抗生素联合对反硝化细菌作用效果的确定方法

抗生素在地下水环境中被频繁检出，其对硝酸盐降解的反硝化作用产生不同程度影响已被多项研究证实，多种不同功能的抗生素联合作用越来越受到关注.本研究选取甘度反硝化细菌进行单一及联合药敏试验，探究了反硝化菌对喹诺酮类、四环素类、磺胺类、大环内酯类、林可霉素类抗生素的敏感性及抗生素的联合抑菌效果，对确定联合作用的方法进行了讨论.结果表明，微量肉汤稀释法与纸片扩散法测得反硝化细菌对单一抗生素的敏感性具有一致性，敏感性大小主要与抗生素的种类有关.在抗生素联合作用的试验中，纸片扩散法抑菌图形报告存在结果依赖于两圆盘之间的距离的问题，而微量肉汤稀释法存在结果解释方法及部分抑菌指数(FIC)标准不统一的问题.以棋盘法的实验结果为基础，通过比较单一与复合抗生素各孔中微生物差异确定抗生素作用关系，优化了微量肉汤稀释法.此外，进一步提出了微生物量测定法，解决了抗生素浓度设定的局限性问题.新方法通过拟合微生物生长曲线，可以更直观、更准确地解释复合抗生素之间的关系.本研究结果可为复合抗生素对水土环境中反硝化作用影响研究方法的选择和结果的确定提供参考.     

砷胁迫下石油烃降解菌的分离、鉴定及其降解特性

以湖北省某砷-石油烃复合污染场地的土壤为研究对象，分离纯化砷胁迫下石油烃降解菌，采用16S rDNA测序技术进行菌种鉴定，分析降解菌的生长特性与降解特征，验证降解菌对复合污染土壤的实际修复效果。结果表明：从耐As高效石油烃降解菌株系列中筛选出菌株JYZ-03,其鉴定结果为不动杆菌(Acinetobacter sp.);菌株JYZ-03最佳生长和降解条件为pH=7、温度30℃、盐度0.1%和初始接种量2%;此条件下菌株JYZ-03对石油烃的降解效率为84.05%,对石油烃各组分降解能力存在差异，难易程度表现为长链烷(C26—C38)>多环芳烃>支链烷烃>中长碳链烷烃(C11—C25),石油烃降解效果显著，具有较好的实际修复效果。该研究丰富了石油烃污染修复功能菌株库，可为复合污染场地修复提供更多选择。     

生物炭及其水溶组分促进水铁矿微生物还原

采用水稻秸秆在300,400和500℃热解温度下制备生物炭(BC),并从中提取生物炭水溶组分(DBC),结合微生物还原实验和傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射晶体衍射(XRD)、电子顺磁(EPR)等表征手段考察BC和DBC对Geobacter sulphurreducens PCA还原水铁矿的影响和作用机制.结果表明,400℃热解BC可使微生物异化铁还原的速率增加12倍,还原率最高,这是由于其含有最多的醌基、羧基基团,可以作为电子穿梭体促进电子转移.BC不能作为电子供体直接向微生物或水铁矿提供电子.DBC使水铁矿的长期微生物异化铁还原程度和初始还原速率分别增加了10倍和2倍以上.500℃热解DBC可以充当电子供体或者电子穿梭体,促进水铁矿的微生物还原,但是不能直接化学还原水铁矿.     

海洋溶解氧同位素的测量方法及其在长江口缺氧研究中的应用

海洋溶解氧及其同位素组成可有效示踪海洋氧循环过程中复杂的生物、化学和物理过程.海洋溶解氧的采集及提取过程需在严格的真空条件下进行，以避免大气中氧气带来的影响.本文详细阐述了利用特制的真空样品瓶采集海水，并在实验室真空管线上提取及纯化溶解气体的过程.纯化后的溶解气体在气体同位素质谱仪上测量，经过零点校正、质量干扰校正和空气标样校正后得到高精度的氧同位素和氧氩比数据.基于以上方法，本实验对长江口混合层海水及底层沉积物进行了呼吸作用暗培养.通过在不同的时间节点采集暗培养的海水，并测量其溶解氧同位素组成.基于实验结果，计算出长江口特征的水柱呼吸氧同位素分馏系数为-20.9‰，沉积物呼吸的氧同位素分馏系数为-8.8‰，二者具有明显的差异，可被用作区分及量化分析长江口不同耗氧机制的端元值.结合长江口原位采集的底层溶解氧的同位素组成，及本实验确定的水柱呼吸和沉积物呼吸的氧同位素分馏端元值，基于呼吸过程中氧同位素分馏的质量守恒，计算出长江口F6站位（126.00°E,30.60°N）水柱耗氧占比约为71%，沉积物耗氧的比例约为29%，说明发生在水柱中的生物呼吸作用为长江口F6站位的主要耗氧机制.     

生物基质对煤渣改良地下渗滤系统脱氮效果的影响

地下渗滤系统(SWIS)对硝化、反硝化过程调控不灵活,导致其对氮的去除效果不够理想。组建了两套SWIS装置(1#装置:65～80cm段没有生物基质;2~#装置:65～80cm段添加生物基质),对沿程氮素、硝化和反硝化作用强度及氮还原酶活性进行分析。结果表明,两套装置均表现为硝化反应主要发生在20～60cm段,反硝化反应主要发生在60～80cm段。2~#装置的反硝化作用明显强于1#装置,因此其TN去除率高于1~#装置。硝化作用强度随深度增加而递减,反硝化作用强度随深度增加而递增。硝酸盐还原酶(NAR)活性随深度的增加而逐渐减弱,亚硝酸盐还原酶(NIR)活性随深度的增加先减弱后又增强。主要原因是2~#装置中添加了干化污泥作为生物基质,为反硝化作用补充了碳源,增强了脱氮能力。     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生，通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况，建立大气压力波动模型并分析计算，同时建立火区内外压差100，750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应，在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律，以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动，封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化；密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性，内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释；密闭质量差的火区，内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响；火区氧浓度在2%~12%之间波动，以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性；火区内外压差较大时，氧浓度波动变化幅度更大，危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型，可有效地对矿井火区采取安全的防范措施，避免瓦斯爆炸事故发生。     

短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨

为维持短程硝化稳定,保证亚硝酸盐高效积累,需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数,以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为,Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低,对O_2,NO_2~-底物亲和性较好,适宜生长于低浓度环境中,是A~2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属;Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中,NOB主要处于污泥内部,由于缺乏O_2,NO_2~-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数,认为NOB的抑制策略包括:在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度;在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制;在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH_4~+-N,并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外,利用"饱食饥饿"效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化,保证短程硝化稳定运行。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、 Enterococcus faecalis-L2、 Lysinibacillus-L3、 Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH=7.0,30℃,转速150 r·min~(-1)时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L~(-1)的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

MIL-101前体制备多孔铁碳材料构建高效异相电芬顿体系

通过水热法合成MIL-101(Fe)材料,并在N2氛围中进行高温碳化制备多孔铁碳(N-MIL-FeC)电极材料,探究其电催化氧还原性能及阴极电芬顿降解模拟染料废水性能。将制备的N-MIL-FeC材料进行电催化氧还原反应(ORR)性能测试,结果表明,Fe/H_2BDC摩尔比为2∶1,碳化温度为900℃,N-MIL-FeC材料CV扫描所得图形峰电位最小且峰电流最高,具有最优的ORR催化活性。在此基础上,将最佳条件下制得的N-MIL-FeC负载在碳纸上制成催化阴极应用于电芬顿反应催化降解模拟染料废水RhB。在催化剂负载量为1.5 mg·cm~(-2),pH为7条件下,浓度10 mg·L~(-1)的RhB溶液经过70 min降解率达到99%以上。通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试证明羟基自由基(·OH)是参与催化降解反应的主要活性中间体。以MIL-101(Fe)为前驱体制备的多孔铁碳材料性能较好,有一定的应用前景。     

吃饱和吃好语境对我国耕地保护的启示

人民日益增长的美好生活需要已然对粮食产出提出更高要求,综合辨析吃饱和吃好理念,运用理论分析、GM模型对耕地保护目标进行数理预判,为面向2035年美丽中国背景下耕地保护与粮食安全战略提供决策依据.结果表明:(1)在理论假设的完全理想状态下,仅解决吃饱需要的耕地数量为1.18亿hm2,实现全面吃好需要的耕地数量为1.43亿hm2,现有的耕地存量还难以满足该需求;兼顾"吃饱+吃好"双重情境下新时期耕地保有量区间为1.25×108～1.38×108hm2.(2)吃饱和吃好作为中国语境下粮食安全的核心问题,是对国民需求、社会发展、耕地资源形成的自组织系统在时空跃迁过程中的整体性把握.(3)从粮食质量需求视角,到2030年我国人口高峰年,耕地需求仍有不足风险.实施最严格的耕地保护制度仍是我国必须坚守的基本国策,确保耕地质量的"纯洁性"将成为耕地保护转型的重要方向.