海河口沉积物nirS型反硝化微生物多样性研究

以海河口典型淡水、淡海水以及海水环境的沉积物样品为研究对象,采用克隆文库及典范对应分析等方法研究了nirS型反硝化微生物群落结构的多样性。3个站位共获得154条有效序列,97%序列相似性水平划分为66个OTUs,海水环境的沉积物站位nirS型反硝化微生物多样性最高。系统进化分析显示,全部OTUs序列被划分为7个簇,最相近序列的微生物主要来源于河口、富营养化海湾、人工湿地及海水养殖沉积物等环境。海河口具有独特的反硝化微生物群落分布格局,典范对应分析结果表明该区域的盐度、有机碳以及氮相关营养盐水平是影响其群落特征的重要因素。     

异养条件下高氯酸盐降解细菌群落变化研究

了解特定环境中高氯酸盐(ClO-4)降解菌的群落组成,对ClO-4的降解具有重要的指导意义。通过添加醋酸盐作为电子供体降解ClO-4,利用高通量测序(HiSeq 2000)的方法获得了复杂环境中生物群落的组成,对比了降解前后菌种结构的变化。结果表明,补充醋酸盐的降解体系(Acetate Degradation,AD)将10 mg/L ClO-4降至检出限以下需100 h。降解完毕后代表性的ClO-4降解菌Dechloromonas的相对丰度为0.2%,与原始活性污泥相比无明显差别;另一典型ClO-4降解菌脱氯菌属Azospira相对丰度为3.2%;一些同时参与ClO-4降解和脱氮作用的细菌如假单胞菌属Pseudomonas也有检出,相对丰度为8%。异养条件下ClO-4降解是假单胞菌属Pseudomonas和脱氯菌属Azospira起主导作用。AD体系内菌种多样性小于原始活性污泥。电子供体的加入使活性污泥类的混合体系内生物群落结构单一化,使降解基质具备了在特定环境下针对某种污染物降解的能力。     

基于功能基因表达的高氯酸盐与硝酸盐氮修复

为更好地研究环境中高氯酸盐离子(ClO-4)与硝酸盐氮(NO-3-N)混合污染的共同降解。选用pcrA、cld基因表征参与高氯酸盐降解的细菌,NirS基因表征反硝化细菌,16S rRNA基因表征整个细菌群落的活性。通过对高浓度硝酸盐氮与高氯酸盐混合污染降解体系内不同时间点不同种基因的表达分析,实时定量的反应复杂环境中混合污染物生物降解机理。结果表明,在外源添加足够的醋酸盐作为电子供体条件下,NO-3-N与ClO-4质量浓度比为5∶1时,硝酸盐氮的存在不会完全抑制ClO-4的降解,当NO-3-N降解完全时,可以加快ClO-4的降解过程。在有硝酸盐氮存在的混合降解体系内,pcrA和cld基因与ClO-4的浓度变化之间的相关性不是很高,证明该功能基因对复杂环境中特定生物群落的表征有一定局限性。     

纳米乳化油修复硝酸盐污染地下水过程中的微生物特征模拟实验研究

为探寻纳米乳化油原位修复地下水硝酸盐氮污染过程中微生物堵塞的形成原因,本研究采用市售的反硝化细菌接种微生物,以纳米乳化油为碳源,中砂为介质,分别建立2组反应器进行模拟实验,分析不同反应器中硝氮的降解情况,同时采用MiSeq高通量测序技术表征不同反应器的微生物菌落结构和多样性.结果表明,纳米乳化油作为碳源具有良好的降解效果,添加纳米乳化油的反应器,反应周期内硝酸盐氮的总降解效率为91.76%,而对照反应器的降解效率仅为38.11%.在硝酸盐氮降解过程中,均存在以蛋白质和多糖为主的代谢产物胞外聚合物增加的趋势,且蛋白质的含量均显著高于多糖.反应结束时,实验组和对照组的胞外聚合物累积量分别为384.49 mg和279.45 mg,单位质量硝氮降解产生的胞外聚合物分别为1.79 mg·mg^-1和39.43 mg·mg^-1.高通量测序结果显示,添加纳米乳化油会引起细菌浓度的升高及细菌群落多样性的降低,但具有反硝化作用的微生物相对丰度增加.实验组和对照组反应器中共同的优势菌门为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria,相对丰度分别为73.35%、6.77%、8.49%及33.46%、47.15%、7.15%,纳米乳化油的添加会刺激Proteobacteria等具有较高反硝化作用的微生物增多,因此,以纳米乳化油作为碳源能够有效提高硝酸盐氮的降解效率,但与此同时纳米乳化油也会刺激微生物的生长及影响微生物群落演变.Sphingamonas、Rhodopseudomonas和Microbacterium菌属相对丰度增加,会引起粘性代谢产物增多,造成多孔介质渗透性下降和生物堵塞.