微生物铁氧化作用对砷迁移转化的影响

采用厌氧培养的方法,从砷污染的水稻上中富集依赖硝酸盐的铁氧化菌群,通过监测培养体系中Fe和A$的形态变化模拟水稻厌氧条件下微生物铁氧化过程对As迁移转化的影响.结果表明,约96%外源添加的Fe(Ⅱ)可在10d内氧化成Fe(Ⅲ),As(Ⅲ)对Fe(Ⅱ)的初期氧化速率具有一定的抑制作用;在微生物铁氧化过程中,As(Ⅲ)被氧...     

BTEX降解嗜盐菌群的多样性及其降解特性

从胜利油田采油井口的盐碱化油污土壤中富集分离出一个高效降解BTEX的嗜盐菌群,通过PCR-DGGE技术和16S rDNA序列分析,确定该菌群主要由海杆菌属(Marinobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、食碱菌属(Alcanivorax),梭菌属(Clostridium)的细菌等组成.在5%盐度的海盐培养基中,该降解菌群可以在56h内将100mg·L-1的苯完全降解,在112h内将20-400mg·L-1的BTEX混合底物完全降解.进一步的研究结果表明,菌群的盐度适应范围为5%～20%,在pH=6.5～9.5的范围内均可以降解苯,最佳pH=7.5.降解菌群在20～45℃下均可高效降解苯,30℃为最佳降饵温度.微量酵母粉(0.01%～0.02%)的添加可以显著提高菌群的降解速率1.3～1.7倍.     

硝酸盐对沉积物中有机物氧化减量及微生物群落结构的影响

通过投加硝酸钙为电子受体,促进厌氧环境中有机污染物降解转化的方式已被广泛应用于沉积物的污染修复,然而目前有关硝酸盐对复合污染沉积物中有机污染物的减量特点及其微生物响应的了解极少.本研究通过在实验室模拟条件下添加硝酸盐到河涌沉积物中,采用极性和非极性逐步分离萃取、GC-MS相对含量测定,以及PCR-DGGE分子生态学分析手段相结合,研究硝酸盐对河涌沉积物中有机污染物降解转化和微生物菌群结构特点的影响.结果表明,硝酸钙的投加可有效提高有机物的去除效果.沉积物TOC以及总有机物的去除率比未添加硝酸盐的对照组分别高出47.25%、29.55%.各类有机物的去除效果由高到低依次为含硅有机物、烷烃、多环芳烃、杂环、烯烃类、苯系物、极性物质、邻苯二甲酸酯类、醛酮和烷酸酯类物质.其中含硅有机物、持久性有机污染物多环芳烃、苯系物以及杂环物质的去除率比对照组分别高出46.73%、36.25%、23.19%、35.92%.细菌16S rDNA V3区PCR-DGGE图谱显示,硝酸盐添加前后沉积物中的微生物群落结构存在显著差异.其中10个主要条带中4条归属于变形细菌(Proteobacteria)的δ和γ两个亚群,2条归属于放线菌门(Actinobacteria),1条归属于梭菌纲(Clostridia),1条归属于绿弯菌门(Chloroflexi),1条归属于新发现的细菌门(Caldiserica),1条为未培养微生物.本研究结果将为利用硝酸盐促进厌氧沉积物的污染治理提供科学依据和理论指导.     

ANAMMOX菌利用零价铁转化氨和硝酸盐实验

研究在自养条件下,零价铁促使厌氧氨氧化菌同步转化硝酸盐和氨氮的性能.添加零价铁,温度35℃±0.5℃,进水p H7~8,进水氨氮、硝态氮分别为50~100 mg·L~(-1)、50~100 mg·L~(~(-1))条件下,添加ANAMMOX菌后硝酸盐的还原加快8.2倍,并且出现硝酸盐和氨的同步转化,其转化速率最高达17.2 mg·(L·h)~(-1).改变反应时间及进水n(NH+4):n(NO-3),两者摩尔转化比于1.2~3.5范围内波动,该反应并非基元反应.实验证明,氨与硝酸盐同步转化途径为零价铁作用首先将硝酸盐还原为亚硝酸盐,生成的亚硝酸盐再与氨发生厌氧氨氧化反应.     

Pseudomonas sp.HS-2厌氧转化双酚F及疏水性蒽醌类化合物的促进作用

为揭示双酚F的厌氧归趋及提高双酚F的厌氧生物转化速率,本文以硝酸盐为电子受体,研究了Pseudomonas sp. HS-2厌氧转化双酚F的特性,并外加4种疏水性蒽醌类化合物(蒽醌、1-氨基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-羟基蒽醌)来促进双酚F的厌氧转化.结果表明,菌株HS-2能够将双酚F厌氧转化为4,4-二羟基二苯基甲酮.最适培养条件为:硝酸盐5 mmol·L~(-1)、pH=7和温度35℃.在最适条件下,4种疏水性蒽醌类化合物均能促进双酚F厌氧转化,且2-氨基蒽醌的促进作用最明显.当2-氨基蒽醌浓度为20 mg·L~(-1)时,准一级反应速率常数为2.9×10~(-2) h~(-1),较不加2-氨基蒽醌体系提高了37.1%.在无硝酸盐存在时,2-氨基蒽醌不能使菌株HS-2厌氧转化双酚F.但当硝酸盐存在时,外加2-氨基蒽醌则能够促进双酚F的厌氧转化.     

硝酸盐对土壤反硝化活性及蒽厌氧降解的影响

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在土壤中的反硝化降解是其厌氧去除的重要途径之一,但严格厌氧条件下反硝化电子受体(硝酸盐)对土壤反硝化活性及PAHs降解影响的报道还不多见.通过添加硝酸盐和蒽的厌氧微宇宙培养实验,探讨厌氧条件下硝酸盐对土壤蒽的厌氧降解及反硝化活性的影响.设置了不添加(N0)和添加硝酸盐(N30:30mg·kg~(-1))的两组处理,每组处理分别含3个蒽浓度(A0:0 mg·kg~(-1)、A15:15 mg·kg~(-1)、A30:30 mg·kg~(-1)),共6个处理(N_0A_0、N_0A_(15)、N_0A_(30)、N_(30)A_0、N_(30)A_(15)、N_(30)A_(30)).厌氧条件下25℃黑暗培养45 d,并于第3、7、15及45 d测定土壤N2O和CO2的产生速率、反硝化相关功能基因(nar G、nir K、nir S)丰度及蒽含量.结果表明,在培养第3 d检测到较强的反硝化活性,且硝酸盐及蒽均能显著促进土壤的反硝化酶活性.随着培养时间的延续,各处理中土壤反硝化活性急剧下降,蒽对土壤反硝化活性却表现出明显的抑制作用.方差分析的结果也表明,硝酸盐、蒽及其交互作用均能显著影响土壤的反硝化活性.3种反硝化功能基因中,只有narG和nirS基因的丰度在培养期间呈现逐渐升高的趋势,且它们能够受到硝酸盐、蒽及其交互作用的显著影响.厌氧条件下土壤蒽的最终去除率在33.83%~55.01%之间,添加硝酸盐对土壤蒽的去除率和降解速率均无显著影响,但高蒽含量(N_0A_(30)、N_(30)A_(30))处理的降解速率显著高于低蒽含量(N_0A_(15)、N_(30)A_(15))处理(P0.05).综上,硝酸盐的添加能显著影响土壤的反硝化活性及与反硝化相关的narG和nirS基因的丰度,但对土壤蒽的厌氧降解无显著影响.     

微囊藻毒素降解菌Paucibacter sp. CH菌的分离鉴定及其降解特性

从巢湖沉积物中分离出1株MC高效降解菌,命名为CH菌.根据16S rRNA基因序列分析结果,初步确定该菌为Paucibacter sp..该菌能以MCLR为唯一碳源和能源生长,并且在10 h内可将11.6μg·mL-1的MCLR降解至检测限以下,其一级反应速率常数为0.242 h-1.CH菌降解MCLR的适宜温度为25~30℃,适宜pH为6~9.MCLR降解过程中产生1种含有Adda残基的中间产物,该产物与已报道的ACM-3962菌的降解产物不同,并且反应过程积累终产物Adda.在菌株CH中未检测到mlrA、mlrB、mlrC和mlrD这4个MC降解基因的同源基因.这些结果表明,Paucibacter sp.CH菌降解MC的机制不同于已知的ACM-3962菌的降解机制.     

甲硫醇降解菌群筛选及其降解特性研究

从处理甲硫醚(DMS)和丙硫醇(PT)混合废气的生物滴滤塔中富集出一组能够有效降解甲硫醇(MT)的混合菌群,并对其特性进行了系列研究.结果表明,该混合菌群能有效降解MT,菌群较为适宜的生长和降解条件为30℃、p H=7.0,在该条件下能将初始浓度为20 mg·L~(-1)的MT在70 h内降解完全.添加酵母膏(YE)后,MT降解速率进一步提高,降解所需时间缩短10 h.利用高通量测序技术分析混合菌群的群落结构,发现其中优势菌属为Pseudomonas sp.、Thiobacillus sp.和Acinetobacter sp.,所占比例分别为33.78%、21.91%和17.01%.中间产物检测结果表明,混合菌群降解MT的过程中产生了甲醛、H_2S、二甲基二硫醚(DMDS)等物质,推断MT的降解途径可能有如下2条:(1)MT在MT氧化酶作用下形成甲醛和H2S,随后氧化为SO_4~(2-);(2)MT依次转化为DMDS、DMS、二甲基亚砜(DMSO)和二甲基砜(DMSO_2),最后经甲基磺酸(MSA)可生成SO_4~(2-).     

环境因子对氟苯尼考在海洋沉积物中降解的影响

研究了环境因子对氟苯尼考在沉积物中降解的影响.结果表明,氟苯尼考在沉积物中的降解规律可以用一级动力学方程来描述;在10～30℃温度范围内,温度升高有利于其在沉积物中的降解,当温度为40℃时,其降解速率减小;微生物和有机质状况对氟苯尼考降解的影响存在显著性差异(在未处理沉积物中的降解半衰期为1.70d,而灭菌和去除有机质后的半衰期分别为6.73,11.64d);氧气状况对氟苯尼考降解影响不显著,厌氧条件下降解速率较好氧条件下稍快.     

高效复合菌群JHD降解苯酚的特性及其动力学研究

为了获得能降解苯酚的高效微生物菌群,研究了不同条件(温度、pH、接种量、振荡速率及初始苯酚浓度等)对复合菌群JHD降酚性能的影响.结果表明,32℃、pH=7.0、接种量为10%和振荡速率为150 r·min-1,初始苯酚浓度为1000 mg·L-1时降解苯酚16 h,降酚率高达99.97%,残余苯酚浓度低于0.28 mg-L-1,远低于国家一级排放标准.采用Andrews方程对复合菌群JHD降解苯酚的过程进行拟合,其动力学参数为qmax=0.41 h-1,K=55.44 mg·L-1,Ki=970.06 mg·L-1,复合菌群JHD降解苯酚的最佳初始苯酚浓度为231.90 mg·L-1,实验数据与该动力学方程拟合较好.     

贵州省红枫湖饮用水源地微囊藻毒素含量与水体中氮、磷含量等的相关性

2008年6~9月对贵州省红枫湖饮用水源地A、B、C采样点及取水口采样,研究了水体中微囊藻毒素即总藻毒素(total microcystin RR和total microcystin LR,TMC-RR、TMC-LR),胞外藻毒素(extracellular microcystin RR和extracellular microcystin LR,EMC-RR、EMC-LR)和胞内藻毒素(intracellular microcystin RR和intracellular microcystin LR,IMC-RR、IMC-LR)含量及相关的TN、TP、NH4-N、NO2-N、COD、Ch1a、pH等理化指标的变化情况,讨论了理化指标与藻毒素含量之间的相互关系。结果表明藻毒素在时间及空间上分布不均,无明显规律性。藻类高发期间藻毒素以胞内毒素为主要存在形式,去除藻毒素保障饮用水安全最重要的是去除饮用水源水中的藻类。相关性分析表明藻毒素含量与pH、NO2-N、Ch1a具有统计学意义上的相关性,综合回归分析的结果,pH是影响藻毒素的重要因子,因此贵州省喀斯特弱碱性特殊水环境与藻毒素产生的环境条件值得各方面高度关注。     

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

降解微囊藻毒素菌种的筛选和活性研究

研究了滇池底泥和表层水体中的微生物菌群降解微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的能力差异,发现底泥中的微生物菌群对MCs有更强的生物降解能力.采用从滇池水华蓝藻细胞中提取提纯的微囊藻毒素作为微生物生长的唯一碳源和氮源,先后经过液体和固体培养基培养后,通过挑取单克隆菌落,分别从底泥中筛选出了能够降解MC-RR和LR的5种不同微生物菌种.其中筛选的菌种D降解MCs的能力最强,在3 d内可将初始浓度分别为60.1 mg·L^-1和38.7 mg·L^-1的MC-RR和LR全部降解,日均降解MC-RR和LR的速率分别高达20.0 mg·L^-1和12.9 mg·L^-1.     

压力强化混凝除藻工艺中藻毒素安全性研究

为了研究预压力强化混凝沉淀蓝藻水处理工艺中,外加压力是否会引起藻细胞破裂,导致细胞内藻毒素泄漏到水体中,影响供水安全,实验对比研究了预压力和预氧化含藻水后藻毒素浓度的变化,以及预压力混凝沉淀和预氧化混凝沉淀除藻工艺中藻毒素浓度的变化和藻类去除效果.结果表明,含藻水经0.4~0.8 MPa压力加压后,水中藻毒素浓度没有增加,而次氯酸钠预氧化后水中藻毒素浓度大幅度增加.在0.5~0.8 MPa压力范围内,加压后混凝沉淀取得了较好的除藻除浊效果,蓝藻去除率达到90%~93.5%,浊度1.23~1.95 NTU,而次氯酸钠预氧化混凝沉淀后,蓝藻去除率56.2%~78.8%,浊度8.01~10.7 NTU,说明压力强化混凝沉淀除藻工艺是安全有效的.     

Cloning and expression of the first gene for biodegrading microcystin LR by Sphingopyxis sp. USTB-05

Harmful cyanobacterial blooms are a growing environmental problem worldwide in natural waters, the biodegradation is found to be the most efficient method for removing microcystins (MCs) produced by harmful cyanobacteria. Based on the isolation of a promising bacterial strain of Sphingopyxis sp. USTB-05 for biodegrading MCs, we for the first time cloned and expressed a gene USTB-05-A (HM245411) that is responsible for the first step in the biodegradation of microcystin LR (MC-LR) in E. coli DH5αup, with a cloning vector of pGEM-T easy and an expression vector of pGEX-4T-1, respectively. The cell-free extracts (CE) of recombinant E. coli DH5αup containing USTB-05-A had high activity for biodegrading MC-LR. The initial MC-LR concentration of 40 mg/L was completely biodegraded within 1 hr in the presence of CE with a protein concentration of 0.35 mg/mL. Based on an analysis of the liquid chromatogram-mass spectrum (LC-MS), the enzyme encoded by gene USTB-05-A was found to be active in cleaving the target peptide bond between 3-amino-9-methoxy-2,6, 8-trimethyl-10-phenyl-deca-4,6-dienoic acid (Adda) and arginine of MC-LR, and converting cyclic MC-LR to linear MC-LR as a first product that is much less toxic than parent MC-LR, which offered direct evidence for the first step on the pathway of MC-LR biodegradation by Sphingopyxis sp. USTB-05.     

城市供水藻毒素污染水平的动态研究

藻毒素是在世界各地富营养化的饮用水源中广为发现的蓝绿藻产生的一种肝毒性多肽,该毒素可引起动物中毒并对人类产生危害.通过ODS硅胶柱浓缩某市1998年8月～1999年6月期间水体中的痕量微囊藻毒素,应用高效液相色谱方法,精确检测水源水及出厂水中藻细胞内外LR、YR、RR型微囊藻毒素含量.结果显示,LR型微囊藻毒素仅在源水中检出,其浓度是0.07～0.78(g/L;RR型微囊藻毒素在源水和出厂水中的检出浓度分别是0.08～2.71(g/L,0.07～1.09(g/L;YR型毒素未检出;总的藻毒素在10月和6月明显高于其他月份.因此该城市供水水体存在藻毒素的污染,并有明显的季节变化.研究结果有助于合理选择水源,同时为制定饮水中藻毒素卫生标准提供科学依据.     

好氧与厌氧交替加速2,4,6-三氯酚的生物降解

2,4,6-trichlorophenol（TCP）是一种较难生物降解的有机化合物,而TCP还原脱氯是其生物降解的关键,该过程通常在厌氧条件下进行。TCP对位的氯离子比邻位难脱除,所形成的中间产物4-氯酚（4-CP）在厌氧条件下很难得到进一步降解。然而,此时将反应体系切换成好氧条件时4-CP则可得到有效降解。基于好氧和厌氧交替可共存的特点,采用垂直折流板式生物反应器降解TCP。相比单纯厌氧降解,厌氧和好氧交替模式可明显加速TCP的生物降解。对于初始浓度为50 μmol/L的TCP,完全去除的时间可从34 h缩短至12 h。该运行模式可缓解中间产物对TCP降解的抑制,4-CP的代谢产物苯酚在好氧条件下可得到迅速降解,缓解了其抑制作用,加速TCP在厌氧条件下的生物降解。     

微囊藻毒素LR对BRL-3A凋亡相关蛋白表达的影响

用蛋白印迹法研究了微囊藻毒素LR(MCLR)暴露时大鼠BRL-3A细胞p53、Bcl-2和Bax的表达情况.结果表明,与对照组相比,各实验组p53和Bax表达均明显升高.除了10nmol/L LR暴露1h实验组外,其它实验组Bcl-2表达均下降.在低浓度组(10nmol/L),随暴露时间的延长,p53和Bax表达逐渐升高,Bcl-2表达逐渐下降,而在中浓度(100nmol/L)和高浓度组(1000nmol/L),蛋白表达与暴露时间的一致性没有低浓度组(10nmol/L)明显.表明p53、Bcl-2和Bax在MCLR诱导的细胞凋亡中可能起重要作用.     

Fate and degradation of nonylphenolic compounds during wastewater treatment process

In order to explore the biodegradation behavior of nonylphenolic compounds during wastewater treatment processing, two full-scale wastewater treatment plants were investigated and batch biodegradation experiments were conducted. The biodegradation pathways under the various operational conditions were identified from batch experiments: shortening of ethoxy-chains dominated under the anaerobic condition, whereas oxidizing of the terminal alcoholic group prevailed over the other routes under the aerobic condition. Results showed that the anoxic condition could accelerate the biodegradation rates of nonylphenolic compounds, but had no influence on the biodegradation pathway. The biodegradation rates of nonylphenol (NP) and short-chain nonylphenol polyethoxylates (NPnEOs, n: number of ethoxy units) increased from the anaerobic condition, then the anoxic, finally to the aerobic condition, while those of long-chain NPnEOs and nonylphenoxy carboxylates (NPECs) seemed similar under the various conditions. Under every operational condition, long-chain NPnEOs showed the highest biodegradation activity, followed by NPECs and short-chain NPnEOs, whereas NP showed relatively recalcitrant characteristics especially under the anaerobic condition. In addition, introducing sulfate and nitrate to the anaerobic condition could enhance the biodegradation of NP and short-chain NPnEOs by supplying more positive redox potentials.     

鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素的生物降解

研究了云南滇池水华蓝藻细胞中微囊藻毒素(MCs)的分析和鞘氨醇单胞菌USTB-05在细胞水平和酶水平下对MC-YR、RR和LR的生物降解.结果表明,云南滇池水华蓝藻细胞中MC-YR、RR和LR的含量分别为0.16, 0.96, 0.47mg/g.在初始浓度分别为19.5mg/L MC-YR、79.5mg/L MC-RR和43.6mg/L MC-LR下,鞘氨醇单胞菌USTB-05在2d内可将上述3种MCs全部降解,鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶液可以以更快的速率对MC-YR、MC-RR和MC-LR进行高效酶催化降解,在10h内可以将初始浓度分别为14.8mg/L MC-YR、28.4mg/L MC-RR和19.5mg/L MC-LR全部降解.同时发现了MC-YR降解过程中的2个中间和1个最终代谢产物.