微生物和酶在降解环境有机污染物中的应用

介绍了生物修复有机污染的土壤和水体的研究进展,对微生物和酶处理的技术进行了详细讨论。降解有机物的微生物以白腐真菌为代表,可有效降解多环芳烃;降解有机物的酶以过氧化物酶和水解酶为代表,分别能够降解芳香族化合物和有机农药。     

有机物对亚硝化颗粒污泥中功能菌活性的影响

为探明易降解有机物短期冲击对全自养亚硝化颗粒污泥(PNG)中不同功能菌活性的影响,本研究采用多批次连续实验,系统考察了PNG在有机物胁迫与恢复阶段,氮素转化性能与溶解氧(DO)利用情况的演化规律.结果表明,基质C/N比越高,亚硝态氮比累积速率[q(NO-2-N)]的降幅就越大.期间,异养菌(He B)活性的增强,加快了PNG对DO的消耗速率,使得氧亲和力较差的亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性得到了有效抑制.当重新采用无机碳源配水时,q(NO-2-N)数值明显增大,同时He B与NOB的活性均处于较低水平.因此,易降解有机物对全自养PNG系统的冲击具有一定可逆性,该过程有助于巩固氨氧化菌(AOB)的相对优势,提升亚硝化反应的稳定性.     

Carbon sequestration and soil microbes in purple paddy soil as affected by long-term fertilization

Soil organic carbon (SOC) sequestration impacts on food security and climate change and may be affected by soil microbes in fertilized croplands. A 12-year field experiment under the rice–wheat system was used to evaluate the effect of the long-term fertilization on the SOC accumulation, culturable soil microbes, and their interaction in purple paddy soil. Results showed that varied fertilizations resulted in a significant increase of the SOC content and stock in the plow layer, as well as rise in populations of major soil microbes, including bacteria, actinomycetes, and fungi compared with no fertilization. Soil with combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment (pig manure or rice straw return) on average had the highest organic carbon content and stock, amounts of bacteria, actinomycetes, and fungi, which were 7.8%, 5.8%, 75.8%, 130.5%, and 16.2% higher than the NPK fertilization alone. Fertilization differentially altered populations of the functional anaerobic bacteria in paddy soil. With the combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment, soil displayed higher amounts of anaerobic cellulolytic bacteria, anaerobic fermentative bacteria, hydrogen-producing acetogen, methanogenic bacteria, denitrifying bacteria, and sulphate-reducing bacteria than that with the NPK fertilization alone or no fertilization. Populations of all three major soil microbes showed significantly positive correlations with the SOC content, indicating their interaction was of mutual promotion. Data suggest that the combined application of the NPK fertilizer with organic amendment especially by the rice straw return is recommended to sustain the soil biological fertility and mitigate the emission of the greenhouse gas by the SOC sequestration in purple paddy soil.     

北京市居家空气微生物粒径及分布特征研究

室内外空气微生物对人们健康的危害不仅与微生物的种类和浓度有关,而且还与微生物粒子的大小及粒径分布特征密切相关,并且不同粒径的空气微生物对人们健康影响的作用机制不同.在北京市不同方向选取31户有1～10岁儿童的家庭进行空气微生物取样,系统研究了室内家庭空气微生物粒径及分布特征.结果表明,室内空气细菌和真菌粒径分布特征不随家庭环境、季节特征、儿童性别、房屋结构的变化而变化,但空气细菌和真菌的粒径分布特征不同.总体上空气细菌和真菌粒径均呈对数正态分布,但空气细菌粒子百分比从Ⅰ级(>8.2μm)到Ⅴ级(1.0～2.0μm)逐渐增加,Ⅵ级(<1.0μm)细菌粒子百分比急剧下降,最高值出现在Ⅴ级,而空气真菌粒径百分比从Ⅰ级～Ⅳ级(2.0～3.5μm)逐渐增加,而后从Ⅳ级～Ⅵ级真菌粒径百分比急剧下降,最高值出现在Ⅳ级.不同优势真菌属的粒径分布也不相同,枝孢属、青霉属和曲霉属呈对数正态分布,最高值出现在Ⅳ级,而链格孢属为偏态分布,最高值出现在Ⅱ级(5.0～10.4μm).室内空气细菌的中值直径明显大于空气真菌,1 a中空气细菌和真菌春、夏、秋季的粒径明显大于冬季.     

污水处理厂尾水细菌群落结构分析

城市尾水中含有大量的微生物,其中相当一部分为病原菌,其排入自然水体后给附近人群造成健康威胁.本研究采用建立16S rDNA克隆文库和PCR-RLFP技术对尾水的细菌群落结构进行分析,结果表明尾水中有59种细菌分别属于11个纲,其中44种细菌属于Proteobacteria门,约占85%(其中β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria纲占绝对优势),7种细菌属于Clostridia纲占7.2%,而Actinobacteria、Bacteroidia、Gloeobacteria、Nitrospira、Planctomycetacia这5个纲的细菌所占数量都低于4%,尾水中的细菌大多来源于污水处理过程,因此各地区应该根据受纳水体的特点和净化能力选择合适的污水处理工艺;59种细菌中Legionella spp.占10%以上,其导致的退伍军人症可能成为尾水排放对附近人群健康的最大威胁,另外尾水中一些细菌能代谢次氯酸盐对氯气有一定抵抗能力,所以在选择消毒措施时应该选用氯气消毒与其他消毒工艺的组合;本研究中粪大肠杆菌、大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺菌属、霍乱弧菌等致病菌在尾水中均未检出,因此对这些致病菌进行研究需要选择针对性更强的方法.     

生物强化修复石油污染土壤

筛选高效石油降解菌,考察菌株的降解性能及降解机理,进行花盆模拟高效外源菌强化修复石油污染土壤实验,在降解后期添加激活剂H2O2以及木屑来试图改善微生物的修复环境,减缓微生物的衰亡,并考察修复效果。结果表明,菌株L-1的降解效果较好,其对pH和温度有较大范围的适应性,能分泌较多的表面活性物质,细胞疏水性较强。将其应用于土壤修复中,经过50 d的修复,石油残留率达到50.6%左右,生物强化比自然修复残留率降低了8%左右。在第45天添加激活剂能有效改善修复效果,70 d时添加外源菌的土样最小石油残留率达到37.9%。     

沸石联合微生物固定化去除微污染水体中氨氮的研究

将沸石联合经过驯化的活性污泥微生物固定化,通过静态实验.考察了不同粒径沸石及不同组分固定化方法对沸石联合微生物固定化去除氨氮的影响;通过动态实验,考察了沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮的机制.结果表明,活性污泥经过16 d的驯化,氨氮去除率为90%以上;沸石吸附氨氮为快速吸附,粒径<0.5 mm的沸石的吸附容量明显大于其他粒径的沸石;不同组分固定化小球对氨氮的去除效率不同,各组分均有贡献,吸附容量依次为:沸石固定化小球>沸石联合微生物固定化小球>微生物固定化小球;沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮可分为4个阶段,即沸石吸附阶段、吸附饱和及微生物适应阶段、硝化作用明显加强和沸石部分再生阶段、微生物作用良好和沸石进一步再生阶段,最终沸石吸附与生物再生处于良好的动态平衡中,氨氮去除率达到60%左右.     

垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布研究

为了了解垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布规律,在北京市某垃圾卫生填埋场填埋区、渗滤液处理区、生活区分别选定监测点,利用安德森六级微生物采样器,对填埋场空气微生物进行了系统的定点取样、测定和分析。研究结果表明，空气细菌粒径分布均为第Ⅰ级(>8.2 μm)最高,填埋区空气细菌粒径呈偏态分布,渗滤液处理区、生活区分别在第Ⅳ级和第Ⅲ级出现第2个峰值。携带细菌的可吸入微粒在渗滤液处理区比例最大。空气真菌与放线菌均在第Ⅳ级分布最高,携带真菌和放线菌的可吸入粒子的比例显著大于细菌(P<0.05)。填埋区不同作业时段空气微生物粒径在各级分布比例基本一致。填埋区细菌气溶胶中值直径为5.7 μm,渗滤液处理区为3.7 μm,生活区为5.3 μm，显著大于真菌气溶胶和放线菌气溶胶的中值直径(P<0.05)。     

脂肪酰基氨基酸对矿物润滑油生物降解性的影响研究

通过生物降解试验研究了N-月桂酰基谷氨酸、N-月桂酰基甘氨酸、N-月桂酰基丙氨酸和N-油酰基甘氨酸4种脂肪酰基氨基酸对HVI 350矿物润滑油生物降解性的影响，采用高倍电子显微镜分析了生物降解过程中微生物数量和形态变化。结果表明，在矿物润滑油中添加少量脂肪酰基氨基酸后，矿物润滑油的生物降解性能明显改善，且生物降解过程中微生物数量增多、形态发生变化，这可能是脂肪酰基氨基酸增加了微生物的营养，且具有表面活性，有利于细胞的吸收，从而促进了矿物润滑油生物降解。     

磁性载体生物膜反应器处理生活污水的试验研究

选取天然多孔矿物-浮石、网络状塑料外壳、磁铁为材料,开发出一种新型磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行废水处理试验,结果表明:该磁性载体生物膜反应器在载体的挂膜性能及主要污染物去除功能上均优于非磁性载体生物膜反应器.磁性载体可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则需8d,磁性载体生物膜反应器对COD、NH+ 4-N的去除率比非载体生物膜反应器分别高出5%和20%左右.在载体中心磁场强度为200Gs,水中溶解氧DO为2.0~3.5mg/L,水力停留时间HRT为5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水中COD稳定在20mg/L左右, NH4+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右,出水总氮为15mg/L,去除率在50%以上.实验结果还表明:连续运行60d后,磁性载体反应器内的生物膜量和悬浮污泥量仅为非磁性载体反应器的70%,说明磁场的存在有利于污泥减量化.磁载体生物膜反应器中载体外表面附着污泥及生物膜的SOUR值均大于非磁载体生物膜反应器,表明一定的磁场强度可以提高微生物活性.