间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响

厌氧条件下,采用4℃、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.32的基质、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.63的基质3种方法保藏厌氧氨氧化菌混培物,研究间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响.结果表明,间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物的危害大于长期性饥饿,且亚硝态氮浓度越高危害越大;另厌氧氨氧化菌混培物活性还与血红素c含量有直接相关性,无外界颜色干扰时厌氧氨氧化菌混培物颜色还可直观反映其活性和血红素c含量,且厌氧氨氧化菌混培物的颗粒结构及其富含的胞外多聚物能增强其抵抗外界不利因素的能力.在试验的5个月内,3种方法下的活性衰减速率均先快后趋于稳定,趋于稳定时的三者活性保留率分别为75.3％、70.8％、62.7％.     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

Enhancement of extracellular Cr(VI) reduction for anammox recovery using hydrazine: performance,pathways, and mechanism

● N₂H₄ addition enhanced and recovered anammox performance under Cr(VI) stress. ● N₂H₄ accelerated electron transfer of Cr(VI) reduction for detoxification. ● N₂H₄ enhanced anammox metabolism for activity recovery from Cr(VI) inhibition. ● Extracellular Cr(VI) reduction to less toxic Cr(III) was the dominant mechanism. The hexavalent chromium (Cr(VI)) would frequently impose inhibition to anaerobic ammonium oxidation (anammox) process, hindering the efficiency of nitrogen removal in wastewater treatment. Hydrazine (N₂H₄), which is an intermediate product of anammox, participates in intracellular metabolism and extracellular Cr(VI) reduction. However, the roles of N₂H₄-induced intracellular metabolism and extracellular reduction in nitrogen removal under Cr(VI) stress remain unclear. The addition of 3.67 mg/L of N₂H₄ increased the anammox activity by 17%. As an intermediate, N₂H₄ enhanced anammox metabolism by increasing the heme c content and electron transfer system activity. As a reductant, N₂H₄ accelerated the reduction of c-Cyts-mediated extracellular Cr(VI) to the less toxic Cr(III). Extracellular Cr(III) accounts for 74% of the total Cr in a Cr(VI)-stressed anammox consortia. These findings highlight that N₂H₄-induced extracellular Cr(VI) reduction is the dominant mechanism for the survival of anammox consortia. We also found that N₂H₄ increased the production of extracellular polymeric substances to sequester excessive Cr(VI) and produced Cr(III). Taken together, the study findings suggest a potential strategy for enhancing nitrogen removal from ammonium-rich wastewater contaminated with Cr(VI).     

包谷垴-小河断裂——2014年8月3日云南鲁甸M_S6.5地震发震构造

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震。通过对鲁甸地震震源机制解、余震分布、断裂组合样式及区域地质构造背景综合分析,得出以下结论:根据地震等震线长轴衰减方向、震源机制解、震后前期强余震分布样式及地表破裂,判定本次地震的发震构造为包谷垴-小河断裂;根据莲峰断裂、昭通断裂和包谷垴-小河断裂之间的构造组合样式、地表GPS水平运动速率及水平缩短速率的差异性判断包谷垴-小河断裂为同向差异逆冲型捩断层;根据莲峰、昭通断裂带上的地震震源深度分布规律,认为在断裂带下15~20km处地壳物质呈塑性流动状态,在来自大凉山次级块体南东向运动给予的应力挤压下,形成了包谷垴-小河捩断层,并且导致了鲁甸地震的发生。     

基于猪场废水脱氮的典型木质素降解中间产物反硝化性能

猪场废水高效生物脱氮通常面临碳源不足的问题,秸秆在猪场周边广泛存在,是废水脱氮的潜在碳源来源,但其中的木质素难以被生物降解与利用.选取木质素降解过程的典型中间产物肉桂酸、对香豆酸和阿魏酸为研究对象,探究了其用作碳源的反硝化脱氮性能,以期为猪场废水脱氮过程秸秆“返碳”利用提供理论依据.批次试验表明,当C/N由6依次降低至3时,肉桂酸、对香豆酸和阿魏酸作为碳源时的最大比反硝化速率测定值分别为9.4、8.6、1.1 mg·g^-1·h^-1.采用Haldane模型拟合,计算出这3种中间产物作为碳源时的最大比反硝化活性分别为20.7、17.0和1.6 mg·g^-1·h^-1.肉桂酸用作反硝化碳源的潜力大于对香豆酸,阿魏酸则难以作为碳源进行反硝化脱氮.长期试验表明,随着反应器进水C/N由3升高至6,肉桂酸和对香豆酸的硝酸盐去除率分别稳定在90%和85%左右.高通量测序结果表明,肉桂酸组的污泥中典型反硝化细菌Thauera的丰度高于对香豆酸组,故反硝化效果更好.综上所述,定向调控木质素降解为肉桂酸有望缓解猪场废水生物...     

味精废水短程硝化工艺的运行性能

通过现场试验研究了工程规模的短程硝化反应器处理实际味精废水的运行性能.结果表明,短程硝化工艺(Single Reactor High Activity Ammonia Removal Over Nitrite,SHARON)适合处理低浓度味精废水(pH值为9.36～10.49;NH4*-N浓度5b 239.70～341.23 mg·L-1;COD为1000～1500 mg·L-1).短程硝化反应器的硝化性能良好,短程硝化效率(PartialNitrification Efficiency,PNE)高达94.56%±4·30%;在反应器内pH值为9.25-9.80、游离氨(Free Ammonia,FA)浓度为20～70 mg·L-1的工况下,短程硝化反应器运行性能稳定,PNE达96.64%±4·73%,出水中(NO:-.N)/(NH;-N)为0.70～1.35,出水pH值稳定在6.50-7.00,适用于后续厌氧氨氧化工艺(Anaerobic Ammonium 0xidation ANAMMOX)处理.进水FA浓度不宜过低,若反应液中的FA浓度低于20 mg·L-1,可导致NO-3-N浓度升高,不利于NO-2-N积累.采取一次性投加石灰的方式调节废水碱度,只适用于进水NH4 -N浓度较低的情况;若进水NH4 -N浓度较高,则会导致进水pH过高而抑制亚硝酸菌生长,宜采用多次投加或分段投加石灰的方式来调节废水碱度.     

无机硅叶面肥及土壤调理剂对水稻铅、镉吸收的影响

喷施叶面阻控剂和施用土壤调理剂是目前污染稻田治理的主要措施,针对不同污染类型、污染程度稻田研发效果较好的叶面阻控剂及土壤调理剂是研究重点。文章通过2019年的田间试验研究无机硅叶面肥及土壤调理剂对中重度铅镉复合污染稻田水稻铅镉阻控效果。共设3个处理:常规施肥处理(CK)、常规施肥+喷施无机硅叶面肥处理(L-Si)、常规施肥+施用无机硅土壤调理剂处理(S-Si)。结果表明:L-Si处理土壤中铅质量分数较对照(116.00±4.35)mg·kg-1高18.97%;S-Si处理较对照(5.51±0.06)能够显著提高稻田土壤pH值0.73,土壤中铅和镉分别较对照(116.00±4.35)、(1.89±0.03)mg·kg-1高12.07%和14.81%。L-Si处理下铅在根、叶片、稻米中富集较对照分别减少11.69%、12.40%和38.46%;镉在叶片、稻壳、稻米中较对照显著减少了18.10%、5.84%和40.84%。而S-Si处理中铅在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量较对照显著减少11.69%、36.93%、15.16%、23.47%和51.28%;镉在根、茎、叶、稻壳、稻米中富集量显著降低12.93%、42.28%、61.75%、59.85%和49.21%。L-Si及S-Si处理水稻产量较对照(7052.27±95.07)kg·hm^-2分别提高3.24%和4.09%。综上所述,无机硅经叶面吸收后,在减少叶片中铅富集的同时减少了根系对土壤铅的吸收,将经根系吸收的铅富集于茎和稻壳中;而在减少叶片中镉富集的同时并未减少根系对镉吸收,将经根系吸收的镉富集于根和茎中。无机硅土壤调理剂在将土壤中铅和镉固定于土壤中的同时阻隔了水稻根系对铅和镉下吸收,因此水稻根、茎、叶、稻壳、稻米中铅和镉的含量均显著降低。     

填充矿化状垃圾填埋物的短程反硝化-厌氧氨氧化反应器处理低C/N氨氮废水

矿化状垃圾填埋物在长期厌氧稳定化过程中形成了一些独特的理化性质和微生物学特性,使其可用于水处理工艺.以矿化状垃圾填埋物为填充物,研究其在短程反硝化和厌氧氨氧化工艺中对系统性能的影响.结果表明:矿化状垃圾填埋物可通过短程反硝化实现亚硝酸盐积累,当进水C/N为2时NO2--N积累达50％,可为后续与厌氧氨氧化耦合脱氮提供基...     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺性能研究

采用模拟含氨废水和颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器研究了厌氧氨氧化工艺的高效性能.试验结果表明,厌氧氨氧化EGSB工艺具有很高的容积效率,在35℃、进水氨氮浓度247.1～444.8mg·L-1、亚硝氮浓度为308.7～483.8mg·L-1的条件下,反应器水力停留时间可缩至0.237～0.267h,平均容积去除速率可高达61.4kg.m-.3d-1(以N计).同时,该工艺具有超常的运行稳定性,在进水基质浓度、进水流量和pH波动的情况下,总氮去除率和出水浓度的相对标准偏差分别为3.6%～6.9%和14.4%～22.6%.厌氧氨氧化EGSB工艺的高效稳定性可归因于反应器的强污泥持留能力和厌氧氨氧化污泥的高反应活力.系统内持留的污泥浓度高达24～28g·L-1(以VSS计),分批培养测得的最高比污泥活性为2.19g.g-1.d-1(以N计),连续培养测得的最高比污泥活性为3.62g.g-.1d-1(以N计).     

硝化污泥保藏特性的研究

研究了不同保藏方法对硝化污泥硝化活性和相关性状的影响.结果表明,不同饥饿保藏条件下,各种方法下的硝化活性均呈指数衰减,自然环境、4 ℃、-20 ℃、-20℃加15%体积甘油方法下的活性衰减速率分别为0.012 d-1、0.021 d-1、0.019 d-1、0.013 d-1,半衰期分别为1.71、1.09、1.22、...