东海海域表层沉积物中硫酸盐还原菌分布特征研究

利用2011年4、7、8和10月对东海海域4个航次的调查资料,以表层沉积物中硫酸盐还原菌（SRB）为研究对象,针对于SRB所共有的异化型亚硫酸盐还原酶（DSR）中的β亚基基因（dsrB）,通过荧光定量PCR技术对SRB丰度的时空分布特征进行了描述.结果表明,SRB丰度变化范围为1.87×105~4.69×10⁸cells/g,平均值为1.15×10⁸cells/g,且4月SRB丰度最低,7月SRB丰度最高;SRB数量在总细菌中的比例介于0.0039%~1.6176%之间,说明SRB在东海表层沉积物的细菌总量中比例很小;SRB丰度的水平分布特征整体表现为南部海域高于北部海域,长江口及浙闽沿岸泥质区高于非泥质区.此外,SRB丰度与环境因子的相关性分析表明,温度和溶解氧是影响SRB丰度的重要因素.     

加拿大海盆与楚科奇海柱状沉积物中硫酸盐还原菌的分布状况

对取自北极楚科奇海及加拿大海盆的10个沉积物岩芯分别在4℃、25℃培养温度下进行硫酸盐还原菌(SRB)分析,结合首次北极科考海洋沉积物SRB的研究成果,探讨了研究区SRB的分布特点.研究结果表明,4℃与25℃温度培养的SRB含量均为0～2.4×106个·g-1(湿样);4℃时SRB的检出率与平均含量分别为45.5%和2.06×104个·g-1(湿样),25℃培养条件下分别为73.7%和4.70×104个·g-1(湿样);柱状沉积物中SRB的检出率、含量范围、平均含量都明显高于表层沉积物中SRB的相关指标;岩芯中SRB含量分布与采样点的纬度、深度有一定关系,但这种关系不如表层沉积物中SRB分布表现的那么明显;4℃培养时,各层位SRB含量的平均值范围为51～1.2×106个·g-1(湿样),25℃时为2.04×102～2.47×105个·g-1(湿样);在所研究的深度范围内,4℃时培养SRB的垂直变化较为明显,而25℃时SRB的垂直变化相对缓和;根据4℃、25℃2个不同培养温度时SRB的检出率、含量对比看,似乎25℃时更有利于某些SRB的繁衍.     

南海东北部珠江口盆地沉积物中古菌群落垂向分布研究

本文利用高通量测序及荧光定量PCR技术对南海东北部珠江口盆地柱状沉积物的表层（0~1 cm）、中层（20~21 cm）和底层（40~41 cm）3个样品中古菌群落结构及其垂向分布进行了研究。结果表明,沉积物中的古菌主要可被划分为奇古菌门、Woesearchaeota、深古菌门和广古菌门。表层样品中的古菌群落多样性和丰富度最低,类群Marine Group I（MGI）占绝对优势,中层和底层样品中的古菌则以MGI、Group C3、Marine Benthic Group B、Thermoplasmata为主要类群。执行氨氧化功能的亚硝化侏儒菌属（Nitrosopumilus）是研究区域的优势类群,预示该区域的氮代谢过程较为活跃。定量结果表明,古菌丰度为2.00×107~8.20×107copies/g,且随深度增加呈下降趋势。研究结果可为进一步探讨南海沉积物中的古菌群落特征提供依据。     

硫酸盐还原-氨氧化反应的特性研究

将接种的ANAMMOX污泥进行自养条件下的硫酸盐还原-氨氧化反应,实验发现硫酸盐还原-氨氧化反应是pH下降的过程,其产物为单质硫和氮气,NO-3-N是其中间产物.NH+4-N/SO2-4-S的转化比随着原水n(N)/n(S)比的减小而减小,其中原水n(N)/n(S)比对氨的转化率影响不大,低的n(N)/n(S)比可以提高SO2-4-S的转化率,但却使NH+4-N转化为NO-3-N的比率增大,导致n(TN)/n(TS)的去除比减小.这表明硫酸盐还原-氨氧化反应不是基元反应.硫酸盐能把氨氧化为NO-2-N或NO-3-N,其中转化为NO-3-N的反应是限速步骤,缩短反应时间有利于氮损失.     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398, p<0.015, n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674, p<0.001, n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

海洋硫酸盐还原菌群处理烟气脱硫废水

针对高盐硫酸根废水的特性,从海底沉积物中富集得到1个硫酸盐还原菌菌群SRB-2,并研究了盐度、温度、pH值、碳源、硫酸根浓度和铁形态对其活性的影响.结果表明,SRB-2为嗜盐中温硫酸盐还原菌群, 可以利用乙醇及乳酸为单一碳源,最佳生长温度为30～40℃,最佳生长pH值为7.4～8.3,SRB-2菌群能够在硫酸根浓度为5 200 mg/L或盐度为60　g/L的条件下正常生长,还原铁粉对该菌群还原硫酸根的能力具有加强作用,而二价铁离子则抑制细菌活性.扫描电子显微镜及光学显微镜对菌体形态研究发现,在反应器填料表面,该菌群中有大量短竿状及螺旋状细菌黏附,而在底部,主要为表面覆盖大量黑色粘稠物质,由短竿状细菌组成,推测其可能是菌种SRB-2-64（GenBank 序列号：EU167911）的堆积.     

长江口潮滩沉积物古菌群落结构与多样性

以长江口潮滩为研究对象,采用高通量测序技术,研究了潮滩沉积物古菌群落结构与多样性及其影响因素.结果表明,沉积物中古菌群落OTUs数量为900~1417,Shannon指数为7.02~8.02,均表现出从低盐度向高盐度样点降低的变化特征.各采样点古菌群落特异性OTUs占各采样点总OTUs的24.2%~57.3%,而共有的OTUs仅占1.2%,说明各样点沉积物中古菌群落特异性较高.沉积物中古菌主要隶属于广古菌门（Euryarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,而深古菌门（Bathyarchaeota）也是古菌群落的重要组成部分,其相对丰度占到17.7%~25.9%.主成分和聚类分析表明芦潮港和东海农场沉积物中古菌群落结构相似,白龙港和浏河口群落组成相近,而浒浦与其他采样点的古菌群落组成差别较大.通过典范对应分析,研究区沉积物中古菌群落结构与沉积物盐度水平有着非常密切的关系.上述研究结果表明长江口潮滩沉积物中古菌群落结构组成和多样性具有高度的空间差异性,且沉积物盐度是群落差异的决定性影响因素.     

硫酸盐还原菌处理含硫酸盐有机废水的原理及其应用

含硫酸盐有机废水多元污染物并存,严重影响水体生态环境,危害人体健康,是目前水污染控制领域面临的难题与关注的焦点。在目前所采用的生物法水处理中,硫酸盐还原菌(SRB)是降解该类废水的关键微生物。重点阐述了SRB处理含硫酸盐有机废水的原理和相关技术的研究进展,详细介绍了SRB的分类、相关检测技术及其在水处理领域的应用现状和存在的问题,并通过分析SRB在醇类、羧酸、烃类和大分子有机物降解方面的应用,指出将硫酸盐最终转化为单质硫并回收高纯度硫是SRB处理含硫酸盐有机废水今后的发展方向。     

重金属对硫酸盐还原菌影响

含重金属硫酸盐废水是我国工业水污染的突出问题,利用硫酸盐还原菌的生物去除重金属的方法具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,没有二次污染等优点而成为研究的热点。文章以混合培混养物作为接种污泥,考察不同浓度的重金属离子(Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+)对硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)的抑制作用。研究表明:10 mg/L的Cu2+、Cd2+和20 mg/L的Hg2+对SRB还原硫酸盐的影响较小,硫酸盐最大去除率可分别达到94.1%、94.6%、91.3%,与空白(93.9%)相近;20 mg/L的Cu2+对SRB的抑制最为强烈,硫酸盐最大还原率仅为48.2%,剩余金属离子(Cd2+、Ni2+、Hg2+)都分别随着浓度的增大而对SRB的抑制作用增强;相同浓度的重金属离子对SRB的抑制顺序为Ni2+>Cu2+>Cd2+>Hg2+,抑制浓度分别为10、20、30、60 mg/L。最后阐述了各个反应器中硫酸盐还原率最大时,(WCOD/WSO42-)与硫酸盐还原率的关系。     

利用硫酸盐还原菌脱除废水中硫酸盐的研究

本阐述了利用硫酸盐还原菌(SRB)脱除废水中硫酸盐(SO4^2-)的研究情况。论述了硫酸盐有机废水的厌氧发展现状和反应机理，考察了以尼龙丝为填料的厌氧滤池中硫酸盐在不同容积负荷所达到了去除效果。并就研究中发现的问题进行探讨。     

富营养化淡水中黑色金属试样腐蚀加速的微生物学机制研究

目的探究黑色金属在污染淡水中后期腐蚀加速规律的生物学机制。方法采用高通量测序分析A3钢在富营养化水体和清洁水体中腐蚀产物内微生物的种群结构,并结合元素分析和XPS分析。结果获得了A3钢的腐蚀产物内微生物的门水平物种分布柱状图、OTU估计数统计表、OTU韦恩图、硫酸盐还原菌各属的相对丰度、微生物属水平热图等数据。结论在富营养化水体中,硫酸盐还原菌呈现更显著的水平,造成金属的硫化腐蚀更为严重,验证了黑色金属在富营养化污染淡水水体中后期腐蚀速率反转加速的现象。     

高通量测序技术应用于污水处理厂细菌气溶胶群落结构分析

由于污水及其处理设施中细菌气溶胶的逸散作用,导致污水处理厂细菌气溶胶的群落结构较为复杂,因此,选择适宜的采样和分析方法对其多样性的认识和风险评估具有重要意义.本研究以某城市污水厂为研究对象,采用\"总悬浮颗粒物采样器+高通量测序技术\"分别对污水处理全过程进行细菌气溶胶的收集与分析;作为对照,采用\"Andersen六级采样器+克隆文库技术\"进行同步采样和分析.结果表明,前者对各采样点气溶胶中细菌的多样性、总体群落组成、优势群落的解析均明显优于后者,分析更简便快捷,数据更全面、更接近其真实的分布状态.本研究结果可为污水处理厂细菌气溶胶的采样和分析方法的选择提供科学依据.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门（Protebacteria）（丰度为7.6%～32.8%）、绿弯菌门（Chloroflexi）（13.6%～22.3%）以及古菌域中的广古菌门（Euryarchaeota）（19.3%～29.2%）是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲（Deltaprotebacteria）中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

南淝河表层沉积物细菌群落结构特征及驱动因素

为了探讨南淝河不同河段沉积物细菌群落结构特征差异及其主要驱动因素,在对南淝河不同土地利用区域河段表层沉积物的主要理化指标（pH、CEC、TOC、DOC、氮分级形态）进行分析基础上,重点通过MiSeq高通量测序技术对沉积物中细菌群落结构特征进行了分析,并利用冗余分析（RDA）方法探讨了导致群落结构差异的主要驱动因素.结果表明：沉积物中门水平下优势细菌种群为变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和拟杆菌门（Bacteroidetes）;纲水平下除未分类外主要是厌氧绳菌纲（Anaerolineae）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、梭状芽胞杆菌纲（Clostridia）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）,此外ε-变形菌纲（Epsilonproteobacteria）主要在南淝河下游采样点被检测到,说明其在南淝河沉积物生态系统中并不是普遍存在的;属水平下大多为未分类序列,长绳菌属（Longilinea）和芽孢杆菌属（Bellilinea）有优势地位.南淝河不同河段所在流域土地利用方式不同会导致污染物类型、污染源强和沉积物理化指标的不同,进而影响沉积物细菌群落结构,中游城区和工业区段的细菌多样性整体上高于上、下游;RDA分析结果表明,表层沉积物的CEC、TOC、DOC、TP、WAEF-N和IEF-N是导致细菌群落结构特征差异的主要影响因子,其中变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门受TP影响较大,绿弯菌门则受弱酸浸取态氮（WAEF-N）影响较大.     

植被恢复的岩溶湿地沉积物细菌群落结构和多样性分析

为研究岩溶地区湿地生态系统的细菌群落在植被恢复过程中的结构和多样性以及环境因子对其产生的影响,以桂林会仙岩溶湿地沉积物中提取的总DNA为模板,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对细菌16S rDNA V4、V5区进行测序并分析,共得到有效序列711 403条,序列平均长度为372.34 bp,聚类产生5 952个OTU（Operational Taxonomic Unit）.结果表明,研究区沉积物具有较高的细菌多样性,包含70个门,150个纲,195个目,325个科,446个属.其中,变形菌门（Proteobacteria）是优势类群,占比为18.33%~44.16%,并以β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）及δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）为主要组成部分,这些类群中包含了硫杆菌属（Thiobacillus）和脱硫酸盐橡菌属（Desulfatiglans）等参与硫元素循环的菌群,推测对湿地沉积物中的硫循环有着重要作用;同时,属水平上存在大量（37.85%~84.67%）未分类（Unclassified）细菌类群.在会仙岩溶湿地水质及沉积物化学指标中,与细菌群落相关性较大的是ρ（NO₃--N）、ρ（NO₂--N）、ρ（TP）和ρ（TN）等水质指标.研究显示,桂林会仙岩溶湿地细菌具有很高的多样性,沉积物中蕴藏了许多潜在新物种;并且,水质指标对沉积物细菌群落结构及多样性的影响较大,说明人为因素对于会仙岩溶湿地微生物群落结构的影响较为显著.      

罗红霉素短期冲击对活性污泥中氨氧化微生物丰度和多样性的影响

本研究基于amo A基因,结合实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q PCR)和高通量测序技术研究罗红霉素(roxithromycin,ROX)短期冲击对活性污泥中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)丰度和多样性的影响.本研究共设置10种ROX浓度,不同浓度的ROX对氨氧化作用的影响差异明显,环境浓度(0.3~30μg·L~(-1))与中等浓度(300μg·L~(-1)和3000μg·L~(-1))的ROX并未对氨氧化作用产生影响;较高浓度(5 000~12 000μg·L~(-1))的ROX对氨氧化作用产生明显的抑制作用.环境浓度和中等浓度的ROX刺激了AOA增长,而较高浓度的ROX导致AOA的丰度下降.此外,除了环境中的痕量浓度(0.3μg·L~(-1)),其余浓度的ROX均导致AOB丰度下降,且下降趋势比AOA显著,说明AOA对ROX的耐受性高于AOB.高通量测序结果表明,在ROX的选择压下,AOA的OTUs多样性减少,AOB的OTUs多样性增加;但3个样品中最主要的AOA Candidatus Nitrososphaera gargensis的相对丰度随ROX浓度增加而增多,最主要的AOB Nitrosomonas eutropha的相对丰度随ROX浓度增加而减少,这同样说明了AOA对ROX的耐受性高于AOB.冗余分析结果表明:AOA Ca.Nitrososphaera gargensis、Candidatus Nitrosoarchaeum koreensis和AOB Nitrosomonas oligotropha、Nitrosomonas watsonii、Nitrosomonas halophilus均与ROX浓度呈正相关.     

改性蓝藻生物炭促进生物电化学系统阴极氢自养反硝化过程研究

以太湖蓝藻为原料制备不同种类的活性生物炭,并将其投入到生物电化学系统（BES）的阴极促进氢自养反硝化。通过扫描电镜、能谱仪和傅里叶红外光谱对未经改性（ABC-800）、硝酸改性（ABC-800N）和KOH改性（ABC-800K）3组蓝藻生物炭进行观察,并与不加入蓝藻生物炭的对照组进行比较,以考察生物炭促进BES生物阴极的反硝化过程中的电子传递机制。结果表明：ABC-800N表面的N、O元素含量最高,同时与电子传递能力及生物相容性相关的共轭醌、酮结构的丰度也最高;将蓝藻生物炭投加至BES的非生物阴极中可提高阴极的脱氮效率,ABC-800N投加量为0.5 g时,7 d内脱氮效率达到最高,为96.0%,而对照组仅为29.6%;高通量测序表明,ABC-800N组的优势菌属为Thauera、JGI_0001001_H03、Thiobacillus、Denitratisoma等。

     

典型湿地沉积物中硝酸盐异化还原成铵的细菌群落结构的研究

为研究中国典型湿地沉积物硝酸盐异化还原成铵过程(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)的群落组成,针对DNRA过程的功能基因nrfA进行高通量测序.选取中国典型湿地岸边带的表层沉积物8个样点,质控后每个样品得到60000条序列,在相似度≥90%得到279个OTUs进行生态学分析.由基因丰度值显示:8个湿地沉积物的丰度为(6.69±0.28)×10~7～(8.44±0.48)×10~8 copies g~(-1).多样性分析(OTUs水平)结果表明:本研究的湿地沉积物样点中,南方湿地沉积物样点的多样性要高于北方样点.对代表OTUs进行分类,共定义到8个门(Phylum),23个属(Genus).其中相对丰度最高的3个属为Anaeromyxobacter(24.71%)、Anaerolinea(9.70%)和Dokdonella(7.94%),表明三者在群落组成中占主导地位.PCoA分析(OTUs水平)表明南北方地区差异是导致中国湿地沉积物中DNRA菌群结构不同的最主要影响因素.结合沉积物理化因子分析,DNRA细菌的丰度与碳氮比、年平均降水量及年平均温度呈显著正相关.本研究在一定程度上揭示了中国典型湿地沉积物DNRA细菌的群落组成、多样性及其与环境因子的关系.     

基于不同测序技术的生物群落结构及功能菌分析

分别采用克隆文库和高通量测序技术,解析生物去除铁锰氨滤池内微生物的群落结构和功能菌多样性,并探讨不同测序手段的差异.高通量测序获得15057条有效序列、共32个分类纲,克隆文库测序涵盖9个具有明确分类地位的纲(75条序列),前者能揭示更为丰富的细菌群落结构多样性.功能菌(铁锰氧化细菌和硝化细菌)分析过程中,一些功能菌属在克隆文库中出现,而在高通量测序中未检测到,反之亦然.与单一的测序手段相比,二者相结合能更好地揭示功能细菌的分布特点.     

羟胺对厌氧氨氧化污泥群落的影响

目前,由于厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)过程具有高效率、低能耗和污泥量少的优点,在污水除氮方面具有广阔的应用前景.羟胺既是厌氧氨氧化代谢的中间产物,同时也是一种抑制剂,但是目前关于厌氧氨氧化细菌颗粒如何应对羟胺的压力还没有很好的解释.通过羟胺批次添加实验,发现在投加不同浓度的羟胺情况下(40～80mg·L~(-1)),厌氧氨氧化的反应活性受到了抑制作用,但是无法判断厌氧氨氧化细菌对羟胺的耐受阈值.然后基于实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术检测了不同反应器内肼氧化酶(HZO)的mRNA的表达量,发现HZO酶的表达量随着羟胺浓度的增加出现先升高后降低的趋势,由此本研究推测相对于3.12g·L~(-1)的厌氧氨氧化颗粒污泥,其承受的羟胺浓度(以N计)阈值介于60～70mg·L~(-1).同时利用16S rRNA高通量测序的方法对反应器内的颗粒污泥微生物结构与功能进行分析,发现投加适量的羟胺(50mg·L~(-1))有助于增强颗粒污泥中细菌的细胞运动性,促进厌氧氨氧化细菌的组成,提供一个更佳的生态平衡.