选指示文蛤活动对环境中总氮、TP影响的微生物活性指标,本研究进行了围塘埋栖文蛤的现场实验以及室内模拟实验。于2009年8月在双台子河口盘山海域的滩涂高潮线附近设置了投放文蛤的实验池塘和未投放文蛤的对照池塘。于2010年8月、10月、12月及2011年5月分别采集了实验池塘和对照池塘的海水及表层沉积物,并对其进行了主要微生物活性指标(微生物生物量碳、微生物基础呼吸、海水及沉积物中细菌总数、硝化细菌和反硝化细菌数量)以及TN、TP的测定,从而确定文蛤活动对海水及沉积物中TN、TP的影响。通过相关性分析,确定能指示文蛤活动对TN、TP影响的微生物活性指标。同时进行室内模拟实验测定上述指标。通过对现场和室内模拟实验结果的综合分析发现,投放文蛤之后,海水中的TN、TP含量下降,海水及沉积物中的细菌总数下降,说明文蛤的投放对海水富营养化起到缓解的作用。此外通过相关性分析发现海水中细菌总数、沉积物中细菌总数及微生物生物量碳这3个微生物指标与海水及沉积物中TN、TP之间均具有显著相关性,可用于反应文蛤扰动对环境中TN、TP的影响。     

常温厌氧MBR中微生物群落结构与膜污染研究

为考察微生物群落结构与膜污染的关系,在常温下运行厌氧膜生物反应器,并应用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,对膜丝表面微生物群落结构变化进行了研究,同时考察了微生物群落结构变化与反应器中溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:在常温状态下膜污染周期约为18d,CODCr的去除率约为93%,运行效果稳定;微生物代谢产物的浓度随着微生物种群的演替呈逐渐升高的趋势,加速了膜污染进程;膜压(pTM)处于缓慢上升期时,膜丝表面微生物优势菌群为Raoultella、Owenweeksia hongkongensis,膜压(pTM)处于稳定上升期时,膜丝表面的优势菌群演替为 Delftia acidovorans、Halothiobacillus neapolitanus,最后当膜压(pTM)处于快速上升期时,bp78的微生物成为了膜丝表面的顶级群落.膜压(pTM)处于缓慢上升期和稳定上升期时,膜压(pTM)与微生物群落结构的多样性呈显著正相关;膜污染进入快速上升期时,膜丝表面出现了顶级群落,此时微生物群落多样性明显降低且与膜压升高呈弱相关;膜丝表面微生物群落均匀度随着膜压(pTM)的升高呈现出先增高后降低的趋势,膜丝表面微生物群落经历了不断附着,相互竞争至顶级群落出现的演替过程.     

生物法合成纳米铁的研究进展

纳米铁颗粒的制备技术发展迅速,方法多种多样。生物法因其具有原料来源广,反应条件温和,产物纳米级颗粒不易团聚,以及有毒副产物少等特点,成为学者们争相研究的对象。对近几年国内外采用微生物、植物提取物等合成纳米铁材料的方法及机理进行了阐述,综述了纳米铁在环保领域的应用,并对今后深入研究生物法合成纳米铁的前景进行了展望。