微生物在重金属离子污染修复及治理中的应用研究

重金属污染对环境造成了严重破坏,并威胁着人类的生命健康和财产安全。本文从重金属环境污染现状、重金属污染对微生物影响、微生物对重金属离子污染的修复作用、微生物修复方法的作用机理等方面,综述了微生物在重金属污染修复及治理中的研究概况,并对微生物修复及治理重金属污染存在的局限性进行分析,进一步提出相关改进建议,为处理重金属离子污染提供了理论依据。     

大兴安岭不同森林群落植被多样性对土壤有机碳密度的影响

区域碳循环是全球变化研究中的核心内容,大兴安岭森林生态系统是对全球温度变化最敏感的植被类型之一,其植被多样性对土壤有机碳密度和碳循环具有重要影响,深入理解该区土壤有机碳密度分布特征对于未来区域生态环境的可持续发展具有重要的科学意义。采用野外调查和室内测试分析相结合的手段,研究了大兴安岭4种主要森林类型(针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林)的植被多样性和土壤有机碳密度分布特征,并采用多因素方差分析确定植被类型和土层深度对土壤有机碳密度的交叉影响。结果表明,大兴安岭4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为落叶林针阔混交林阔叶混交林针叶混交林;Simpson优势度指数则表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林;Cody指数表现为落叶林针阔混交林针阔混交林针叶混交林;Sorenson指数表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林。土壤有机碳含量和有机碳密度均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土壤深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳密度逐渐降低,以表层土壤(0~20 cm)有机碳密度最高,针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林土壤有机碳密度分别占土壤剖面总有机碳密度的35.24%、31.61%、31.70%、32.39%。相关性分析表明,4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳密度呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,多样性指数与有机碳含量的相关系数高于有机碳密度的相关系数。双因素分析表明,林型对有机碳含量和有机碳密度具有显著的影响(P0.05),林型×深度的交互作用对有机碳含量具有显著的影响(P0.05);林型和林型×深度的交互作用对Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数具有显著的影响(P0.05);林型对Cody指数和Sorenson指数具有显著的影响(P0.05)。综合分析表明,大兴安岭林型和土壤深度对土壤有机碳密度的影响存在一定的交互作用。     

丛枝菌根化大青杨苗木根际微域环境的研究

对接种AM菌根真菌的大青杨苗木根际微区进行系统研究，发现AM菌根真菌对宿主根际微域环境产生了重要影响：试验中选用的Glomus mosseae、G.intraradices、G.sinuosa、G.versifopme等4种AM菌根真菌都与盆栽大青杨苗木形成了菌根复合体。其中G.mosseae、G.intraradices侵染效果最好，侵染率分别是64．4％、67．4％。受两种菌侵染的苗木的生物量分别是对照处理的2．59、2．13倍。AM菌根对根际土壤微生物种群数量没有产生影响，但使根面、根系上的细菌、放线菌、固氮菌的数量显著增加。AM菌根增加了根际土壤磷酸酶、脲酶、蛋白酶的活性，各种酶活性增加量与苗木菌根侵染率呈显著相关。AM菌根使根际pH值降低，与菌根侵染率呈显著负相关。接种苗木的根际土壤中，可直接被植物吸收利用的N、P元素出现富集现象，与菌根侵染率呈极显著相关。     

nZVI@SiO2-NH2对合成染料脱色效果及其对大肠杆菌生物毒性研究

采用液相还原法并使用氨基修饰的二氧化硅合成包覆型的纳米零价铁(nZVI@SiO_2-NH_2),同时,采用XRD、FT-IR及TEM等多种方法对所制备的材料进行表征.TEM表征结果表明,nZVI@SiO_2-NH_2粒径分布在10～50 nm之间,壳层厚度为15 nm.XRD和FTIR分析表明,复合颗粒具有Fe~0晶型结构的内核,表面SiO_2壳层存在氨基化修饰.使用nZVI@SiO_2-NH_2和nZVI对各类染料进行脱色处理,结果表明,nZVI@SiO_2-NH_2对上述染料的脱色效果都优于nZVI,且nZVI@SiO_2-NH_2具有对染料进行连续脱色的能力.大肠杆菌的存活情况和细胞内酶LDH和SOD的活性变化表明,nZVI@SiO_2-NH_2对生物的毒性更小.     

重组大肠杆菌产CotA漆酶的发酵条件优化

CotA漆酶在环境保护、食品工业和纸浆漂白等工业中具有重要的应用价值.将重组表达载体pET-22b/CotA转入大肠杆菌BL21(DE3),得到工程菌株,采用单因素实验和正交实验相结合的方法,研究诱导表达条件和发酵培养基对重组大肠杆菌产CotA漆酶量的影响.结果表明,初始pH 7.5的培养基中,添加0.6 mmol L-1 Cu2+,1 g L-1葡萄糖作碳源、15 g L-1蛋白胨和2 g L-1硫酸铵作氮源,以10%的接种量,37℃、200 r/min,直到菌液的D600 nm值为1.0,加入终浓度为1.0 mmol L-1的IPTG,25℃诱导12 h,漆酶的产量最高.优化前发酵液的粗提液的漆酶活性仅为1 190 U mL-1,优化后达到3 526 U mL-1,正交实验优化后漆酶活性提高了2.96倍.纯化的CotA漆酶最适反应温度为45℃,最适pH值为7.2.CotA漆酶对RBBR的脱色率在90%以上,此CotA漆酶在短时间内对染料能够有效地脱色,能够成为有潜力的工业用酶.图6表3参17     

一组可抗抗生素干扰的木质纤维素分解菌复合系ADC-6的筛选

以高温期堆肥样为菌源,在含0.025 mg·mL-1四环素的培养基内以秸秆作为唯一碳源,经多代驯化筛选到一组能够分解木质纤维素和抗生素的ADC-6复合系.该复合系能够在6 d内分解四环素0.0194 mg,在14 d内使稻秆减重32%.ADC-6纤维素内切酶酶活、半纤维素酶活、总纤维素酶活在第4 d、2 d和2 d达到最大值分别为15.85 U·mL-1、62.97 U·mL-1和15.56 U·mL-1.用变性梯度凝胶电泳检测驯化过程中菌种的动态变化,并用克隆文库对稳定阶段的菌种多样性分析,发现该菌群中含Bacteroidetes、Sphingobacteriales、Bacillaceae、Clostridiales和Proteobacteria等5个属的微生物,其中,Clostridiales对木质纤维素的转化能力较强,很可能是菌群中分解木质纤维素的关键菌,而Bacteroidetes很可能是分解抗生素的关键菌.     

A/O交替驯化活性污泥积累PHB的研究

拟通过调整活性污泥在驯化过程中培养基内碳、氮、磷间比例及驯化模式,来提高活性污泥积累PHB的能力。以乙酸钠为碳源,在SBR内以A/O周期交替的循环驯化模式,逐级提高碳源浓度,限制氮源浓度,调整COD/N为10、20、50和125,人为地创造营养不均衡来逐步提高活性污泥内PHB的含量。当COD/N=125时,菌群积累PHA能力最强,当COD逐步升高至1 200 mg/L,COD/N/P=1 200/9.6/30时,活性污泥中PHB积累量达到最大,达到细胞干重的64.2%。驯化过程中污泥内PHB积累量逐步提高,苏丹黑染色、Albert染色及透射电镜显示结果说明,逐步提高碳浓度限制氮浓度的驯化方式对活性污泥积累PHB有促进作用。     

纳米零价铁制备与应用的研究进展

近年来纳米零价铁因其比表面积大、表面活性高、还原性强、原材料丰富易得等优势而在废水处理中备受关注,是目前研究的热点。但其在实际应用中存在易团聚和易氧化等问题,因此需要采用适当的方法对纳米零价铁进行改性。该文主要介绍纳米零价铁的制备、改性方法、在废水处理中应用的研究进展,包括常用的制备方法和通过不同的机制降解各类环境污染物(如重金属、有机卤代物、硝酸盐、磷酸盐等);介绍了纳米零价铁在实际应用中尚需解决的问题及未来研究方向,应该着重于改进或者开发新制备方法以降低成本和拓展应用范围。     

降解石油丝状真菌的筛选及其降解特性

从大庆石油污染土壤中分离得到14株石油降解丝状真菌,用以筛选可高效降解石油的菌群. 经过ITS(转录间隔区序列)分析,其中9株属于镰孢霉属(Fusarium sp.),2株属于黄白生丛赤壳菌属(Bionectria sp.),另外3株分别属于葡萄穗酶菌属(Stachybotrys sp.)、曲霉属(Aspergillus sp.)和雅致放射毛霉属(Actinomucor sp.);在固体培养基中各菌株的生长速率差异显著(P<0.01). 不同菌株能够特异降解不同的石油组分. 将筛选的优势菌株组成2个菌群,菌群1由菌株3、D2、D3和D52组成,菌群2由菌株3、6、D2和D3组成,分别考察单菌和2个菌群对原油的降解效果,结果表明:菌株原油降解试验30d后,单菌菌株D52对原油去除率最大,为64.25%;菌群1和菌群2对原油的去除率较高,分别达到74.55%和72.64%,可以考虑用于污油生物修复治理的工程菌群开发研究.