水平碳纤维刷耦合生物电化学系统强化土壤中总石油烃降解及扩展作用半径

为解决传统管状土壤生物电化学系统(SBES)应用中因土壤传质效率低导致的修复半径有限的问题,借助水平定向钻机设备构建了水平碳纤维刷耦合SBES的新构型,通过搭建水平电子通路促进远端石油污染物降解,探究水平碳纤维刷SBES构型对土壤总石油烃(TPH)降解的最大作用半径。结果表明：在启动80 d后,水平碳纤维刷SBESs构型的TPH去除率可达到46.4%～49.0%,比垂直SBES提高了169.8%～184.9%,相较于自然降解处理组提高了358.4%～385%,微生物输出的最大电流密度达到21.7～35.8 mA/m²。水平碳纤维刷耦合SBESs构型的最大作用半径为136～138 cm,是垂直SBES的1.48～1.50倍。综上,水平碳纤维刷耦合SBES强化了微生物石油烃降解及扩展了作用半径,可为SBES在工程应用领域提供全新的解决方案。     

耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池（MEC）电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统（MES）降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H⁺被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/（L·d）,且在21d内化学需氧量（COD）去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能.     

土壤微生物降解石油污染物

调查分析了石油污染程度不同的土壤的嗜油微生物分布状况，通过梯度浓度驯化、半连续紫外诱变、梯度浓度再驯化，建立了一套可操作的嗜油细菌筛选办法，对6株优势菌及其混合菌进行了石油降解率及脱氢酶活性分析测试，得到了3株高效石油降解菌，经初步鉴定分别为假单胞菌属（Pseudomonas)、微球菌属（Micrococcus)、黄单胞Xanthomonas)。     

土壤微生物对苯的降解研究

使用大庆油田石油污染土壤中分离出优势菌种(革兰氏阴性G^-、黄杆菌属Flavobacterium),在实验室可控条件下,研究了该菌种对苯的降解规律和特点.研究发现:微生物对苯浓度耐受范围8.8～17.6 mg·L^-1,大于17.6mg·L^-1时,对该菌株产生明显的抑制作用.降解体系在pH为6.5～7.0之间达到对苯的较高降解水平,最佳降解率出现在苯初始浓度7.04～13.2mg·L^-1之间;苯在微生物细胞内外的浓度变化趋势呈现一致.-lgP(P为有机溶剂苯在细胞膜和水相中的分配系数的比值)的变化能够较好的表征苯在微生物细胞内外的降解趋势和毒性变化;当体系中苯的初始浓度大于8.8mg·L^-1时,苯的降解率与P值变化趋于一致.     

微生物法降解药渣中残留四环素的试验研究

发酵法生产四环素过程中会产出大量废弃药渣,其中含有丰富的营养物质,但同时也残留一定量未提取完的四环素,从而限制其资源化利用。研究筛选到一株对药渣中残留四环具有高效降解作用的优势菌株,经16S rDNA鉴定为无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacteramalonaticus)。该菌株在35℃、初始pH 5.5、装液量为50 mL、接种量为5%、转速为150 r/min条件下,处理四环素药渣72 h,药渣中残留四环素的降解率为86.1%。     

纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

木质素过氧化物酶降解四环素机理的研究

为探究过氧化物酶对四环素类抗生素的降解机理,以白腐真菌Phanerochaete chrysosporium表达的木质素过氧化物酶(LiP)粗酶为研究对象,研究其产酶条件及其降解四环素(TC)的机理。结果表明:低浓度Mn2+可促进产酶,碳源、氮源限制是产酶的重要条件;降解反应进行10min后,H2O2消耗至阈值0.045mmol/L,LiP对TC的降解停止,其降解率达到82%;TC降解反应趋于平衡时,补加TC和H2O2后,LiP依然可以高效发挥作用,其二次降解率达到65%;LiP作用于不同初始浓度(10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L)TC,显示LiP对不同浓度TC均可有效降解,TC降解率分别为62%、80%、82%和90%;降解产物的抑菌性试验反映出降解产物较TC母体的抑菌性明显降低;LC/MS捕获到6种可能的降解产物E-TC、TP 461、E-TP 461、TP 477、TP 475和TP 445,并推测出LiP降解TC可能的降解途径。     

好氧堆肥微生物降解土壤中硝基苯的影响因素研究

为进一步了解好氧堆肥降解土壤硝基苯的机理,从堆肥高温期筛选出能以硝基苯为唯一碳源和氮源的微生物,并研究了该菌系降解硝基苯的最佳条件。发现该微生物不能以葡萄糖作为共代谢底物,在p H值为5,当硝基苯初始浓度为25 mg/L时,生长情况最佳,且降解时间最短为84 h,对于100 mg/L的硝基苯最快96 h能完全降解。通过16s r DNA对该菌系进行鉴定表明,该微生物为粪产碱杆菌和戴尔福特菌,硝基苯降解途径为好氧条件下的JS765氧化途径。采用该微生物体系接种到硝基苯污染的土壤中,相比不接种处理组的硝基苯降解率提高了10%左右。     

土壤和叶际微生物对啶虫脒的降解作用

深入研究了土壤、叶际原位和叶际可培养微生物对啶虫脒的降解作用及各条件下降解效果的差异.结果表明,不同环境下的微生物对啶虫脒有不同程度的降解效果.原位叶际微生物对啶虫脒降解影响的程度较小,在灭菌处理与对照叶面中啶虫脒的半衰期分别为8 1 d和6 6d.相对而言,土壤和叶际分离培养微生物对啶虫脒降解作用更加显著,在自然土壤和灭菌土壤中啶虫脒的降解半衰期分别为5.0 d和39.6d,相差为8倍;和原位叶际微生物相比,在油菜叶培养基中微生物的生物量大幅度提高,同时,对啶虫脒的降解效果也更加显著;在灭菌处理的豆叶培养基中(CK),啶虫脒42d的降解率为16.5%,相同时间内非灭菌处理的叶际分离微生物降解率高达95%,其降解速率与培养基中的微生物量呈正相关性,叶际和土壤中都存在能降解啶虫脒的微生物.     

微生物降解石油污染的土壤

微生物陈解石油石油污染土壤的研究表明，石油烃会刺激嗜油微生物的生长，导致微生物数量的增加，石油污染的土壤中广泛存在着不同种类的细菌和真菌，不同菌株对石油的降解能力有很大差异，降解能力最强的真菌菌株９，经１５天液体振荡培养后，油降解率可达３９．８４％。     

鸡粪中3种四环素类抗生素在棕壤中的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养试验,研究了鸡粪中3种四环素类抗生素在棕壤中含量的动态变化规律及消解途径.结果表明鸡粪中所含的3种四环素类抗生素在棕壤中的含量均表现为前期迅速下降,中后期逐渐平稳的规律,但不同种类和用量处理的变化速率和降解率有显著差异(p＜0.05);180 d时,3种抗生素在棕壤中的降解率为金霉素＞土霉索＞四环素,相...     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

Monitoring impact of mefenacet treatment on soil microbial communities by PCR-DGGE fingerprinting and conventional testing procedures

The effect of acetanilide herbicide mefenacet on soil microbial communities was studied using paddy soil samples with different short-term treatments. The culturable bacteria （plate counts）, dehydrogenase activity and changes in community structure （denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） analysis） were used for biological community assessments. Mefenacet was a significant stimulus to cultural aerobic bacteria and dehydrogenase activity while Sphingobacterium multivorum Y1, a bacterium efficiently degrading the mefenacet, only induced the increasing colony-forming unit （CFU） of bacteria but little effect on dehydrogenase activity during the whole experiment. The degree of similarity between the 16S rDNA profiles of the communities was quantified by numerically analyzing the DGGE band patterns. Similarity dendrograms showed that the microbial community structures of the mefenacet-treated and non-treated soils were not significantly different. But supplement of S. multivorum Y1 could increase the diversity of the microbial community in the mefenacet-polluted paddy soil. This work is a new attempt to apply the S. multivorum Y1 for remediation of the mefenacet-polluted environments.     

制药废水受纳河流中四环素抗药基因及微生物群落结构变化研究

考察了含有土霉素制药废水的污水处理厂排放在冬季和夏季对受纳河流中四环素抗药基因及微生物群落结构的影响.利用PCR方法,对该河流中16种四环素抗药基因(TRGs)进行了检测,其中6种在排放口及下游被检出.通过Real-timePCR对其中的3种抗药基因(tet(L)、tet(W)和tet(X))及总细菌的16SrRNA基因进行定量分析(TRGs/16SrRNA基因),结果表明:tet(L)、tet(W)和tet(X)与16SrRNA基因的比值在排放口和下游(3.34×10-3～2.38×10-1)显著高于排放口上游(1.16×10-5～2.38×10-2),表明污水排放造成了抗药基因的增加.夏季河水中TRGs/16SrRNA基因明显低于冬季.利用PCR-DGGE对不同河流沉积物中微生物群落结构进行了研究,结果表明,污水的排放显著改变了河流中的微生物群落结构,一些代表性TRGs宿主细菌的条带在排放点和河流下游明显增加.     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

木质素降解酶对四环素的降解可行性

选取了使用广泛、在环境中残留量大、生物毒性大、不易被生物降解的四环素类抗生素中的四环素,考察了其被木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)粗酶液体外降解的效果,证明2种酶对四环素均有较强的降解作用,并在此基础上比较了3个不同酶活(15 U·L-1、40U·L-1、70 U·L-1)下的降解率.结果表明,同等酶活(40 U·L-1)下,LiP比MnP的降解能力强,在适宜的反应条件下,LiP对50 mg·L-1四环素的降解率在5min内可达95%以上,而MnP在2h后仅达70%.对于LiP,当酶活从15 U·L-1升高至40 U·L-1时,降解率提高约15%,当酶活进一步升高至70 U·L-1时,降解率变化不大,而提高酶活可明显提高MnP对四环素的降解率.此外,通过反应进程中补加H2O2,可以明显提高MnP对四环素的降解率.     

淋洗与电化学还原联用处理镉-铅污染土壤

为探究螯合剂淋洗与电化学还原联用能否提高土壤重金属去除效率,提出了一种基于两种技术联用的处理方法.比较了淋洗与联用技术Cd和Pb的去除效率,探究了使用联用技术时土壤悬为重金属的传质机制,分析了不同螯合剂处理的成本效益.研究发现,联用技术能有效地提高重金属的去除效率,协同增强效应与螯合剂的螯合能力及再生能力有关.氨基多羧...     

活性污泥萃取液施用对水稻根际土壤微生物群落结构的影响

通过根箱试验,从土壤根际微生物角度揭示活性污泥萃取液（简称萃取液）调控水稻苗期生长和改良土壤理化性质的机理。试验设计不同萃取液配施减氮处理（T1,空白对照;T2,常规施肥对照;T3,减氮30%配施0.2 g/kg萃取液;T4,减氮30%配施0.4 g/kg萃取液;T5,施用8 g/kg萃取液全量替代化肥氮,即减氮75%）,研究萃取液配合氮肥减施对水稻根际土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明：配施萃取液可显著增加水稻幼苗的叶面积、生物量和叶绿素含量;与常规施肥相比,配施萃取液可以显著提高土壤pH,降低土壤电导率,增加可溶性有机碳含量,降低硝态氮和铵态氮含量。β多样性结果显示,萃取液对土壤微生物性质的影响主要作用在根际及近根际土壤中,不同萃取液处理组与空白及常规施肥对照组间细菌群落结构及多样性存在显著性差异（P<0.05）;萃取液的施用可增加有机污染物降解和碳水化合物代谢相关微生物的相对丰度,如黄色土源菌、Candidatus_Udaeobacter、鞘氨醇单胞菌属,相对丰度分别增加151%~541%、26%~320%和55%~364%。采用FAPROTAX土壤功能预测分析发现,施用萃取液后土壤菌群主要增加的功能为化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原、固氮作用、硝化作用和芳香化合物降解等,这类功能与土壤碳源物质代谢、氮循环及有机污染物降解等行为相关。萃取液施用可通过改善土壤根际及近根际微生物群落结构,增加相关菌群丰度,调控土壤根际及近根际碳、氮循环,进而达到促进水稻幼苗生长和土壤改良的效果。研究结果可为活性污泥的资源化提供新路径。

     

Effects of heavy metal pollution on soil microbial biomass

１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１．１ＢａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓＳｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｌｉｖｉｎｇｐａｒｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ，ｅｘｃｌｕｄｉｎｇｐｌａｎｔｒｏｏｔ...     

不同土壤耕作方式下秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响

在耕翻、少耕和免耕条件下研究了早稻秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响,结果表明,①秸秆还田显著提高土壤有效磷和速效钾含量,对土壤碱解氮含量的提高体现在水稻生育后期;秸秆还田对土壤碱解氮和有效磷含量的提高效果在免耕条件下最好,而对速效钾含量的提高效果在少耕条件下最好;②不同耕作方式下宜实行不同秸秆还田量,就提高有效磷和速效钾含量而言,耕翻和少耕条件下宜实行全部秸秆还田,而免耕条件下宜实行2/3秸秆还田;③秸秆还田使土壤真菌和嫌气性细菌数量减少,放线菌和好气性细菌数量增加;耕翻使土壤真菌和嫌气性细菌数量减少,好气性细菌数量增加;④土壤耕作有利于晚稻生育前期与后期土壤微生物活度的提高,秸秆还田量对土壤微生物活度的影响在不同耕作方式下表现不同,耕翻条件下以2/3还田量处理的土壤微生物活度最高,而少免耕条件下1/3还田量处理最高.