DGGE及T-RFLP分析光照下电位对细菌群落的影响

电位和光照能影响生物电化学系统中产电光合微生物的富集和生长,为了明确电位对细菌多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)两种方法分析光照条件下电位对电极生物膜细菌群落多样性的影响,实验设置0、0.2、0.4、0.6 V(vs.Ag/AgCl)4个电位.结果表明,0.6 V(vs.Ag/AgCl)下电极生物膜细菌DGGE条带数量较其他处理明显降低,对条带的测序结果显示不同电位下电极生物膜细菌主要属于α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和梭菌纲(Clostridia).而0.2 V(vs.Ag/AgCl)处理下末端限制性片段(terminal restriction fragment,T-RF)的数量最高,片段数量随电压进一步升高呈现降低趋势.虽然DGGE和T-RFLP两种方法分析结果有一定差异,但都能反映电位对电极生物膜细菌群落多样性影响显著,高电位降低了细菌多样性.     

纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

一株光合细菌的分离鉴定及其产电特性

采用光照富集及厌氧划线法从污水厂二沉池活性污泥分离到一株光合细菌YC-1,结合菌落特征、细胞形态、活细胞吸收光谱及16S rRNA基因序列分析等对其进行了分类学鉴定,并研究了YC-1在不同光源照射下的产电性能。结果表明,该菌为短杆状,有鞭毛,菌落呈淡粉色,含有大量细菌叶绿素a,16S rRNA基因序列与Rhodopseudomonas palustris DX-1相似度为99%,属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.);双室微生物燃料电池的阳极室接种YC-1,并以乙酸钠为底物,铁氰化钾作为阴极电子受体,外载为1 000Ω时,电池稳定运行时输出电压为0.58 V,且输出电压不受光源光谱影响。     

生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻去除水中的氨氮

以海藻酸钠为包埋材料,生物炭为添加剂,固定小球藻,制得生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球,并将其用于水中氨氮的去除。实验结果表明:生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻具有生物炭吸附和小球藻吸收协同作用,促进了小球藻的生长和水中氨氮的去除,且氨氮的去除率随着胶球加入量和胶球粒径的增加而提高。生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球制备最优方案为:生物炭浓度为0.26 g·L~(-1)、海藻酸钠质量分数为1.8%、胶球中藻细胞密度为3.0×10~6个·mL~(-1)、CaCl_2质量分数为1%;胶球重复使用一次的氨氮去除率可达66.87%。生物炭促进了固定化微藻对高浓度氨氮废水的资源化利用。     

基于高通量测序解析碳化温度对麻秆电极微生物群落影响

采用Solixa高通量测序技术比较了1 000℃和1 800℃碳化麻秆制备电极OCP-1000和OCP-1800在生物电化学系统运行过程中形成的生物膜微生物群落结构差异.测序分别获得OCP-1000和OCP-1800附着生物膜16S rRNA基因V3区优化序列4 231和5 263条,经过97%相似度归并后获得OTUs数量分别为1 187和1 338个.α多样性指数(Chao、Shannon指数)分析表明碳化温度越低,电极生物膜微生物多样性越丰富.电极OCP-1000和OCP-1800生物膜中优势菌群均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,这3个门的细菌在OCP-1000生物膜含量分别为66%、10%和9%,但在电极OCP-1800生物膜中含量分别为71%、7%和9%.不同碳化温度制备的麻秆电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜不仅存在共有细菌种类,也含有独特菌种,说明电极制备过程碳化温度影响电极生物膜微生物群落结构.     

开闭路条件下沉积物微生物燃料电池阳极细菌群落差异解析

采用Solixa高通量测序技术对比了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)开闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构差异.SMFCs开路条件下启动阳极生物膜获得优化序列3 936条,经过97%相似度归并后得到1 581个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs);SMFCs连接5 kΩ电阻闭路启动阳极生物膜获得优化序列3 930条,聚类归并后产生1 551个OTUs,α多样性指数分析表明开路条件下启动阳极生物膜菌群多样性相对更丰富.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜优势菌均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,它们在开路下阳极生物膜中的含量分别为59.79%、12.54%和9.02%,而在闭路条件下分别为63.02%、10.01%和3.60%,SMFCs闭路条件下运行,地杆菌Geobacter在阳极生物膜中含量高达16.55%.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构的差异说明SMFCs启动过程电子的传递影响电极生物膜微生物群落结构.     

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.     

可降解壬基酚的产电假单胞菌LQF-6的分离及其特性研究

从稳定运行以壬基酚为燃料的微生物燃料电池阳极生物膜分离到一株能以壬基酚为唯一碳源生长的产电菌LQF-6。对菌株LQF-6的形态和16S rDNA序列分析表明该菌为假单胞菌。LQF-6以壬基酚为唯一碳源,培养84 h壬基酚降解率为53.80%。差分脉冲伏安测定结果表明,LQF-6分别在-0.088 V和0.272 V出现两个氧化峰。菌株LQF-6接种至微生物燃料电池阳极室,以壬基酚为底物,铁氰化钾为阴极电子受体,外接电阻为1000Ω时,微生物燃料电池最大输出电压达0.17 V,电池最大功率密度为(58.51±2.24)m W/m²。     

厦门市工业源VOCs排放清单及控制对策分析

根据收集厦门市所辖6个区的工业源活动水平数据和厦门市环境统计数据等相关资料,运用排放因子法计算得到2019年厦门市6个辖区的8个行业的工业源VOCs排放清单,分析了厦门市各辖区VOCs排放强度的空间分布格局.在工业源VOCs排放清单的基础上结合企业调研,分析排放清单企业VOCs污染处理技术情况并提出相应的控制对策建议.结果表明,2019年厦门市工业源VOCs产生总量为16027.88 t,排放总量为5514.58 t,其中厦门岛外的海沧区、同安区、翔安区和集美区VOCs排放量分别为1648.35、2111.13、667.52和750.48 t,岛内的湖里区和思明区VOCs排放量较少,分别为292.42 t和44.68 t.除了湖里区,厦门市排放强度呈现岛外大于岛内的空间分布特点.厦门市8个行业中,VOCs排放主要来自于涂装、印刷、化工和橡胶行业,分别占厦门市总排放量的51.21%、20.18%、13.63%和10.67%.厦门市VOCs废气处理工艺情况分析结果表明,从源头控制层面,企业使用低（无）产生VOCs的原辅材料,可有效地从源头控制VOCs产生和排放;从末端处理工艺层面,UV光解/光催化、吸附处理、低温等离子体和生物法的实际处理效率均低于80%,吸附与催化燃烧等组合工艺以及燃烧法的实际处理效率均高于90%.