废水生物强化中基因工程菌的流失和环境生存状况研究

在废水生物强化处理中,基因工程菌从生物反应器向环境的流失会造成潜在生态风险.在传统活性污泥法反应器(CAS)和膜一生物反应器(MBR)中,考察了1株降解阿特拉津基因工程菌的流失和流失后在模拟自然环境中的生存状况.结果表明,基因工程菌在接种初期从反应器中流失的密度最大.在接种密度为1010CFU/mL时,CAS的最大流失密度接近接种密度,MBR的最大流失密度仅有102CFU/mL.在模拟自然环境中,流失密度是决定基因工程菌生存状况的主要因素.在CAS出水1010CFU/mL流失密度下,高种群密度基因工程菌在水体和土壤中生存时间较长(30 d以上),潜在生态风险较高;在MBR出水102CFU/mL流失密度下.基因工程菌在水体和土壤中很快衰亡,潜在生态风险较小.环境条件对基因工程菌生存状况具有影响,提高土壤的含水率、有机质含量以及环境选择压力的存在有利于基因工程菌生存.     

繁茂膜海绵间接清除养殖海水中营养盐的研究

以研究清除养殖海水中营养盐的技术方法为目的,借助微藻吸收海水中无机盐的属性和海绵泵入海水从中阻留消化微藻的能力,设计了潮间带海绵间接清除海水中营养盐的方法,即先用小球藻吸收海水中无机N、P营养盐,然后放入海绵用于阻留消化海水中的微藻,接着取出海绵以保持小球藻继续吸收无机N、P营养盐。在灭菌海水和养殖海水的体系(5 L)中,微藻初始密度分别为81×104/mL和77×104/mL、放入海绵的生物量约40 g(鲜重),在保持水体中小球藻密度与接种密度相同水平条件下,海水中无机N、P营养盐浓度分别减少约60%和90%,海绵生物量增加约5%~7%。繁茂膜海绵间接清除海水中无机N、P营养盐的技术方法在封闭海水养殖体系和工厂化海水养殖体系中具有很好的应用前景。     

弧菌拮抗菌的筛选及其对凡纳滨对虾的抑菌防病作用

从海洋沉积物中分离到2株弧菌拮抗菌(H2和H4),经生理生化特性、16S rRNA基因序列分析分别鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus H2)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis H4). H2和H4菌株均对需钠弧菌的生长有显著的抑制作用;但只有H2菌株在模拟养殖动物小肠环境中生长良好. 选择H2进行模拟试验(20尾凡纳滨对虾虾苗为1组).结果表明,对照组(不接种)虾苗存活32h,接种弧菌的试验组虾苗仅存活16h,同时接种H2菌株和弧菌的试验组虾苗存活48h,而仅接种H2菌株的试验组虾苗存活了72h,说明菌株H2可显著提高凡纳滨对虾的存活时间.现场试验中,100L养殖池中(50尾虾/池),分别接种0 (对照), 103, 104 CFU/mL的H2菌株并养殖14d,再用104 CFU/mL需钠弧菌处理14d.接种104 CFU/mL H2菌株的试验组,虾的死亡率仅为12.5%,显著低于对照组的30.8%(P0.05).     

非灭菌条件下白腐真菌在反应器中的形态特征变化

揭示白腐真菌(Phanerochaete chrysosporium)在反应器中的形态变化有助于了解白腐真菌反应器难以连续运行问题的本质. 在耦合臭氧单元的反应器对酸性蓝45连续降解的过程中,考察了非固定化和固定化菌丝系统中白腐真菌的形态特性变化. 结果表明,在接种量为1 700 mg/L的非固定化系统中,染菌量为7.1×105 CFU/mL,平均脱色率为19%;但菌丝球形态不稳定,运行8~12 d时出现破裂、菌丝脱落、内容物大量流失,污染微生物的生长加剧. 在固定化系统中,接种量为1 700 mg/L时,染菌量降至8.4×104 CFU/mL,平均脱色率升至22%;接种量为4 300 mg/L时,染菌量降至4.7×104 CFU/mL,平均脱色率达29%. 在固定化菌丝系统中,白腐真菌的形态相对稳定,但21 d后,其稳定性降低,也出现了菌丝脱落现象,这与菌丝球或固定化菌丝的内部菌丝老化和自溶有关,可以考虑通过设计新载体从生物膜的内部和外部同时供给营养物和氧气解决该问题.      

胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化

为了探讨餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解钾菌肥的可行性,选用胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）作为试验菌种,采用正交和单因素方法对相关生长因素进行了优化.结果表明,在餐厨垃圾废水中培养胶质芽孢杆菌经过3 d的调整期后进入对数生长期,6~7 d时活菌数达到最大,Ⅰ类废水活菌数为1.55×1010 CFU/mL,Ⅱ类废水活菌数为6.60×1010 CFU/mL.以Ⅱ类废水为基质进行正交试验确定的较优培养条件为pH=7、温度30℃、摇床转速160 r/min、接种量2.0%（V/V）.废水的pH和盐分对胶质芽孢杆菌的生长代谢影响极为显著:最适初始pH为7（活菌数为3.80×1010 CFU/mL和9.20×1010 CFU/mL）;随着ρ（NaCl）的增加,活菌数先升高后快速降低,最适ρ（NaCl）为4 g/L.Ⅰ类和Ⅱ类废水的最佳接种量分别为1.5%（活菌数为1.60×1010 CFU/mL）和2.0%（活菌数为6.40×1010 CFU/mL）.研究显示,胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中经过培养后可达到GB 20287-2006《农用微生物菌剂》中液态菌肥的活菌数（2.0×108 CFU/mL）,经湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用.      

环境因素对大肠杆菌REP-PCR指纹图谱稳定性影响研究

大肠杆菌作为粪便污染指示生物,其DNA指纹图谱稳定性是制约微生物污染源识别技术发展的瓶颈之一.本研究采用绿色荧光蛋白基因(GFP)标记后的Escherichia coli K12(K12GFP)为受试菌株,利用REP-PCR方法,对大肠杆菌在不同温度、光照、盐度条件下其DNA指纹图谱的稳定性进行了研究.结果表明,绿色荧...     

1株低温石油烃降解菌的分类鉴定及降解特性研究

从渤海油船泄漏区域的海底泥中筛选到1株能降解柴油的低温石油烃降解菌T7-2,初步鉴定为红平红球菌(Rhodococcus erythropolis).研究表明,利用工业乙醇无机盐培养基培养液体种子是适宜的,其最适温度和pH分别为15℃和7.8,工业乙醇最适加入量为0.5％,菌体浓度为10⁸ CFU/mL.接种人工海水烃降解培养基后,通过补加氮源 (NH₄)₂SO₄ 2.64　g/L、磷源Na₂HPO₄ 2.5 g/L和酵母粉 0.015 g/L后,15℃振荡培养7　d,降解率可以达到73.2％.该菌降解烷烃的范围很广泛,C12～C36均有不同程度的降解.     

硝基苯污染底质的微生物强化修复研究

采用从污染底质中分离出的可降解硝基苯的恶臭假单胞菌,对硝基苯污染底质的微生物强化修复进行了实验室和现场实验研究.该细菌在未灭菌的河水中可以硝基苯为唯一碳源生长,低温条件下(5℃),对于100g的含有11.8mg/kg硝基苯的污染底质,投加2mL(107cells/mL)菌液可以在4d完全降解底质中的硝基苯,实现对污染底质的强化修复.该过程中无须投加额外的氮、磷及其他的营养盐,说明污染底质中含有足够的细菌生长所需的营养物质.在使用河水和底质的现场实验中,当底质和河水中的硝基苯初始浓度在7～8mg/kg,50～61mg/L之间时,投加硝基苯降解菌可使底质和河水中硝基苯的降解时间缩短了40h以上,河水中的硝基苯先于底质中的硝基苯被细菌所降解.     

剧毒卡尔藻对海洋生物毒性及机制的初步研究

剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)是一种有毒甲藻,近年在我国沿海已经爆发过藻华,值得关注。本文研究了剧毒卡尔藻对不同粒径、不同营养级的几种海洋生物褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、卤虫(Artemia salina)、黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)存活及摄食的影响。研究发现:该藻对轮虫、卤虫存活影响较大,对黑褐新糠虾存活的影响较小,对中华哲水蚤存活几乎无影响。48 h,对轮虫的半数致死密度LC503400 cells/mL;96 h对卤虫的半数致死密度为LC504800 cells/mL;对黑褐新糠虾的半数致死密度为LC5089000 cells/mL;在89000 cells/mL的藻密度下,中华哲水蚤存活率约为80%。该藻不同组分对实验生物的影响是不同的,细胞破碎液对轮虫、黑褐新糠虾的影响最大;细胞外液对卤虫的影响最大。该藻对生物的摄食影响则发现,24 h内,轮虫、卤虫、中华哲水蚤均摄食该藻,且3种生物的摄食率随着藻密度增高而增加。可见,剧毒卡尔藻对不同生物的影响不同,其现场藻密度一般可达到104cells/mL,对轮虫、卤虫存活影响很大;该藻对生物有不同的致毒机制和致毒途径。结果表明:该藻藻华爆发,可能会对浮游生态系统产生较大影响;研究有害藻对不同粒径、不同营养级生物的影响,才可以更全面的反映出它对生态系统的危害。     

三唑酮在水体系中的光化学降解研究

系统研究了在天然日光和高压汞灯照射下三唑酮在蒸馏水、人工海水和天然海水中的光降解情况.结果表明,天然日光照射下,三唑酮在三种介质中降解较慢.高压汞灯较天然日光能够更有效地激发三唑酮的降解,且降解符合一级动力学规律.在300 W高压汞灯照射下,三唑酮在蒸馏水、人工海水和天然海水中的半寿期分别为54.14 min、144.38 min、177.69 min.三唑酮在蒸馏水中的光降解速率大于其在天然海水中的,这主要是由于天然海水中存在的阴、阳离子和其它特殊的物质所引起的.同蒸馏水中的光反应相比,人工海水中的离子抑制了三唑酮的光降解反应.在500 W高压汞灯照射下,三唑酮的反应速率明显提高.实验发现溶液中加入重金属离子(Cu2+、Pb2+、Cd2+)能够改变三唑酮的光降解速率.     

利用绿色荧光蛋白标记革兰氏阴性细菌的研究

构建了具有不同抗性且能够组成型表达绿色荧光蛋白的一系列转座子质粒pTnMod-OCm-G、pTnMod-OTc-G、pTnMod-OKm3-G和pTnMod-OGm-G,并通过三亲本杂交的方法,成功地将荧光蛋白基因分别插入到多环芳烃降解菌株Sphingomonas sp.12A和Pseudomonas sp.12B的基...     

基因重组细胞在环境样品多氯联苯检测中的应用

为发展快速、简便和廉价的检测环境和生物样品中的多氯联苯技术,本研究利用重组有绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶(Luc)报告基因的2个细胞系,检测从野外环境中所采集的水、底泥和生物样品中的多氯联苯的含量.研究结果表明,GFP和Luc荧光强度与多氯联苯标样浓度的相关性很好,相关系数分别达到0.99188和0.98239;具有很好的剂量-效应关系.与气相色谱-电子捕获器法(GC-ECD)的仪器分析比较,GFP和Luc的荧光强度与环境样品中的多氯联苯化合物含量也具有很好的相关性.因此可用于受多氯联苯污染的环境样品筛选和半定量快速、简便、廉价检测.     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

绿色荧光蛋白标记阿特拉津降解基因工程菌的特性

通过转化绿色荧光蛋白基因质粒,对阿特拉津降解基因工程菌进行标记.转化后,绿色荧光蛋白在细胞内表达情况良好.在含抗生素的LB培养基中,绿色荧光蛋白的表达水平高于LB培养基和基础培养基.在细胞生长的稳定期,绿色荧光蛋白表达水平高于停滞期和对数生长期.绿色荧光蛋白基因质粒转化和表达,不会对基因工程菌原有的降解能力产生影响,而且绿色荧光蛋白的表达水平和降解活性存在接近线形的正相关关系.荧光蛋白标记细胞投加到反应器活性污泥中,会以2种状态存在:游离态和附着态,而且初期游离态细胞的数量大于附着态细胞的数量.     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

L波段SMAP卫星数据平静海面亮温信息提取研究

风致海表粗糙度是微波辐射计接收亮温的主要误差来源,通过建立亮温增益模型对海面亮温进行修正是获取平静海面亮温信息的一项关键工作。基于SMAP卫星L2C海面亮温数据和10 m风速数据,分析了亮温增益与风速之间的相关性,并利用最小二乘法根据不同风速区间建立L波段下的粗糙海面亮温增益模型,在考虑白冠对亮温影响的情况下,输入Argo浮标插值得到的温、盐数据集,使用Meissner-Wentz介电常数模型计算得到参考亮温,与亮温增益模型修正得到的平静海面亮温进行回归分析,定量评价了该模型在该海域的适用性。研究表明,风速与亮温增益呈现正相关关系,0～3 m/s风速区间的水平极化亮温灵敏度比垂直极化方式高0.25 K/(m/s),3～12 m/s风速区间的前者比后者高0.02 K/(m/s),大于12 m/s风速区间的前者比后者高0.01 K/(m/s);在靠近陆域的海面亮温偏差比较大,在开阔海域大部分极化亮温误差均能控制在0.2 K以内;模型亮温与参考亮温回归分析的决定系数均在0.5以上,均方根误差均可以控制在0.2 K以内。     

青岛近岸绿潮区溶解有机质微生物可利用性

以青岛近岸绿潮区水体中DOM（溶解有机质）为研究对象,通过室内降解实验计算了水体中DOC（溶解有机碳）的降解效率并分析了水中CDOM（有色溶解有机质）的荧光组分及其变化特征.结果显示,绿潮区不同站点和暴发前后水体中的DOC均发生了不同程度降解,降解过程符合一级降解动力学方程,其中约8.93%～45.10%的DOC可被微生物利用,在时空上受浒苔绿潮影响程度大的水体中DOC降解率最高.应用三维荧光光谱和平行因子相结合的技术,分析确定了绿潮水体中的CDOM包含3种类腐殖质组分（C1、C2、C3）和1种类蛋白质组分（C4）,且所有样品中类蛋白质组分含量均显著高于单一类腐殖质组分,表明浒苔绿潮释放的CDOM主要成分是类蛋白质.降解实验中,类蛋白质组分的变化与DOC含量降解趋势相同,而类腐殖质组分逐渐增加.同时,CDOM各荧光参数与微生物可利用性DOC百分比含量（BDOC%）相关性分析的结果和支持向量机的权重分析结果均显示:相对于BDOC%,C4组分为正相关,C1组分负相关,表明BDOC与CDOM组分间的关联度极高,可推测类蛋白质与BDOC均易被微生物降解利用,而类腐殖质与RDOC（惰性溶解有机碳...     

南海东北部考洲洋海洋渔业环境质量评价

根据1999年考洲洋12个调查站的观测资料,按我国有关的环境质量标准,用质量指数法分级评价考洲洋的环境质量。结果表明：考洲洋的环境质量总体较好,但轻微污染偶有发生,石油类是主要污染物,其次为PO4-P。2月(枯水期)在5测站的表层沉积物中有机质含量略有超标,3测站海水和2测站表层沉积物受石油类轻污染,1测站的海水受Cu轻污染。8月(丰水期),5测站的海水受PO4-P轻污染。     

黔江区城市饮用水源水质现状及保护建议研究

小南海水库、洞塘水库作为黔江区城区两大主要集中式饮用水源点.根据水质评价标准采用《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)评价要求,"十二五"期间两大水源点的水质富营养化趋势有所上升,其中小南海水库的水质由Ⅱ类降为Ⅲ类,主要污染物是总磷.水源地水质主要受到库区养鱼、农业生产的化肥农药污染、库区乡村游以及环境管理上的缺失等因素影响.为了黔江区实现"生态"绿色"发展目标,保障城区20多万人口的饮水安全,促进区域经济社会可持续发展,确保黔江区生活饮用水保持良好,提出合理保护措施供管理借鉴.