质粒pJP4水平转移介导生物膜系统强化降解2,4-D效应

以携带质粒pJP4[其上含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解功能的基因簇(tfd)]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)为供体菌,以生物膜系统为对象,通过半连续流实验研究了质粒pJP4水平转移介导基因强化降解2,4-D效应,考察了目标基因在系统中存在状况及基因强化对系统菌群结构的影响.结果表明,以2,4-D(初始浓度为170 mg/L±10 mg/L)为唯一碳源,向生物膜系统加入携pJP4质粒的基因工程菌对2,4-D的降解具有促进作用,运行初期,促进作用较弱,随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强,基因强化系统较对照系统对2,4-D的平均降解速率之差达13.3 mg/(L.h).通过对基因强化系统功能基因片段tfdB基因及报告基因gfp的跟踪检测,证实了在pJP4质粒介导下生物膜系统基因水平转移的发生.PCR-DGGE结果表明基因强化的生物膜系统较对照系统在受到2,4-D冲击条件下保持了相对更加稳定的菌群结构.     

不同系统pJP4质粒介导基因强化降解2,4-D效应研究

以携带pJP4质粒的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443∷gfp2x(pJP4∷dsRed)为供体菌,考察了pJP4质粒在4种纯菌中的转移效应;并分别针对活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统,通过实验室小试实验考察了该基因工程菌对不同系统目标污染物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的强化降解效应.结果表明,该基因工程菌中的pJP4质粒能够以广泛的微生物细胞为受体菌发生水平转移;向活性污泥、生物膜、颗粒污泥和河流沉积物系统加入一定量的基因工程菌,对2,4-D的降解都能够产生明显的促进作用.对于活性污泥系统（2,4-D初始浓度为450 mg/L）,强化与对照系统反应143.5　h时2,4-D去除率分别为66％和54％;对于生物膜系统（2,4-D初始浓度为180　mg/L）,强化与对照系统在反应113　h时对其去除率分别为99％和61％;对于颗粒污泥系统（2,4-D初始浓度为160　mg/L）,强化系统2,4-D在62　h接近完全去除,而对照系统66　h去除率仅为26％;对于沉积物系统（2,4-D初始浓度为2　mg/L）,强化与对照系统344　h去除率分别为93％和69％.激光共聚集扫描显微（CLSM）分析揭示并证实了不同基因强化系统接合子的形成与存在.     

接合子细胞强化对生物反应器降解2，4-D效应研究

研究了接合性质粒pJP4在2株纯菌E．coliDH5α、Alcaligenes sp．及好氧颗粒污泥混合菌群中的水平转移情况,并以获得pJP4质粒的接合子Alcaligenes sp．：：pJP4为强化菌种,考察了接合子细胞强化对好氧颗粒反应器和生物膜反应器中难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除效应．结...     

1株2,4-D降解菌的gfp标记及其在废水生物处理系统中的检测方法

通过mini-Tn7转座子系统将绿色荧光蛋白基因(gfp)插入到2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解菌Achromobacter sp.的染色体上,考察了标记前后该菌株的生长、发光及降解污染物特性,并探讨了将其投加到不同废水生物处理系统(活性污泥和颗粒污泥系统)后的定量检测方法.结果表明,Achromobacter sp.标记前后生长和降解2,4-D特性基本不变,在103～112 h内可将初始浓度约为100 mg/L的2,4-D完全降解.标记后菌株在生长和降解2,4-D过程中都能够稳定表达绿色荧光,降解过程荧光强度/D600稳定在4 500左右.向活性污泥系统投加该标记菌,可通过直接测定混合液荧光强度对该标记菌进行定量检测,在标记菌质量分数为0～75%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.995 2).向颗粒污泥系统投加该标记菌,需要对混合液破碎均质化处理后测定荧光强度,在标记菌质量分数为0～42%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.980 1).基于Tn7插入gfp的标记方法可以用来跟踪检测生物处理系统中的特异微生物.     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

固定化氯酚降解菌强化SBR系统治理氯酚废水

将降解2,4-二氯酚(简2,4-DCP)的高效菌群固定化后,投加到序批间歇式生物反应器中(即SBR系统),研究了强化投菌对系统去除2,4-DCP的影响,并比较了强化系统中投加的高效菌和固有菌在不同运行阶段对2,4-DCP的降解作用.结果表明,投加高效菌种能够缩短SBR系统处理2,4-DCP的启动时间,增强其耐负荷冲击的能力,不加固定化菌的对照系统可耐受66mg/L2,4-DCP负荷冲击,而以1.85%, 3.71%,5.56%和9.28%高效菌的强化SBR系统则可分别耐受166,250,250,250mg/L的2,4-DCP负荷冲击.SBR强化系统运行初期对2,4-DCP的去除主要靠固定化高效菌的作用,运行一个月后,固有菌和投加菌对2,4-DCP都具有很强的降解作用.     

高效复合菌对多菌灵的生物降解

将多菌灵降解菌Alcaligenes sp.和Rhodococcua sp.(编号为A和R)按不同比例进行复配,并采用三波长校正法和HPLC法测定不同复配降解体系中多菌灵的残留量,比较了纯培养和复合菌群对多菌灵的降解效果,最后对高效复合菌的降解条件进行了优化.试验结果表明,得到的高效降解复合菌群AR5(A∶R复配比例1...     

4-氯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响研究

采用生物强化技术降解废水中的难降解有机物 2 ,4 二氯酚 (简称 2 ,4 DCP) ,研究了不同浓度的 4 氯酚 (简称 4 MCP)存在对 2 ,4 DCP降解的影响 ,并通过半连续流实验研究了 4 MCP长期存在下 ,强化系统中 2 ,4 DCP和 4 MCP降解速率的变化趋势 .结果表明 ,第 1次半连续流实验中 ,4 MCP浓度为 5、10、2 0及 30mg L时 ,都会对强化系统中 2 ,4 DCP的降解速率产生一定的抑制作用 ,而且抑制作用随着 4 MCP浓度的增加而增强 .随着半连续流实验次数的增加 ,4 MCP对 2 ,4 DCP降解的抑制作用减弱甚至消失 ,共基质时 2 ,4 DCP的降解速率反而比其单基质半连续流运行时快 .4 MCP与 2 ,4 DCP共基质存在时 ,2 ,4 DCP优先被微生物利用 ,此后 4 MCP才被降解 ,表现出两阶段降解的现象 .     

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器(CAS)受到2,4-二氯酚(2,4-DCP)间歇性负荷冲击时,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化.结果表明,投加5%和15% 2,4-DCP复合高效菌的强化CAS系统,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高.当系统受到间歇性2,4-DCP负荷冲击[110.37～171.60 mg/(L·d)]时,对于单次投菌后前30日内发生的间歇性负荷冲击,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果;在无2,4-DCP存在的情况下连续运行70d,当系统再次受到2,4-DCP负荷冲击时,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定,因此有必要再次投加高效菌.     

2,4-二氯苯氧乙酸的好氧生物降解

从北京市某污水处理厂二级生物滤池活性污泥中,通过选择性富集培养、污泥驯化、划线分离及纯化,筛选出一株能够以2,4-D为唯一碳源的好氧降解菌。根据单因素试验法探究了2,4-D初始浓度、温度、初始pH、接种量对菌株降解效果的影响,并模拟了反应动力学。结果表明,在2,4-D的初始浓度为100μg/L,温度为30℃,pH值为7.0,接种量为4%时,反应72 h后2,4-D的降解率最高,可达到98.77%。菌株对2,4-D的降解符合二级降解动力学,以期为2,4-D的生物降解提供技术支持。     

固定化菌种处理腈纶废水中2,6-二叔丁基酚研究

研究用海藻酸钙包埋固定降解菌种(Alcaligenessp.),用于降解腈纶废水中的2,6-二叔丁基酚。与菌悬液相比菌种固定化包埋后,降解底物2,6-DTBP的能力大大提高。并且在活性污泥处理系统中加入固定化的包埋颗粒,其对底物的生物降解率可从35%提高到60%。扫描电镜观察到菌种在海藻酸钙包埋载体中能良好地生长。     

固定化菌种降解2,6-二叔丁基酚的研究

用前期研究中获得的2,6二叔丁基酚(简2,6DTBP)降解菌(Aeromonassp.),进行了对2,6二叔丁基酚的降解性能等研究。结果表明菌株经固定化包埋后,降解底物2,6DTBP的能力大大提高。在100.0mg/L的初始浓度下其降解率在12d可达到81%。通过对固定化菌株的降解反应过程的动力学分析,其对底物的降解反应符合一级动力学特征,当2,6DTBP初始浓度为100mg/L时,固定化菌种其动力学常数为0.1232,半衰期为5.63day。扫描电镜观察到菌种在海藻酸钙包埋载体中能良好地生长和繁殖。     

SBR系统中投加三氯化铁辅助除磷试验研究

文章研究了向SBR系统中投加混凝剂三氯化铁对活性污泥系统的影响。试验结果表明:投加三氯化铁辅助除磷效果较好,但对COD和氮的去除有不利影响,且随投加期延长,不利影响加剧。PLFAs法测定结果证实了三氯化铁对活性污泥中微生物产生了毒害作用,污泥微生物群落的总生物量减少,但微生物群落结构基本没变化。     

PCR-DGGE技术在城市污水化学生物絮凝处理中的特点

通过PCR-DGGE等分子生物学技术可以不经过常规培养直接从活性污泥和生物膜样品中提取DNA,对16Sr DNA V3区进行PCR扩增,结合DGGE(变性梯度凝胶电泳),从而分析活性污泥与生物膜中微生物种群结构.研究证实,活性污泥培养前后微生物种群结构发生很大的改变.同时对2种污水处理工艺中微生物种群结构进行了对比研究,对同一反应器不同位置微生物分布以及不同工况下的微生物种群结构进行了初步探讨.测定了活性污泥中部分菌种的16S rDNA V3区片段序列,通过NCBI(美国国立生物技术信息中心)基因库比对,初步确定细菌的属.结果显示,PCR-DGGE结合测序技术是一种完全可行的快速进行环境学样品微生物研究的分析方法.     

降解三苯类复合微生物菌剂的制备及性能

将驯化后具备高效降解三苯类物质能力的活性污泥作为种泥,在特定的载体上发酵扩大培养,制成复合微生物菌剂.菌剂中的有效活菌数＞109CFU/g,含水量＜5%,可替代活性污泥直接投加,具有同驯化的活性污泥相当的降解性能.分别考察了pH值、烘干温度和载体比例对菌剂降解性能的影响,获得了菌剂制备的最佳工艺条件:pH值9.0,烘干温度35℃,麦麸:纤维素:稳定剂比例为85%:10%:5%.该菌剂具有较好的稳定性,可在4℃稳定保存3个月,仍保持对三苯类物质较高的去除效率,相对活性污泥更适合保存.