人工快速渗滤池微生物活性的研究

基于微生物活性测定方法,研究了人工快速渗滤池中各层中微生物数量、酶活性、硝化作用、反硝化作用和呼吸作用强度.结果表明,好氧细菌在数量上占绝对优势;各种微生物大都呈现出从表层到底层数量逐渐减少的规律;0～20cm砂层的脲酶、脱氢酶和磷酸酶活性明显高于其他层;在快渗池内,氮转化以硝化作用为主,反硝化作用比较弱;渗滤池上部呼吸作用明显强于中下部,与微生物的分布呈正相关.     

复合垂直流构建湿地基质微生物类群及酶活性的空间分布

对构建湿地基质微生物类群数目及酶活性的空间分布特点进行了研究，为进一步深入研究构建湿地净化污水的机制提供了可能，研究表明：（1）不同月份构建湿地基质的微生物类群目是不相同的。（2）基层不同层次之间其微生物类群数目不相同，上层数目较中下层多，最多几乎达三个数量级，（3）下行流池中的微生物类群数目较上行流池多。（4）下行流池中的脲酶活性较上行流池高，且上层高于中下层。（5）上行流池中的磷酸酶活性较下行流池为高。     

复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要. 运用两组IVCW(复合垂直流人工湿地)分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异. 结果表明:处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8~4.6、7.9~10.3、19.3~41.7和4.5~10.8倍. 处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4~5.3倍(下行流)和1.3~3.9倍(上行流),而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异. IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高. 两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.      

人工湿地基质中酶活性和细菌生理群的时空动态特征

对复合垂直流人工湿地基质中6种酶酶活性和5种细菌生理类群数量进行了测定.结果表明各种酶酶活性在不同月份存在显著差异(p<0.05):纤维素酶、蛋白酶和磷酸酶在6月、9月和12月时都表现出较高的酶活性,并且都显著地高于3月的酶活性;β-葡萄糖苷酶在6月时酶活性显著地高于其它月;而脲酶活性在9月和12月时极显著地高于3月和6月(p<0.01);脱氢酶酶活性在6月和12月时明显高于3月和9月.相比较而言,6种酶酶活性的空间特征较为一致,下行流池酶活性显著高于上行流池活性(p<0.05),并且随着基质层深度的增加,酶活性亦相对递减.细菌生理类群数量在6月和9月达到高峰,并且所反映出来的空间规律与酶活性有一致性.     

地下滴灌对番茄根际微区氮循环微生物量及土壤N2O排放的调控机制

为探明地下滴灌对番茄根际微区氮循环微生物及土壤N₂O排放的影响,采用静态暗箱原位采集法,研究了不同滴灌管埋深（0、10、20、30 cm,依次记为CK、S10、S20、S30处理）对番茄根区土壤水分、养分、根系形态、微生物及N₂O排放的影响.结果表明:S10处理可提高10~20 cm土壤含水率,其土壤NO₃--N含量、DOC（溶解性有机碳）含量、根系分叉数、开花坐果期反硝化菌数量、果实成熟期亚硝化菌和反硝化菌数量分别为CK处理的2.02、1.49、1.85、3.81、2.11和3.75倍（P < 0.05）,且0~20 cm土壤孔隙度较CK处理增加了10.72%（P < 0.05）,N₂O排放量为CK处理的1.99倍（P < 0.05）.S20处理显著提高了20~30 cm土壤含水率,其土壤NO₃--N含量、DOC含量、根系分叉数、开花坐果期反硝化菌数量、果实成熟期亚硝化菌和反硝化菌数量分别为CK处理的2.66、1.38、2.77、6.0、5.56和12.50倍（P < 0.05）,且0~20 cm土壤孔隙度较CK处理增加了22.32%（P < 0.05）,N₂O排放量为CK处理的2.24倍.S30处理形成0~20 cm土壤“干层”和20~40 cm土壤“湿层”,土壤NO₃--N含量、根系分叉数、开花坐果期亚硝化细菌和反硝化细菌数量分别为CK处理的1.66、2.22、2.00和1.80倍（P < 0.05）,但DOC含量、0~20 cm土壤孔隙度、反硝化细菌数量等显著低于S20处理（P < 0.05）,N₂O排放量与CK处理无显著差异（P < 0.05）.地下滴灌方式下土壤N₂O排放主要为反硝化作用,不同滴灌管埋深形成的土壤水分分布会影响根系分叉数和0~20 cm土壤孔隙度,调节NO₃--N和DOC含量、亚硝化细菌和反硝化细菌生物量,影响“根系-土壤-微生物”的交互作用和N₂O排放量.S10、S20处理下根区环境利于增强“根系-土壤-微生物”的交互作用、促进反硝化作用和N₂O排放,S30处理相对会减弱“根系-土壤-微生物”的交互作用、抑制N₂O排放.研究显示,地下滴灌管埋深（土壤供水位置）通过调节根际微区土壤环境,改变氮循环微生物组成,进而影响“根系-土壤-微生物”的交互作用效应和土壤N₂O排放量.      

复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用

研究了复合垂直流人工湿地各基质层的硝化与反硝化菌数量以及硝化与反硝化作用强度.结果表明,基质中硝化菌数量为7.5×10³～1.1×10⁵MPN·g^-1,反硝化菌数量为7.5×10⁶～1.1×10⁷ MPN·g^-1.硝化作用强度为0.01～6.35μg·(g·d)^-1,反硝化作用强度为3.37～4.19μg·(g·d)^-1.沿水流方向硝化菌数量和硝化作用强度明显降低,其变化趋势呈显著正相关(r=0.9661,p＜0.001).反硝化菌数量和反硝化作用强度比较稳定,沿水流方向略有上升,其变化趋势呈显著正相关(r=0.7722,p＜0.025).沿水流方向,硝化作用与反硝化作用强度变化呈显著负相关(r=-0.9776,p＜0.001),这与人工湿地的溶氧状况和污水中氨氮含量较高相一致.     

科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中土壤微生物学特征比较

通过对科尔沁沙地和浑善达克沙地流动沙丘中0～10 cm和>10～20 cm层土壤中微生物数量和生物量碳的比较表明:土壤微生物三大类群(细菌、放线菌和真菌)数量和微生物生物量碳均表现为浑善达克沙地 > 科尔沁沙地,其中两大沙地真菌数量差异显著,细菌和放线菌数量差异不显著,微生物生物量碳差异显著;两大沙地土壤微生物数量和生物量碳在不同土壤层次均表现为>10～20 cm 层高于 0～10 cm层,其中微生物三大类群数量差异均不显著,微生物生物量碳差异显著. 土壤性质的差异导致两大沙地流动沙丘中微生物数量和生物量碳略有不同. 细菌和真菌数量与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关,与土壤水分含量和pH呈显著负相关,微生物生物量碳与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关. 两大沙地土壤微生物与土壤养分的层化比率均小于1,科尔沁沙地中微生物数量、生物量碳和土壤养分的层化比率均大于浑善达克沙地,可以推断两大沙地的流动沙丘处于退化状态,而且浑善达克沙地退化速度更快.      

污水对红树林人工湿地硝化和反硝化作用研究

通过对红树林人工湿地小试系统在城市生活污水处理和自来水处理下的硝化作用和反硝化作用强度的研究,探讨污水排放对红树林人工湿地的硝化和反硝化作用的影响以及硝化和反硝化作用在不同红树植物、基质不同深度的变化规律。结果表明:红树林人工湿地可同时进行硝化和反硝化作用,硝化、反硝化作用分别与硝化、反硝化菌的数目呈显著正相关,污水排放会极显著增加基质的硝化和反硝化作用。不同深度的硝化、反硝化作用不同,基质上层(0~10 cm)的硝化作用能力极显著高于下层(10~20 cm),反硝化作用刚好相反,但差异不显著。有红树植物人工湿地的硝化、反硝化作用要强于无植物系统,不同植物人工湿地系统的硝化作用强弱依次是:秋茄桐花树海桑,差异不显著,反硝化作用强弱顺序刚好相反,但差异显著。相关性分析表明,硝化、反硝化作用与基质有机质、盐度及p H值显著相关。     

构建湿地基质微生物与净化效果及相关分析

 利用平皿计数法和其他传统方法,研究了复合垂直流构建湿地基质微生物数量的季节变化以及它们与污水净化效果的相关性.结果表明,不同月份复合垂直流构建湿地基质中的微生物数量也不相同;构建湿地净化污水的过程中,下行流池发挥了主要作用;构建湿地基质中微生物数量与污水中的KN以及COD_Cr的去除率存在显著相关性,说明微生物的活动是它们去除的主要途径;构建湿地基质中的微生物数量与TSS以及TP的去除率没有明显的相关性,这说明TSS和TP的去除有其他途径.本研究为进一步利用构建湿地处理污水提供了依据.     

旅游对张家界国家森林公园土壤酶及微生物作用强度的影响

为了探明旅游对张家界国家森林公园土壤生物性状的影响,为保护土壤生态平衡,合理开发生态旅游提供理论依据,进行了旅游人为踩踏对土壤酶及微生物作用强度的影响研究。结果表明:背景区土壤的酶活性>缓冲区土壤的酶活性>活动区土壤的酶活性。背景区土壤的氨化作用强度与微生物活度>缓冲区土壤的氨化作用强度与微生物活度>活动区土壤的氨化作用强度与微生物活度,而硝化作用强度的变化则正相反。旅游显著影响了0～5cm土壤的酶活性及微生物作用强度;在5～15cm土壤和15～25cm土壤层中,背景区和缓冲区的酶活性和微生物作用强度差异不显著,而与活动区的差异显著。有机质分解相关的微生物氨化作用强度、纤维素酶活性、木聚糖酶活性、蛋白酶活性的影响主要是由于土壤有机质的投入减少而造成,而硝化作用强度则主要与踩踏引起的土壤板结造成亚硝酸盐的积累有关,踩踏严重,硝化作用强度大。不同土壤层的微生物作用强度及酶活性强弱是:0～5cm土壤>5～15cm土壤>15～25cm土壤。张家界国家森林公园土壤微生物作用强度及酶活性受到了人为踩踏的破坏,生态系统抵御外界干扰的能力也受到了旅游活动的破坏。     

磁场强化曝气生物滤池处理高浓度氨氮废水的研究

本研究采用普通陶粒、普通陶粒外加静态磁场（50 mT）和磁性陶粒（2.5 mT和5 mT）曝气生物滤池处理高浓度氨氮废水,对比研究了不同类型和强度的磁场强化下曝气生物滤池的硝化反硝化效果,并通过分子生物学手段系统分析了磁场强化硝化反硝化的微生物学机理.结果表明,随着氨氮浓度增加,磁场强化下曝气生物滤池硝化反硝化效果显著高于普通陶粒曝气生物滤池.当氨氮浓度提高到400 mg·L^-1时,磁场强化曝气生物滤池（磁性陶粒和外加静态磁场）的氨氮去除率大于97%,高于普通陶粒曝气生物滤池的氨氮去除率（88%）;磁场强度为2.5 mT的磁性陶粒曝气生物滤池的总氮去除率达到67%,显著高于其他3个曝气生物滤池（p<0.05）（分别为55%、54%和55%）.分子生物学检测结果表明,2.5 mT磁场强度的磁性陶粒上生物膜的硝化反硝化酶活性和功能基因丰度大幅提高,硝化反硝化细菌的丰度及多样性显著增加.     

旱地土壤反硝化厌氧甲烷氧化菌的垂向分布特性与活性分析

在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体将甲烷氧化的反硝化厌氧甲烷氧化反应(nitrite-dependent anaerobic methane-oxidizing,n-damo)的发现,彻底颠覆了人们对甲烷循环的传统理解.通过分子生物学方法及13C和15N稳定同位素示踪技术,对河北省北澧河附近的旱地农田土壤(0~1 m)中n-damo菌的群落结构、丰度和活性进行了研究,深入探究了n-damo菌的亚硝酸盐底物来源.结果显示,n-damo菌更多存在于旱地浅层土壤中,并且随季节变化分布在不同深度的土壤中.针对其pmo A基因的系统发育分析显示,旱地土壤中n-damo菌的群落结构具有明显的空间异质性,来自土壤0~20 cm和40~60 cm土层的序列完全分开,处于系统发育树不同分枝.针对其16S rRNA基因的实时荧光定量PCR结果显示,n-damo菌丰度随土壤深度的增加而降低,夏季丰度(1.44×10~4~1.02×10~5copies·g~(-1))低于冬季(3.66×104~2.67×105copies·g-1).在浅层土壤(0~20 cm)中,硝化反应和反硝化反应共同为n-damo菌提供亚硝酸盐底物来源;而在深层土壤(60~80 cm)中,亚硝酸盐底物主要来源于硝化反应.n-damo菌的活性(0.18 nmol·g~(-1)·d~(-1),以CO_2计)只能在夏季表层土壤(0~20 cm)中检测到,其余深度均未检测到其活性.在旱地农田土壤中,反硝化厌氧甲烷氧化菌对农田碳循环的影响可能不大.     

Determination of respiration, gross nitrification and denitrification in soil profile using BaPS system

A facility of BaPS （Barometric Process Separation） was used to determine soil respiration, gross nitrification and denitrification in a winter wheat field with depths of 0-7, 7--14 and 14-21 cm. N2O production was determined by a gas chromatograph. Crop root mass and relevant soil parameters were measured. Results showed that soil respiration and gross nitrification decreased with the increase of soil depth, while denitrification did not change significantly. In comparison with no-plowing plot, soil respiration increased significantly in plowing plot, especially in the surface soil of 0-7 cm, while gross nitrification and denitrification rates were not affected by plowing. Cropping practice in previous season was found to affect soil gross nitrification in the following wheat-growing season. Higher gross nitrification rate occurred in the filed plot with preceding crop of rice compared with that of maize for all the three depths of 0-7, 7-14 and 14-21 cm. A further investigation indicated that the nitrification for all the cases accounted for about 76% of the total nitrogen transformation processes of nitrification and denitrification and the N2O production correlated with nitrification significantly, suggesting that nitrification is a key process of soil N2O production in the wheat field. In addition, the variations of soil respiration and gross nitrification were exponentially dependent on root mass （p〈0.00l）.     

覆膜与降雨类型对土壤水分及NO3--N淋失的影响

在丹江口库区青塘河五龙池小流域,以黄棕壤横垄种植玉米为例,设置覆膜与无覆膜两种处理,采用田间小区实验研究覆膜与降雨类型对0~30 cm土壤水分和NO-3-N淋失的影响.结果表明:两处理土壤含水量均随土层加深而增加,与无覆膜相比覆膜可降低0~10、10~20、20~30cm土层中的含水量.不同降雨类型对覆膜土壤含水量的影响有区别,小雨时3层土壤间差异显著,含水量随土层加深急剧增加;中雨时10~20cm比0~10 cm、20~30 cm比10~20 cm分别高50.80%、6.62%,0~10 cm土壤含水量显著低于10~20 cm和20~30 cm;暴雨时含水量随土层加深增幅变小;覆膜土壤土层越深土壤含水量受降雨的影响越小.覆膜可降低0~10、10~20 cm土层中的NO-3-N淋失量,分别降低40.74%、24.48%,但会增加20~30 cm的淋失;两处理土壤NO-3-N淋失量均随土层加深而增加.不同降雨类型对覆膜土壤NO-3-N淋失的影响也有区别,小雨时随土壤深度的增加淋失量增多;中雨时,0~10、20~30 cm NO-3-N淋失量分别为10~20 cm的1.75、8.41倍;暴雨时,0~10、20~30 cm分别比10~20 cm低18.97%和60.69%.土壤中NO-3-N淋失受土壤含水量的影响,且随土层加深含水量对NO-3-N淋失的影响减弱.     

SNAD反应器中颗粒污泥和絮体污泥脱氮特性

通过血清瓶批试研究了温度为30℃时, SNAD(simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidization and denitrification)反应器内的颗粒污泥R1(1~2.5mm)和絮体污泥R2(0~0.25mm)的脱氮特性. 结果表明,颗粒污泥的好氧氨氮和好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.166,0kgN/(kg VSS×d).厌氧氨氧化、亚硝态氮反硝化、硝态氮反硝化总氮去除速率分别为0.158,0.105,0.094kgN/(kg VSS×d).絮体污泥的好氧氨氮氧化活性和好氧亚硝态氮氧化活性分别为 0.180,0kgN/(kg VSS×d).厌氧氨氧化、亚硝态氮反硝化、硝态氮反硝化总氮去除速率分别为0.026,0.096,0.108kgN/(kg VSS×d).颗粒污泥和絮体污泥都具有良好的亚硝化性能和反硝化性能.颗粒污泥的厌氧氨氧化性能良好,絮体污泥的厌氧氨氧化性能较差.扫描电镜显示,在SNAD颗粒污泥的表面主要是一些短杆菌和球状菌.在SNAD颗粒污泥中心区域主要为火山口状细菌.在絮体污泥中,同时存在短杆菌,球状菌和火山口状细菌.     

污水生物脱氮过程中N_2O的释放途径和影响因素

为了更好地理解和掌握污水处理过程中N 2O的释放规律,结合近年来已经发表的研究结果,就传统的污水生物脱氮过程(全程硝化反硝化过程)和新型污水生物脱氮过程(同步硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化)中N2O的释放途径以及影响因素进行了综述。通过综述发现,硝化和反硝化过程均有可能导致N2O的释放,且硝化过程更易产生N2O;与传统的脱氮过程相比,同步硝化反硝化等新型脱氮过程产生N2O的概率更大;影响N2O释放的因素主要有DO浓度、NO-2浓度、进水氨氮负荷、SRT和COD/N等运行工况和细菌种类及其活性。最后,展望了该领域的研究方向。     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型（SIAR）研究千岛湖水体氮（N）的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐（NO₃^-）和溶解性有机氮（DON）是千岛湖水体总溶解氮（TDN）的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体（0~10m）中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）的变化.中层水体（10~30m）中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO₃^-含量增加而δ¹⁸O-NO₃^-值减小.底层水体（30~40m）受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO₃^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO₃^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO₃^-的贡献不可忽视.