蓝藻水华形成过程对氮磷转化功能细菌群的影响

为探寻蓝藻水华形成过程中细菌群落结构和氮、磷转化功能菌群的动态变化,利用细菌16S rRNA基因的高通量测序和功能基因的荧光定量PCR(qPCR)方法,分析了在蓝藻水华过程中水体细菌群落组成及功能菌群的变化情况.高通量测序结果证明了蓝藻水华形成过程中细菌群落的多样性降低,细菌群落在水华期和非水华期具有不同的结构.随着水华过程中蓝藻密度的增加,水体中Actinobacteria和Bacteroidetes相对丰度减少,而Firmicutes相对丰度增加;蓝藻水华对聚磷菌(PAOs)具有富集作用,对硝化细菌具有抑制作用,而反硝化细菌的数量在中度水华条件下显著增加. qPCR结果显示,随着蓝藻水华的持续发展,硝化和反硝化功能基因丰度下降甚至消失,表明水体中氮转化过程可能受到抑制,此过程也有利于水华过程中微囊藻快速增殖对氮的需求,对水华蓝藻的生长具有正反馈作用.     

温度和氨氮浓度对水体N2O释放的影响

氧化亚氮的释放已经成为了一个全球性的环境问题,水体中N₂O的释放量会随着氮含量的增加而增加.本文通过微宇宙系统的构建,分析氮的转化过程和氮转化基因的变化,并结合结构方程模型分析了温度、氨氮含量对水体N₂O释放的贡献.研究结果发现氨氧化古菌和反硝化细菌丰度均与N₂O释放呈正相关,表明水体中的硝化和反硝化作用都会造成N₂O的释放.氨氮浓度的升高并不直接促进N₂O的释放,而温度和通过硝化作用产生的硝态氮对N₂O的释放有促进作用.此外,硝化速率通过促进亚硝态氮和反硝化菌的丰度而间接地促进N₂O的释放.     

低温反硝化菌——施氏假单胞菌N3的筛选及脱氮性能

通过微生物连续富集分离,筛选得到1株低温下具有反硝化能力的细菌N3,鉴定为施氏假单胞菌,并对其脱氮性能进行研究.结果表明,N3在C/N=8,硝酸盐负荷为70 mg·L~(-1)时,能实现硝酸盐的完全去除.此外,N3对低温具有良好的适应性.在C/N=8,4℃条件下,36 h内即可将15 mg·L~(-1)硝酸盐完全去除;反硝化基因nar G和nir S的表达与30℃下的表达量处于同一个数量级,能够高效表达.利用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)对N3进行固定化,在10℃下考察固定化N3长期运行的稳定性.结果表明,固定化N3能够在3 d内将15 mg·L~(-1)的硝酸盐完全去除,且连续运行54 d后仍保持良好的稳定性和去除效果.菌株N3具有的高效反硝化脱氮及低温适应性表明其在冬季硝酸盐水体脱氮方面具有良好的应用潜力.