亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌形态及多样性研究

采用电镜观察和分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺中的细菌进行了形态和多样性研究,从16S rDNA克隆文库中随机挑选60(61)个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行BLAST比对和系统发育分析.结果表明,亚硝化段内的细菌主要为球状和椭球状的氨氧化细菌,以亚硝酸氮作为进水基质时,电化学反硝化生物段内细菌主要为短杆状和椭球状的脱氮菌.亚硝化/电化学生物反硝化脱氮系统中蕴藏着特有的微生物新资源.亚硝化段细菌类群的优势顺序为β-Proteobacteria类群(60.00%)、Bacteroidetes类群(28.33%)和Chloroflexi类群(11.67%).当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(429～543mg.L-1)和氨氮(412～525mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria(78.33%)类群和ε-Proteobacteria类群(21.67%);当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(519～578mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群(81.97%)、ε-Proteobacteria(16.39%)类群和γ-Proteobacteria类群(1.64%);优势类群变化不大,但每种类群中细菌的种类和数量变化较大,这主要是由进水基质变化导致.     

PCR-DGGE研究处理垃圾渗滤液序批式生物膜反应器(SBBR)中的细菌多样性

为了研究序批式生物膜反应器中的细菌多样性及其脱氮的微生物学机理,为工艺改进提供依据,从同步高效去除垃圾渗滤液中高氨氮和高COD的SBBR生物膜和渗滤液原水中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用细菌通用引物对（GC341F/907R）从总DNA中成功扩增出目标16S rDNA片段,然后对扩增的16S rDNA进行DGGE,对凝胶染色并进行条带统计分析和切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立了系统发育树.结果表明,该驯化后的SBBR生物膜和渗滤液原水中都有比较丰富的细菌多样性,驯化的生物膜细菌主要来自渗滤液原水,而且生物膜细菌在反应器正常运行时不会出现明显的群落结构变化;在该SBBR中有多种硝化细菌与反硝化细菌、好氧反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌共存,说明该反应器中可能同时存在全程硝化反硝化、同步硝化反硝化和厌氧氨氧化3种脱氮方式.研究结果为SBBR脱氮微生物机理研究提供了一些有价值的参考依据.     

具有广谱偶氮还原能力柠檬酸菌AzoR-2的分离鉴定和还原特性研究

从印染活性污泥中分离到1株高效广谱偶氮还原菌AzoR-2,并对该菌株进行了鉴定和偶氮还原特性分析.通过细胞形态和BIOLOG细菌自动鉴定系统的生理生化特性及16S rDNA与β-内酰胺酶基因相结合的分子生物学特性的分析,鉴定该菌株为柠檬酸菌属细菌,定名为Citrobacter sp.AzoR-2.通过对其偶氮还原特性的研究表明,菌株AzoR-2能够在厌氧条件下利用多种有机物和氢气为电子供体还原多种偶氮化合物,具有广谱偶氮还原特征.对电子供体和偶氮键的定量分析表明,还原过程中偶氮键接受的电子全部来自一级电子供体.氧气对其偶氮还原具有强烈的抑制作用.该菌株的偶氮还原系统定位在菌体的细胞膜上,推测该菌株的偶氮还原与菌体膜上的电子传递过程密切相关.菌株AzoR-2的厌氧偶氮还原在碱性pH值范围发生,其反应的最适pH值为7.5.菌株偶氮还原要求的温度范围较宽泛,在20～40℃范围内都显还原活性,最适作用温度为35℃.具有偶氮还原能力的柠檬酸菌在受偶氮染料污染的环境以及在印染废水的脱色中,可以发挥重要作用.     

零价铁对脱色希瓦氏菌S12偶氮还原的促进作用

以脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)S12为实验菌株,研究了零价铁(ZVI)存在条件下微生物的厌氧偶氮还原特性及其最佳反应条件.结果表明,ZVI可显著促进菌株S12的厌氧偶氮还原速率.培养30 h后含有20 mmol.L-1微米级ZVI和S12菌的培养体系中,菌株S12对1 mmol.L-1苋菜红的脱色率达100%,比不含ZVI的S12菌培养体系和只含ZVI的体系的偶氮还原率分别提高了23.16%和94.66%;在额外含20 mmol.L-1甲酸钠的培养体系中,ZVI的存在也使S12菌对苋菜红的脱色率提高了20.54%.此外,ZVI的存在可显著提高培养体系对偶氮染料的耐受能力.在投加ZVI和菌株S12培养体系中,连续批量投加浓度为1 mmol.L-1的苋菜红可在276 h内实现11次有效脱色,而不含ZVI的S12菌培养体系中只能实现3次有效脱色.进一步的研究发现,ZVI与菌株S12协同培养体系的最适反应pH为9.0,最适ZVI投加量为60 mmol.L-1.与毫米级和纳米级ZVI颗粒相比,微米级ZVI颗粒具有更强的促进作用.本研究结果将为利用ZVI协同促进偶氮染料的生物治理效果提供科学参数.     

晚期垃圾渗滤液的部分亚硝化

利用实验室小试SBR在(33±1)℃的条件下,通过动态调控溶氧浓度(DO)(2～7 mg/L)和水力停留时间(2～5 d),经过130 d的运行成功启动了晚期垃圾渗滤液(NH4+-N含量1 227～2 133 mg/L)的部分亚硝化,使出水NO2--N∶NH4+-N稳定维持在1∶1左右,为后续的厌氧氨氧化工艺创造了进水条件。利用实时荧光定量PCR研究启动过程中的特异微生物氨氧化细菌的含量变化表明,氨氧化细菌的含量与NO2--N的生成速率和出水NO2--N稳定性有着显著相关性。     

腾冲热海高温酸性热泉类病毒颗粒的多样性

为了解云南腾冲热海高温酸性热泉中类病毒颗粒的多样性及特征,采用电子显微镜、双层平板及DNA限制性酶切分析等方法,从腾冲热海61~94℃酸性热泉富集液中分离纯化病毒颗粒,对病毒形态特征进行分析比较.结果显示:腾冲热海不同酸性热泉样品富集培养物中病毒DNA的限制性酶切图谱差异明显;病毒液中共观察到4种不同类型的病毒状颗粒,依据其形态特征,大致可以分为头尾型病毒、丝状病毒、球状病毒、纺锤型病毒;这些病毒形态与分离自美国、日本、冰岛等地的高温酸性热泉病毒形态基本相似,多数类似于硫化叶菌已发现的病毒,可见腾冲热海高温酸性热泉中类病毒颗粒具有一定的多样性.同时分离获得一株硫化叶菌病毒,呈纺锤形,一端有尾,纺锤形头部的大小为220 nm×80 nm,尾部的长度变化很大,从20~100 nm不等,平均长度为50 nm左右,病毒有囊膜,囊膜的厚度约为10~15 nm,该病毒的形态特征、形成抑菌斑的大小及宿主菌株的特性与分离自腾冲热海的第一株硫化叶菌病毒STSV1差异显著,可能为一株新的硫化叶菌病毒,故命名为STSV2(Sulfolobus tengchongensis spindle-shaped virus 2).     

新疆罗布泊外围地区极端环境嗜碱放线菌生物学特性及活性物质筛选

2006～2007年从新疆罗布泊外嗣地区的泥土样品中分离了117株放线菌,初步筛选后对其中47株嗜碱放线菌进行了形态学鉴定,不同生长条件(pH值,盐NaCl、KCl、MgCl_2,碱性物质Na_2 CO_3、K_2CO_3、Mg_2CO_3、NaOH、KOH,温度)对菌株生长的影响,拮抗性、产酶活性检测及菌株LA4的分子进化鉴定等研究.结果发现,47株放线菌的15%属于诺卡氏菌属,70%属于链霉菌属,10%属于游动放线菌属,其中嗜碱链霉菌属占优势.在pH 7～11范围内,47株嗜碱放线菌均能生长.生长率为92%～95%.NaCl、KCl、MgCl,对嗜碱放线菌均具有抑制作用,NaCl、KCl的抑制作用高于MgCl_2,NaCl、KCl浓度超过10%时而MgCl_2 浓度超过15%时嗜碱放线菌完全停止生长.47株嗜碱放线菌对Na_2CO_3、K_2CO_3、MgCO_3、KOH、NaOH等碱性物质没有选择性,生长良好.47株嗜碱放线菌的最适生长温度为28～30℃.超过55℃后均不能生长.从47株嗜碱放线菌中筛选出了30株具有抗菌活性的菌株,其中对大肠杆菌有抑制作用的有11株,占36.7%,对金黄色葡萄球菌有抑制作用的有20株,占66.7%,对枯草杆菌有抑制作用的有16株,占53.3%;其中4株嗜碱放线菌LA4、LA24、LA33和LA19对3种指示菌均表现出抑制作用.在47株嗜碱放线菌中,74%具有淀粉酶活性,81%具有纤维素酶活性,43%具有蛋白酶活性,49%具有脂肪酶活性.通过分子鉴定,发现LA4为链霉菌中尚未报道的一个新亚种,其16S序列GenBank登录号为FJ182229.本研究结果表明新疆罗布泊外围地区存在大量的产纤维素酶、淀粉酶的嗜碱放线菌,并且潜藏着新的放线菌资源,为该地区嗜碱放线菌的种质资源开发和新药筛选有效菌源提供了参考.图5表4参20     

间歇运行式生物滴滤池处理油漆废气中试研究

为研究间歇运行式生物滴滤池对油漆生产厂废气净化能力，建立一座中试规模生物滴滤池（BTF），接种降解菌群，采用8 h/d运行方式净化某油漆厂包装车间废气，并用PCR-DGGE技术揭示BTF细菌群落结构与工艺运行条件间的联系。油漆厂包装车间废气中挥发性有机物（VOCs）主要为甲苯、乙苯、混合二甲苯（间、对和邻二甲苯），BTF对甲苯、乙苯、混合二甲苯最大去除率分别为88.8%、83.7%和86.3%。DGGE分析显示，BTF稳定运行时，主要优势菌相对丰度较为稳定（F，P>0.05），其细菌多样性显著低于启动期（F，P>0.05）；同时，下层填料细菌多样性高于上层填料，其细菌结构变化也较上层明显；另外，提升培养液浓度至2倍和4倍对菌群结构亦无显著影响。     

北运河底泥中异养硝化菌的筛选及其脱氮特性

通过富集培养、梯度稀释涂平板、平板划线分离等方法,从北运河底泥中筛选出6株具有异养硝化作用的细菌。其中,1株细菌HNM-4在初始ρ(NH_3-N)为140 mg/L,丁二酸钠为碳源,C/N为6的异养硝化培养基中培养48 h时,对NH3-N去除率为75. 67%。经16S rDNA测序鉴定,菌株HNM-4为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。单因素实验表明:HNM-4发挥异养硝化作用的最适环境条件为初始ρ(NH_3-N)为140 mg/L,碳源为丁二酸钠,C/N为9～18,温度为30℃,初始pH值为7～8,盐度为0～0. 5%。在反硝化培养基中培养48 h时,HNM-4对NO_3~--N和TN去除率分别为100%和12. 05%。     

细菌降解非离子表面活性剂的研究

从石油污染的土壤中分离到２株能利用非离子表面活性剂ＡＥＯ－９和ＳＡ－２０作为唯一碳源生长的细菌。这２株菌被定名为假单胞杆菌５２（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｏｓ５２）和Ｗｅｅｋｓｅｌｌａ６．最适于这２株菌利用非离子表活剂ＡＥＯ－９的培养条件是乙酸胺作为氮源,ｐＨ７．３０℃添加少量葡萄糖促进表活性的降解,降解速率的研究表明,当ＡＥＯ－９的初始浓度为５０００ｍｇ／Ｌ时,５２号菌和６号菌能在２周内将其去除８５％,