土壤中十溴二苯乙烷(DBDPE)的植物吸收传输特征及微观机制研究

采用温室土培实验,研究了土壤中新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷(DBDPE)在不同种属植物中的吸收和传输特征,以及植物脂的影响作用;进一步应用计算模拟的手段解析了植物载脂蛋白与DBDPE的分子间相互作用,以阐明DBDPE的植物吸收传输的微观机制.结果表明,在玉米、小麦和黄瓜3种植物的根和地上部均检测到了DBDPE,根中DBDPE的含量高出地上部1～2个数量级.植物中累积的DBDPE量随时间的变化存在明显的生长稀释效应(p<0.05).DBDPE的根吸收和茎向传输表现出植物种属间的显著差异(p<0.05),根富集因子(RCF)顺序为黄瓜(0.30～0.57)>小麦(0.10～0.39)>玉米(0.03～0.26),而传输系数(TF)为小麦(0.17～0.20)>玉米(0.16～0.19)>黄瓜(0.04～0.07).DBDPE的根吸收量及RCF值与植物根脂含量成显著正相关关系(r=0.94,p<0.01;r=0.98,p<0.01);其地上部累积量及TF值与植物地上部脂含量显著正相关(r=0.77,p<0.05;r=0.94,p<0....     

生物炭负载零价纳米铁去除土壤中十溴二苯乙烷

作为十溴联苯醚的替代品,新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）已经在国内外大量使用.随着DBDPE在各种环境介质中被普遍检测到,其造成的环境污染正引起广泛关注.本论文首先制备生物炭（BC）负载零价纳米铁（nZVI）材料（BC/nZVI）,进而研究了BC/nZVI去除土壤中DBDPE的动力学过程,并探究了作用机制.结果表明：BC加入能促进nZVI均匀分散在生物炭的表面,并改善了其分散程度;BC/nZVI去除效率最高（投加量为0.1 g·g^-1,BC：nZVI为2：1,DBDPE初始浓度为10 mg·kg^-1）,24 h内达到了89.74%,去除过程涉及到吸附和降解的共同作用,实验数据符合准一级动力学方程;采用LC-MS-MS探究了DBDPE的降解产物和途径;ECOSAR毒性评价数据显示BC/nZVI能够降低DBDPE的生态毒性.     

PCR-DGGE技术分析塔式蚯蚓生态滤池微生物群落结构

利用PCR-DGGE技术研究塔式蚯蚓生态滤池微生物群落结构变化,结果表明,微生物的变化与滤池体积大小、水力停留时间和污染物负荷有关,微生物群落结构在不同滤池层中变化较大.12个样品泳道中的总细菌的Shannon-Wiener多样性指数从0.25变化到1.27,一级滤池微生物多样性指数从0.29变化到1.05,二级滤池微生物多样性指数从0.75变化到0.97,三级滤池微生物多样性指数先从0.87减少到0.25,后由于葡萄糖的加入增加到1.27.二级滤池出水中葡萄糖的加入,加强了系统内微生物的活性,从而三级滤池砂石和青石层细菌条带变亮变多.经过克隆测序和系统发育树分析,塔式蚯蚓生态滤池内的微生物多为单细胞菌属、假单细胞菌属、革兰氏阴性菌属和不可培养杆菌属,不同细菌条带在不同级滤池内差异变化明显.     

农药污染对蚯蚓的群落结构与超微结构影响的研究

报道了农药污染对蚯蚓的群落结构与超微结构影响的研究,结果表明：随着农药污染程度增加,蚯蚓的种类和数量则减少。超微结构在扫描电镜下可观察到重污染区壮伟环毛蚓（Pheretimarobusta）胃粘膜出现溃疡灶,并产生穿孔现象;在中污染区只有微绒毛萎缩病变;在重污染区发现肠粘膜上的纤毛发生紊乱及萎缩,纤毛顶端膨大呈球形。对精子观察可见在中污染区就出现了畸形精子。在透射电镜下观察可见重污染区壮伟环毛蚓胃肠道粘膜上皮细胞中的粗面内质网（RER）出现扩张,高尔基复合体也产生扩张状,线粒体发生肿胀,线粒体嵴消失呈空泡状。另可见细胞核膜间隙扩张、断裂,核染色质边集或减少,胞质呈大片空白。蚯蚓以上病变指标均能很灵敏反映土壤农药污染程度。     

蚯蚓-微生物协同作用过程中的微生物特性

在环境污染治理领域,被誉为"生态型工程师"的蚯蚓在污水/污泥资源化处理与处置,以及土壤的生态修复中备受关注。蚯蚓通过掘洞、摄食、分泌黏液和排泄蚓粪等方式调控系统中微生物的数量、活性及群落结构,与微生物协同互作强化了生物系统中物质转化与能量流动关系。蚯蚓-微生物协同共生的相互依存关系是此类技术展现低耗高效和生态友好特点的关键。通过综述经人工强化的蚯蚓-微生物互作生态系统中,蚯蚓对微生物的量、活性、群落结构以及食物网的影响,探讨了该生态系统中物质转化和能量流动的特点,并展望了蚯蚓-微生物互作技术研究及应用的发展方向。     

土壤异位淋洗对微生物群落结构的影响

为了探明土壤异位淋洗技术对土壤生态的影响,尤其是微生物生境的影响,该研究采用了不同表面活性剂作为淋洗剂清洗有机氯农药污染土壤,通过比较不同表面活性剂,与原土之间的微生物相对丰度、界门纲目科属间分布差异、属的差异以及基因功能聚类分析表明,异位淋洗对土壤微生物结构和功能带来了显著影响,如微生物丰度下降1/3～9/10,群落结构改变,尤其是优势菌群结构变化,土壤功能差异变大(p<0.05),土壤功能朝着下降的趋势发展,其中,生物表面活性剂相较于化学表面活性剂而言,对土壤微生物环境的生境影响较小,进而对微生物群落结构和功能的影响程度能够降至较低水平。为此在土壤淋洗工程实践中,要充分考虑土壤生态的影响及其后续利用。     

微生物载体对MBBR工艺性能及微生物群落结构的影响

通过选用聚氨酯吸水凝胶(porous polymer carriers, PPC)、聚氨酯海绵(polyurethane, PU)、聚丙烯(polypropylene, PP)3种材质的微生物载体,对分别投加这3种载体的移动床生物膜反应器(MBBR)的启动性能、氮去除性能及微生物群落结构进行对比分析。结果表明:在进水氨氮浓度为20 mg/L的情况下,PPC及PU载体表现出较好的挂膜启动性能和氨氮去除性能,出水氨氮平均浓度在5 mg/L左右,而PP载体的出水氨氮平均浓度将近7 mg/L,且去除效果稳定性较差;此外PU载体和PP载体的反硝化效果不理想,出水硝态氮平均浓度分别为6.07,4.87 mg/L,比PPC载体(2.80 mg/L)高出许多。微生物测序结果表明,微生物载体的选择对MBBR工艺微生物群落结构有一定影响,但Proteobacteria和Bacteroidetes始终是占比最大的细菌门类。属水平的分析表明PPC载体上存在较高丰度的反硝化Denitratisoma菌属,且PPC载体独特的结构和亲水性有助于营造缺氧环境,提高反应器整体脱氮性能和稳定性。     

2-溴乙烷磺酸钠对ABR反应器运行效果和微生物菌群结构的影响

针对厌氧反应器酸化问题,研究了2-溴乙烷磺酸钠(2-bromoethane sulfonate,BES)对厌氧折流板反应器(ABR)运行效果、中间代谢产物挥发性脂肪酸(VFA)及微生物群落结构的影响。结果表明,BES会导致ABR反应器处理效能降低,当BES投加量为0.27 mmol/L时,COD_Cr去除率由95%降到10%以下。BES的投加加剧了ABR反应器酸化风险,导致出水pH降到5.5以下,反应器内VFA明显积累,丁酸、戊酸和己酸等占VFA总量的36%以上,出水VFA浓度达到15.3 mmol/L左右;此外,BES的投加导致产甲烷菌的相对丰度降低25%左右,而产氢产乙酸菌及耗氢产乙酸菌的相对丰度分别增加了9%和7%。PCR-DGGE和多样性指数结果表明,BES的投加显著影响了ABR反应器内各隔室的微生物种群结构,导致反应器的细菌种群多样性及丰富度指数均有所减少,优势微生物种群由厚壁菌门、杆菌属变为拟杆菌门、螺旋菌门及δ-变形菌门。     

入海排污口污水微生物群落结构及其影响因素研究进展

入海排污口污水中存在大量微生物,其进入海洋后会对邻近海域的海水水质及海洋生物健康造成巨大威胁。因此,研究入海排污口污水中微生物的群落结构及其影响因素对于了解排污口污水对海洋生态环境的影响具有重要意义。本文综述了国内外不同类型入海排污口微生物的群落结构特征,着重介绍了影响入海排污口微生物群落结构的重要因素,并进一步阐述了排污口污水中微生物对排污口邻近海域的海水水质和海洋生物的影响。     

Soil microbial community structure and function responses to successive planting of Eucalyptus

Many studies have shown soil degradation after the conversion of native forests to exotic Eucalyptus plantations. However, few studies have investigated the long-term impacts of short-rotation forestry practices on soil microorganisms. The impacts of Eucalyptus successive rotations on soil microbial communities were evaluated by comparing phospholipid fatty acid （PLFA） abundances, compositions, and enzyme activities of native Pinus massoniana plantations and adjacent 1st, 2nd, 3rd, 4th generation Eucalyptus plantations. The conversion from P. massoniana to Eucalyptus plantations significantly decreased soil microbial community size and enzyme activities, and increased microbial physiological stress. However, the PLFA abundances formed ＂U＂ shaped quadratic functions with Eucalyptus plantation age. Alternatively, physiological stress biomarkers, the ratios of monounsaturated to saturated fatty acid and Gram＋ to Gram- bacteria, formed ＂∩＂ shaped quadratic functions, and the ratio of cy17：0 to 16： 1ω7c decreased with plantation age. The activities of phenol oxidase, peroxidase, and acid phosphatase increased with Eucalyptus plantation age, while the cellobiobydrolase activity formed ＂U＂ shaped quadratic functions. Soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, soil organic carbon, and understory cover largely explained the variation in PLFA profiles while soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, and understory cover explained most of the variability in enzyme activity. In conclusion, soil microbial structure and function under Eucalyptus plantations were strongly impacted by plantation age. Most of the changes could be explained by altered soil resource availability and understory cover associated with successive planting of Eucalyptus. Our results highlight the importance of plantation age for assessing the impacts of plantation conversion as well as the importance of reducing disturbance for plantation management.     

铬污染土壤稳定化处理对蚯蚓的毒性效应

浸出毒性测试是评价重金属污染土壤稳定化处理效果的主要方法,但该方法不能准确反映稳定化处理后土壤的生物毒性变化.本研究以多硫化钙(CPS)稳定化处理的电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,以赤子爱胜蚓为指示生物,研究评估土壤稳定化处理的生物毒性效应.结果表明,在Cr污染土壤中,随着CPS投加量的增加,蚯蚓的毒性效应逐渐减弱随后增强.高浓度Cr污染土壤经过CPS稳定化处理后仍然具有明显的生物毒性,CPS与土壤中Cr(VI)投加比(物质的量比,下同)为3时土壤浸出毒性虽满足浸出标准,但对蚯蚓的7 d致死效应高达100%,且暴毒期间出现肉眼可见的外部形态变化,回避率为83.3%,在暴毒第5 d时蚯蚓体内总Cr含量为20.9 mg·kg~(-1).CPS对蚯蚓具有较强的生物毒性作用,在不含Cr污染的对照组土壤中,CPS投加量与稳定化处理Cr污染土壤中稳定化药剂投加比为5相同时,蚯蚓的7 d急性毒性致死率为100%.蚯蚓的致死率和外部形态变化可快速直观地反映重金属污染土壤的生物毒性,可为土壤稳定化处理的安全性与生物毒性评估提供参考依据.     

盐度对MFC产电及其微生物群落的影响

本文研究了模拟废水中不同盐度对微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)性能的影响.当向MFC中依次添加0,20,40,60,70g/L NaCl时,MFC的最大输出电压从660mV下降到130mV,库仑效率也从67%下降到4%.如果向MFC中直接添加40g/L和70g/L NaCl并运行两个周期后,MFC无电能输出,然而,停止添加NaCl(盐度解除)后MFC产电性能能够在60h内恢复.此外,当盐度高于40g/L NaCl时,阳极微生物群落发生明显的变化.研究结果可为MFC或其他生物反应器处理盐度废水提供一定的依据.     

不同添加量凋落物及生物质炭对土壤微生物群落结构的影响

以亚热带杉木人工林土壤为研究对象,采用培养试验,研究了杉木凋落物及其生物质炭(Biochar,BC)在不同添加量条件下(0、1%、2%、3%、4%、5%土壤质量分数)对土壤微生物群落结构的影响.结果表明:凋落物处理的土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌、真菌含量均随添加量的增加而增加,而丛枝菌根真菌(AMF)和放线菌(ACT)含量在不同添加量处理间则无显著差异.对于BC处理,在3%添加量下土壤微生物总PLFA、革兰氏阳性细菌(GP)、革兰氏阴性细菌(GN)、真菌、AMF和ACT含量均达到最大,表明BC对土壤微生物活性的促进作用与凋落物截然不同.此外,凋落物添加对真菌的影响较大,但对ACT的影响则显著低于BC处理.主成分分析表明,凋落物和BC添加均显著改变了土壤微生物群落结构,且前者的影响更为明显,而添加量对其影响则较小.冗余分析发现,土壤全氮与C/N比值分别为影响凋落物与BC处理中微生物群落结构变化的主要因子.     

甲烷为唯一电子供体驱动硝酸盐/亚硝酸生物还原及微生物群落结构分析

反硝化厌氧甲烷微生物生长缓慢、倍增时间长,难以在短时间内成功富集.为快速大量富集以甲烷为唯一电子供体的硝酸盐/亚硝酸盐还原微生物,选择甲烷通量适宜的中空纤维膜材料并设计高效无泡曝气膜生物膜反应器（MBfR）.在反应器运行初期,两个反应器分别手动添加200 mg·L^-1的硝酸盐和亚硝酸盐,两个反应器进行闭合自循环的76 d内,均可在10 d内将200 mg·L^-1的硝酸盐和亚硝酸盐完全去除.稳定后,200 mg·L^-1硝酸盐可在2 d之内全部还原,还原速率略快于亚硝酸盐.在MBfR运行第77~124 d,改为序批式生物反应器方式运行,两个反应器内反硝化速率均可达到50 mg·L^-1·d^-1,表明以甲烷为唯一电子供体驱动的反硝化微生物成功富集并挂膜.在微生物富集过程MBfR出水中均检出挥发性脂肪酸（VFAs）,以硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体的反应器最高VFAs含量分别可达948 mg·L^-1和997 mg·L^-1.高通量测序结果发现,以硝酸盐为电子受体的反应器内产酸菌Propionispora和Proteiniphilum的丰度可以达到39.1%和3.1%,而在以亚硝酸盐作为电子受体时,产酸菌Propionispora和Proteiniphilum丰度分别为80.9%和2.4%,是反应器内部的优势菌属.而异养反硝化菌Pseudomonas在两组微生物富集阶段均具有较高丰度.由此推测在本研究中甲烷为唯一电子供体驱动的硝酸盐/亚硝酸盐生物还原过程由VFAs作为中间产物介导完成.本研究结果可为推进污水脱氮技术的发展提供参考.     

全氟辛烷磺酸对赤子爱胜蚓的抗氧化酶、代谢酶和DNA损伤的影响

非致死浓度下全氟辛烷磺酸(PFOS)对土壤生物的毒性作用研究在国内外鲜见报道.因此,本文采用人工土壤培养法,通过亚急性试验,研究了PFOS对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生长抑制、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、过氧化氢酶(CAT)及DNA损伤的影响.结果表明,PFOS暴露急性期和亚急性期,非致死浓度PFOS显著抑制蚯蚓生长(p=0.000),生长抑制率随着暴露浓度、暴露时间的增大而逐渐增大,42 d时250 mg·kg^-1处理组的生长抑制率最大(55.86%).PFOS暴露急性期和亚急性期,非致死浓度PFOS对GST和CAT活性没有显著性影响(GST:p=0.067;CAT:p=0.123),采用GST和CAT酶活性评价非致死浓度PFOS对蚯蚓的生态毒性时,需要参考其他指标进行综合分析.PFOS暴露急性期,非致死浓度PFOS可致体腔细胞DNA损伤;PFOS暴露亚急性期,体腔细胞DNA损伤随着暴露时间的增加而逐渐得到恢复.     

解偶联剂邻氯苯酚作用下活性污泥微生物群落结构的演替规律研究

投加解偶联剂邻氯苯酚可以实现活性污泥系统的污泥减量,但邻氯苯酚长时间作用下系统中微生物群落结构及多样性的变化尚不清楚.因此,本研究利用2个序批式反应器(SBR)进行了63 d的实验,考察了未投加邻氯苯酚(RA)和投加10 mg·L-1邻氯苯酚(RB)条件下,活性污泥系统中基质去除特性及微生物群落结构的变化规律.研究结果...     

不同好氧颗粒污泥中微生物群落结构特点

为了探讨活性污泥好氧颗粒化过程对微生物种群的影响、不同底物及不同颗粒化方法培养的好氧颗粒污泥中微生物群落结构的差异,以接种污泥、模拟废水好氧颗粒污泥和分别投加粉末活性炭和硅藻土的实际生活污水好氧颗粒污泥为研究对象,利用PCR-DGGE对比分析了接种污泥和好氧颗粒污泥中的微生物群落结构.结果表明:活性污泥好氧颗粒化过程会减少微生物种群多样性,影响颗粒污泥稳定性的细菌被淘汰,而聚磷菌、反硝化菌、难降解有机物降解菌等污水处理功能微生物都在颗粒化过程中得到保留.活性污泥好氧颗粒化过程中能够实现亚硝化细菌(AOB)一定程度的富集.与接种活性污泥相比,好氧颗粒污泥中AOB的多样性指数与均匀性指数均有提高.好氧颗粒污泥中的优势菌群主要分布于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和未培养菌(uncultured bacterium).其中AOB均属于β-Proteobacteria的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).     

闽江河口互花米草海向入侵对湿地土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性的影响

2020年秋季,在闽江河口鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年的互花米草湿地(SAN)和入侵6～7年的互花米草湿地(SA)为研究对象.基于高通量测序技术,探讨了互花米草海向入侵对土壤nir S型反硝化微生物群落结构及多样性的影响.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)均是互花米草不同入侵阶段土壤中nir S型反硝化微生物的优势门(90.41%～97.36%),其次是厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),三者在SAN和MF土壤中的丰度均与SA存在显著差异(p<0.05).不同入侵阶段土壤中共有的nir S型反硝化细菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、偶氮弧菌属(Azoarcus)、陶厄氏菌属(Thauera)、Sulfurifustis属、副球菌属(Paracoccus)、鲁杰氏菌属(Ruegeria)、红肠命菌属(Rubrivivax)、趋磁螺菌属(Magnetospirillum)和福格斯氏菌属(Vogesella),其中,假单胞菌属是...     

碳源对生物阴极降解对硝基苯酚效能及生物阴极群落结构分析

研究不同碳源类型对双室生物电化学反应器（biocathode bioelectrochemical system,BES）生物阴极（biocathode）降解对硝基苯酚（p-nitrophenol,PNP）效能的影响.以碳酸氢钠和葡萄糖作为碳源,研究不同碳源类型下BES反应器效能和生物阴极的微生物群落结构.BES反应器效能和PNP去除率受到碳源类型的影响,以葡萄糖作为碳源时PNP去除率比碳酸氢钠为碳源的去除率在12 h和24 h分别提高了约3倍和1倍.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP去除速率常数随碳源转换分别从（0.022±0.002）h^-1和（0.059±0.009）h^-1减小到（0.018±0.001）h^-1和（0.042±0.002）h^-1,PNP去除率分别下降了36%和6.9%.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP降解速率常数在外加电压由0.5 V转换为0 V时分别下降到（0.004±0.00061）h^-1和（0.007±0.0006）h^-1,再次转换为0.5 V时PNP降解速率常数升高到（0.022±0.002）h^-1和（0.062±0.004）h^-1.454-焦磷酸测序结果表明碳源类型导致阴极微生物群落结构的显著差异.以碳酸氢钠为碳源的生物阴极富集Proteobacteria,而以葡萄糖为碳源的生物阴极Firmicutes和Bacteroidetes成为优势菌门.