活性污泥高质量RNA快速提取方法研究

通过比较RNA产量、纯度、降解程度、特定基因的扩增能力、微生物多样性等评价指标,考察和探讨了5种不同RNA提取方法对活性污泥总RNA提取效果的影响并最终建立了一种快速、有效的活性污泥RNA提取方法,即在TENP和PBS洗涤沉淀污泥的基础上,分别采用溶菌酶和TRIzol裂解活性污泥细菌、氯仿去除细菌裂解液中的蛋白和大部分DNA、异丙醇沉淀核酸和DNase I水解残留DNA后,最后进一步用离心柱纯化RNA.结果表明,这种方法可以有效提取高质量的菌群RNA,不仅提取的RNA总量多(每g污泥可提取169.6μg RNA)、纯度高、降解程度低、完整性好、具有丰富的生物多样性,而且可同时进行16SrRNA和amoA基因的RT-PCR扩增反应;与其它方法相比,性价比高,具有明显的优越性,适用于活性污泥RNA的大量提取,同时,T-RFLP结果证明RNA提取方法对分析样品的微生物种类和丰度分析结果影响较大,不同的RNA提取方法所获得的微生物群落基因多样性及其种类、丰度均不同.本研究建立了一种快速、有效的高质量RNA提取方法,将在监测活性污泥菌群动态变化、菌群代谢功能学、微生物群落芯片等研究上具有重要意义.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器污泥性状研究

采用厌氧-好氧运行方式的颗粒污泥膜生物反应器（GMBR）,连续运行近120　d表现出良好的有机物去除及同步硝化反硝化能力.对GMBR中污泥粒径分布变化研究表明,GMBR中污泥浓度的增加主要是由于粒径0.18～0.45　mm的小颗粒污泥及小于0.18　mm的絮状污泥的增加造成的,粒径大于0.45　mm的颗粒污泥能够基本稳定维持其颗粒形态,反应器运行末期,GMBR中颗粒污泥（粒径大于0.18　mm的污泥）含量稳定在污泥总量的60％～65％以上.污泥表面电荷量随着污泥组成形态的变化电负性逐渐增加,80　d后稳定在-0.42～-0.80　meq·g^-1之间.污泥表面电荷的负电性增加主要是由小于0.45　mm的污泥造成的,其中小于0.18　mm的絮状污泥对其影响最大.并且,污泥粒径越大污泥表面负电荷量越少,两者具有较好的线性关系.另外,GMBR中SVI稳定在60～90 mL/g之间,并且随着污泥表面电荷负电性的增加污泥SVI值增加,两者之间具有一定的相关性.     

颗粒污泥SBR处理生活污水同步除磷脱氮的研究

采用厌氧-好氧的SBR运行方式,以人工配水培养的好氧颗粒污泥为接种污泥,处理碳、氮、SS浓度均较高的生活污水,研究了系统中颗粒污泥的稳定性及其去除有机物和同步除磷脱氮的效果.经过1个月的驯化培养,颗粒污泥即可呈现出良好的污染物去除性能并趋于稳定,反应器中颗粒污泥含量始终占污泥总量的68%以上.颗粒污泥系统污泥浓度为5 000～6000mg/L,SVI值为20～35 mL/g.经过3个月的运行后,反应器中颗粒污泥由原来以粒径0.6～0.9 mm的中等大小颗粒占主体变为粒径＞1.25 mm的大颗粒占主体.稳定运行阶段颗粒污泥系统对COD、TOC、磷酸盐、氨氮、总氮和SS的平均去除率分别为83.04%、70.41%、94.30%、86.51%、41.82%和85.89%.对反应器运行过程中典型周期的分析,反映出颗粒污泥良好的同步除磷脱氮效果.     

聚糖菌颗粒污泥基于胞内储存物质的同步硝化反硝化

采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR系统(厌氧后排水),以乙酸钠为有机基质成功富集了聚糖菌颗粒污泥.聚糖菌颗粒污泥厌氧-好氧批式实验表明,聚糖菌颗粒污泥具有较强的SND能力,TOC/N分别为5.0,4.0,2.8时,SND效率分别96.4%、95.3%及96.2%,而周期总氮去除效率随着碳氮比降低而降低,分别为66.0%、61.2%及56.3%.通过对周期氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TOC以及胞内糖原、PHB变化的测定分析,证明聚糖菌颗粒污泥SND过程中,污泥以厌氧阶段储存于胞内的多聚物PHB作为反硝化碳源,并且反硝化聚糖菌是系统中反硝化能力的来源.与溶解性基质相比,PHB的降解速率相对较低,因此在SND过程中,反硝化可以与硝化保持相近的速率,从而有助于获得良好的SND效果.     

污泥好氧颗粒化过程中氨氧化菌群结构的演替与分析

为了揭示颗粒污泥形成过程中氨氧化菌(AOB)群落结构的演替规律,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆测序和实时定量聚合酶链式反应(real-time PCR)等分子生物学技术对AOB群落的演替进行了研究。DGGE结果表明,污泥接种驯化期,AOB群结构的变化较为剧烈,在外加选择压的作用下,种群多样性迅速下降;但随着污泥颗粒化的完成而趋于稳定。测序结果表明,接种污泥中的大多数亚硝化单胞菌属因可快速适应工艺的淘洗过程而被保留在系统内,而亚硝化螺菌属逐渐被淘汰。real-time PCR结果表明,在经历了运行初期的淘洗后,AOB含量随着污泥浓度的提高而逐渐增长;但污泥的氨氧化活性随着污泥浓度的增长而降低。     

聚糖菌颗粒污泥的有机物吸收及胞内储存特性

采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR系统(厌氧后排水),在乙酸钠、葡萄糖及葡萄糖-乙酸钠混合基质条件下均培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥.通过对典型周期有机物、磷酸盐、胞内糖原及聚β-羟基丁酸(PHB)变化的测定分析,证明有机基质的种类对于聚糖菌能量利用模式、有机物吸收速率及胞内储存物质种类具有显著的影响.污泥初始胞内糖原水平是有机物吸收数量及吸收速率的关键影响因素,当糖原水平低于0.05g/gSS时,厌氧有机物去除率与糖原水平直接相关:而糖原水平高于0.05g/gSS时,厌氧有机物去除率趋于稳定.不同糖原水平污泥厌氧吸收有机物的速率具有明显差异,在厌氧初期有机物快速吸收阶段,有机物厌氧吸收速率随胞内糖原水平升高而增加.     

双酚A促进粪肠球菌中信息素调控质粒pCF10介导的耐药基因接合转移

粪肠球菌是一种在自然水体中广泛存在的革兰氏阳性细菌。信息素调控质粒介导的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式。双酚A是一种内分泌干扰物,因其在工业中大量应用造成其在水环境中的广泛分布。本文以信息素调控质粒中比较有代表性的pCF10质粒作为研究对象,研究了双酚A对粪肠球菌中耐药基因接合转移的影响,证实了双酚A可以促进pCF10质粒介导的耐药基因接合转移,且这一结果同双酚A作用浓度和作用时间相关。双酚A影响耐药基因的扩散,是通过促进编码正调控信息素的ccfA基因表达实现的。本文旨在深入理解双酚A影响抗生素抗性基因扩散的环境行为,为耐药基因控制及双酚A环境效应的评估提供理论支持。     

天然土壤对水溶液中Pb~(2+)的吸附

以天然土壤为吸附材料,处理水溶液中的Pb2+,研究3种土壤对水溶液中Pb2+的吸附过程并结合土壤的理化性质对吸附规律进行初步分析。结果表明,棕壤和钙层土对Pb2+的吸附能力远大于红壤,3种土壤对Pb2+的吸附动力学曲线与二次动力学方程有较好的拟合性;3种土壤吸附Pb2+的吸附等温线用Langmuir方程描述最为合适,其次是Temkin方程,再次是Frenudlich方程,钙层土对Pb2+的吸附受温度影响较为明显;由实验数据得出的反应热力学参数说明3种土壤对Pb2+的吸附是自发的吸热过程;Pb2+在饱和吸附的土壤表面覆盖率并不高;土壤对Pb2+的吸附能力受各种土壤理化性质的综合影响。     

纳米二硫化钼促进粪肠球菌中信息素诱导质粒介导的耐药基因接合转移

粪肠球菌是一种通常寄居在人和动物胃肠道中的机会致病菌,并广泛存在于环境中。其可通过基因的水平转移获得抗生素抗性。纳米二硫化钼(molybdenum disulfide, MoS_2)是一种新型的二维层状材料,有广泛的应用前景,但缺乏对纳米MoS_2完整的生物安全评价。本研究以粪肠球菌为接合模型,将纳米MoS_2加入接合体系中研究其对信息素诱导质粒pCF10接合转移的影响。研究发现,纳米MoS_2具有促进接合转移的作用,其中25 mg·L^(-1)的纳米MoS_2促进效果最明显,可以将接合频率提高5倍～8倍。因为纳米MoS_2良好的生物相容性对细胞膜通透性、细胞内活性氧水平和接合转移调控基因的表达都没有产生明显影响。纳米MoS_2具有吸附性能,而且又是片层状的结构,这使得其可以附着在细菌表面,促进细菌的聚集,进而促进pCF10质粒接合转移的发生。     

聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19