海藻酸钠联合玉米秸秆炭包埋固定蜡样芽孢杆菌的条件优化

为探讨耐Cd菌株实际应用的可能性,用海藻酸钠(SA)联合自制的玉米秸秆炭包埋固定耐Cd菌株蜡样芽孢杆菌H6,通过单因素实验与正交实验,优化了包埋固定的最佳配比,并以1 mol·L~(-1)的HNO_3溶液作为解吸剂,考察了固定化小球的重复利用效果.结果表明,在实验设定的条件下,固定化小球的最佳制备条件为:SA浓度4%,包炭量2%,包菌量25%,交联剂CaCl_2浓度2.5%.SA、玉米秸秆炭和菌三者组合制备的小球对Cd~(2+)的吸附能力强于SA或SA单独包埋炭或菌,最高Cd~(2+)吸附量可达5.80 mg·g~(-1).解吸实验结果表明,固定化小球在解吸4次后仍具有较强的吸附能力.因此,固定化小球能有效循环利用且吸附能力较稳定.     

混合型生物炭对寒冷地区PAHs污染土壤微生物修复的强化作用

北方寒冷地区存在大面积中低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤,潜在威胁生态安全与人群健康。以混合型生物炭(C500+W500)为载体,以耐冷假单胞菌(Pseudomonas sp.,S4)与高山被孢霉(Mortierella alpine,J7)为PAHs降解混合菌,采用吸附固定化方法制备生物修复材料,研究了低温条件下混合型/单一型生物炭加载耐冷混合菌对土壤菲(Phe)、芘(Pyr)的降解效果,并探讨生物炭对土壤中PAHs微生物降解过程的强化机理。结果表明：混合型生物炭固定化微生物对土壤Phe、Pyr的修复效果高于游离菌,亦高于单一类型生物炭固定化菌剂,并且修复效果与生物炭的混合比例有关。15℃条件下修复30 d后,以w=1.34%C500与w=0.67%W500混合生物炭为载体的固定化混合菌(CWJ2:1)对Phe和Pyr的去除率分别为51.87%和45.28%,高于游离菌25.81%和23.65%,亦高于单一生物炭固定化组15.63%-18.96%和13.62%-16.07%。生物炭添加后,减少了土壤对Phe的吸附量,促进土壤中PAHs进入生物相,提高土壤PAHs微生物可利用性。在P...     

固定化枝孢霉对铜离子的生物吸附

对固定化枝孢霉(Cladosporiumsp.)吸附Cu2+进行了研究,结果表明,当海藻酸钙浓度为3%,CaCl2浓度为4%,菌量为15%(V:V)时,包埋制得的固定化小球具有较好的机械性能和较高的吸附量。并考察了不同因素如接触反应时间,溶液的pH,温度对生物吸附的影响,结果表明:生物吸附平衡时间为3h左右,固定化空白小球和活菌的最佳pH值分别为3.5和4.0,在15℃～45℃的温度范围内,温度对吸附量变化有一定的影响。在一定浓度范围(30～500mg/L)内,生物吸附随浓度的增加而增加,Langmuir型吸附模式较好描述Cu2+在固定化小球的吸附实验数据,其线性回归系数高达0.99,HCl、HNO3、柠檬酸都是有效的解吸剂,解吸吸附后的海藻酸钙小球,解吸率都在92%以上,其中以硝酸的解吸效果为最好。     

固定化微生物对土壤中苯并芘的降解

研究了3株细菌与3株真菌对土壤中苯并芘（BaP）的降解动态,从中筛选出1株细菌（Bacillus sp.）和1株真菌（Mucor sp.）,并采用吸附法将混合菌固定在改性后蛭石上,研究了固定化混合菌对土壤中BaP的降解效果。结果表明：细菌中芽孢杆菌（Bacillus sp.,SB02）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为33.0%,降解速率也最快,1周可降解12.6%的BaP;真菌中毛霉（Mucor sp.,SF06）降解率最高,42 d对B[a]P的降解率为69.7%;以改性后蛭石为载体用吸附法制得的固定化混合菌,传质性能好,对BaP的降解率42 d可达95.32%,高于游离菌20个百分点。     

施氏假单胞菌PFS-4的筛选、优化固定及其对二氯喹啉酸的降解性能

从长期施用二氯喹啉酸的土壤中分离到1株能以二氯喹啉酸为碳源生长的菌株,命名为PFS-4。经16S rRNA基因序列和生理生化特性分析,将菌株PFS-4鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。以麦秆吸附-海藻酸钠包埋方式对菌株进行复合固定,采用正交实验对固定条件进行优化,研究温度、pH值、碳源对固定化菌剂降解二氯喹啉酸的影响;考察固定化菌剂对污水中二氯喹啉酸的去除效果,并对比分析游离菌及固定化菌剂去除能力的差异。结果表明,固定化菌剂制备的最佳条件为:海藻酸钠质量分数为5%,Ca Cl2为4%,菌胶比1∶2,交联时间5 h。在温度为30℃、pH值为7的条件下,经5 d培养,固定化菌剂对500 mg·L~(-1)二氯喹啉酸降解率为92.3%。在处理污水中二氯喹啉酸时,游离菌的降解能力受到极显著抑制(P0.01),而对固定化菌剂降解率影响相对较小,去除率保持在64%以上。麦秆吸附-海藻酸钠包埋固定化菌剂对不良环境具有较好缓冲性,可用于微生物降解菌的开发利用。     

短短芽孢杆菌降解芘的细胞毒性分析

近年来国内外对芘微生物降解过程中的菌种选育、降解性能和降解产物分析等相关报道较多,但针对芘降解菌与芘的分子作用机制研究却不多见。为了探明降解菌短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)与芘的分子作用机制,考察了B.brevis对质量浓度为1.0 mg·L-1的芘的生物降解,分析了在无机盐培养基中B.brevis与芘作用过程中,其细胞凋亡规律及膜电位的变化,以期从细胞毒性的角度揭示PAHs的微生物降解机理。实验结果显示芘的降解率随着处理时间的增加而呈上升趋势,B.brevis对芘的降解率在168 h达到56.5%。在芘的降解过程中,细胞出现显著的凋亡现象,细胞总凋亡率与细胞早期凋亡率均在48 h时达到峰值,之后均随时间的延长而下降,168 h时细胞早期凋亡率与总凋亡率均小于0.5%,菌体依然对芘具有降解能力。随着细胞凋亡的发生,细胞膜电位下降,即细胞膜电位发生去极化现象,说明细胞外的芘与K+共转运进入细胞内,从而有助于菌体对芘的吸收与降解。     

双塞头固定化细胞反应器降解TCE

为探究固定化细胞对三氯乙烯(TCE)的生物降解特性及机理,以优选的活性炭纤维为固定化材料,构建双塞头固定化细胞反应器;利用填埋场覆盖层富集筛选的高效混合菌SWA1为生物介质开展细胞固定化及TCE生物降解研究;运用扫描电镜,荧光定量PCR和高通量测序技术分别考察TCE降解前后固定化微生物微观结构、关键酶表达丰度和混合菌群落结构变化.结果显示:(1)该固定化细胞反应器对微生物具有良好的固定化效果,且微生物可维持较高活性(甲烷氧化速率为0.6μmol g~(-1) d~(-1));(2)在TCE初始浓度为18 mg/L时,反应1 d降解率为94.1%,降解过程中有8.7μmol有机氯转化为氯离子;(3)反应器中TCE降解关键酶为甲烷单加氧酶和苯酚羟化酶,TCE降解后优势菌属为Anaerolineaceae_unclassified(0.6%-19.9%)和甲基孢囊菌属Methylocystis(0-15.8%).该双塞头固定化细胞反应器能高效去除氯代烃类污染物,可为含氯有机废水高效生物治理的工程应用提供参考.     

海藻酸钙固定混合SRB菌群力学生物吸附Ni2+的动力学

利用海藻酸钙为载体包埋固定化硫酸盐还原菌(SRB)混合菌群,研究了固定化微生物吸附重金属镍离子的动力学特性.结果表明:固定化混合SRB菌群对Ni2+具有良好的吸附性能,最大吸附容量qm高达931.9 mg(Ni2+)/g(SRB)颗粒,是一种颇具应用前景的生物吸附剂.固定化SRB吸附Ni2+的动力学过程可以用准二次动力学方程描述,整个吸附过程可以明显地分为两个阶段,即物理化学吸附阶段和生物沉淀阶段.扩散动力学研究表明,固定化颗粒的内扩散并非是唯一控制吸附速率的机制,整个吸附过程涉及到多种吸附机制.图4表3参14     

碳纳米管吸附阿特拉津对其生物可利用性的影响

采用批量实验研究阿特拉津在3种多壁碳纳米管(MWNT、MWNT-COOH、MWNT-OH)上的吸附解吸行为,并对吸附态阿特拉津生物可利用性进行研究.研究结果表明,3种碳管对阿特拉津的吸附能力依次为:MWNT-COOH>MWNT-OH>MWNT,比表面积是决定吸附的主要因素,含氧官能团也是影响吸附的重要因素之一.阿特拉津可从3种碳管上完全解吸,无解吸滞后现象.体系中99.5%以上的阿特拉津能够被微生物(高效降解菌AD2)利用,但也存在微量残余且阿特拉津在MWNT上的微量残留最大,这与其孔隙吸附机制有关.碳管的存在影响微生物对阿特拉津的脱氯降解,脱氯产物仅达到54.26%—82.49%;具有高含量含氧官能团的MWNT-OH影响尤为显著,可能机制是碳管对微生物降解性能及中间产物的影响使得降解彻底性降低.     

微生物对水-沉积物中苯并[a]芘-镉复合污染修复的研究

从广东汕头贵屿镇的沉积物中分离得到1株对PAHs有较好降解能力且有较强重金属耐受性的菌株（简称B4）,菌种鉴定表明该菌为氧化节杆菌属。以土著微生物、处理方式、沉积物、修复时间等为不同的影响因子对该菌修复水体/沉积物中苯并[a]芘（BaP）-镉（Cd）复合污染进行了初步研究。结果表明：该菌同时具有降解BaP和吸附Cd的性能;土著微生物对BaP有一定的降解能力,并能显著促进B4降解BaP,当体系中BaP质量浓度为1.00 mg.L-1时,降解率达到了68.3%;Cd的吸附却因土著微生物的存在发生一定程度的解吸。振荡培养对BaP的降解效果略优于静止培养修复,而静止修复却更有利于Cd的去除。沉积物促进体系Cd的吸附,却减弱了菌种对BaP的降解。在静止培养修复中,BaP的降解主要发生在7 d以前,降解率保持在35%左右,此时Cd的去除效果亦较好。     

Synergistic degradation of pyrene and volatilization of arsenic by cocultures of bacteria and a fungus

The combination of two bacteria (Bacillus sp. PY1 and Sphingomonas sp. PY2) and a fungus (Fusarium sp. PY3), isolated from contaminated soils near a coking plant, were investigated with respect to their capability to degrade pyrene and volatilize arsenic. The results showed that all strains could use pyrene and arsenic as carbon and energy sources in a basal salts medium (BSM), with the combined potential to degrade pyrene and volatilize arsenic. Bacillus sp. PY1, Sphingomonas sp. PY2 and Fusarium sp. PY3 were isolated from the consortium and were shown to degrade pyrene and volatilize arsenic independently and in combination. Fungal-bacterial coculture has shown that the most effective removal of pyrene was 96.0% and volatilized arsenic was 84.1% after incubation in liquid medium after 9 days culture, while bioremediation ability was 87.2% in contaminated soil with 100 mg·kg^-1 pyrene. The highest level of arsenic volatilization amounted to 13.9% of the initial As concentration in contaminated soil after 63 days. Therefore, a synergistic degradation system is the most effective approach to degrade pyrene and remove arsenic in contaminated soil. These findings highlight the role of these strains in the bioremediation of environments contaminated with pyrene and arsenic.     

生物泥浆反应器中微生物数量变化与PAHs降解

分别以浓度、温度、接种量、通气量和表面活性剂为降解调控因子,采用平板记数法进行了生物泥浆反应器中微生物数量变化与ＰＡＨｓ降解的关系研究。结果表明：土壤中细菌数量与ＰＨＥ、ＰＹ投加浓度呈显著正相关。ＰＨＥ、ＰＹ初始浓度越高,细菌数量越大。此外,反应器的温度对微生物生长速度和数量有重要影响。反应器温度为３０℃时对细菌迅速繁殖有利,反应器温度为２０℃时对真菌生长繁殖有利。接种量为５％即可明显提高ＰＨＥ和     

耐热石油烃降解混合菌的筛选及其群落结构分析

对克拉玛依采集的部分石油污染土壤进行了筛选,得到了5组石油烃高效降解混合菌,其中混合菌KL9-1在45℃的条件下,通过7 d的降解,稀油的降解率达到43.27%,稠油的降解率达到20.09%。混合菌KL9-1经过多次分离纯化后,获得3株具有石油烃降解能力的优势单菌,3株单菌对稀油的降解率都在30%以上。结合分离单菌株的形态、生理生化特征和16S rDNA基因序列的分析结果,初步鉴定KL9-1-1为Pseudomonas putida,KL9-1-2和KL9-1-3为Pseudomonas sp.。     

产表面活性剂降解石油菌株产物性质及降解性能研究

微生物是组成生态系统的重要成员,在污染物去除中发挥着重要作用,是生物修复中的主力,然而在石油污染修复过程中,石油烃的疏水性会限制微生物对石油的降解,但一些微生物的细胞代谢物即生物表面活性剂,它是微生物在一定条件下代谢分泌产生的具有一定表面活性,集亲水基和疏水基结构于一分子的两亲性化合物,可以促进油的乳化,提高油的分散程度,增大菌株和油珠的接触机会,促进对石油烃的吸收和降解。在实验室分离得到了7株产表面活性剂石油降解菌株,经分子鉴定可知菌1和菌2都为粘质沙雷氏菌Serratia marcescens,菌3为居植物柔武氏菌Raoultella planticola,菌4,菌6和菌7都为克雷伯氏菌Klebsiella variicola,菌5为蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。主要研究了它们的生长与表面活性剂物质分泌状况的关系,发现随着时间增加,OD值随之增大,表面张力呈现下降趋势;并对菌株产物进行提取和薄层层析,离子型分析和红外光谱分析,初步判断其产物均为阴离子糖脂类;通过pH,初始油质量浓度,接种量和盐度4个单因素的变化研究菌1粘质沙雷氏菌,菌3居植物柔武士菌,菌5蜡状芽孢杆菌和菌6克雷伯氏菌对石油类物质降解能力,发现菌3居植物柔武氏菌和菌5蜡状芽孢杆菌降解性能较好;通过响应曲面法优化蜡状芽孢杆菌的降解条件,得出其最佳降解条件为pH为5.02,油质量浓度为3 g·L-1,接种量为1199.98μL,盐度为0.5 g·L-1时,在此条件下,菌株对石油的降解率为66.94%。     

不同纤维素降解菌对玉米秸秆的降解效果

该研究旨在探索不同纤维素降解菌对玉米秸秆降解效果的差异性,为秸秆资源化利用提供参考。利用筛选自宁夏秸秆堆、畜粪和土壤中的四株纤维素降解菌,分别为黄曲霉(Aspergillusflavus)Z5-3菌株,非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)Z6-4菌株,藤黄单胞菌(Luteimonas sp.)X11-1菌株,施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)X3-5-1菌株,通过室内控温秸秆堆肥发酵试验,研究添加不同纤维素降解菌后堆肥温度、pH值、碳损失、氮损失、有效养分含量的变化规律。试验结果表明,与对照(不加菌处理)比较,加菌处理提前1-2 d进入高温期,最高温度提高了0.3-1.3℃,且细菌处理较真菌处理提前1 d进入高温期,最高温度提高了0.5-0.7℃。pH值总体呈先增加后降低的趋势,且在高温期达到最大值。与对照相比,加菌处理NH3和CO2累积释放量具有降低趋势。以全氮含量变化计,细菌X11-1、X3-5-1处理的氮损失分别为26.14%和26.57%,真菌Z5-3、Z6-4处理分别为36.49%和34.19%,表明添加不同纤维素降解菌可不同程度地降低堆肥物料中的碳损失和氮损失,其中细菌处理保氮效果显著优于真菌处理。与对照相比,细菌X11-1、X3-5-1处理、真菌Z5-3、Z6-4处理分别提前腐熟5、2、2、2d,表明添加纤维素降解菌可减少堆肥物腐熟时间,促进物料养分浓缩。综合判断,玉米秸秆堆肥中加入纤维素降解菌,有利于降低物料的碳、氮损失,且细菌的保氮效果优于真菌,其藤黄单胞菌X11-1处理最先达到腐熟,为最佳处理。     

Degradation of bisphenol A by microorganisms immobilized on polyvinyl alcohol microspheres

In this study, microorganisms （named B111） were immobilized on polyvinyl alcohol microspheres prepared by the inverse suspension crosslinked method. The biodegradation of bisphenol A （BPA） and 4-hydro- xybenzaldehyde, a degradation product of BPA, by free and immobilized B lll was investigated. The BPA degradation studies were carried out at initial BPA concentrations ranging from 25 to 150 mg·L^-1. The affinity constant Ks and maximum degradation rate Rmax were 98.3 mg·L^-1 and 19.7mg·mg^-1VSS·d^-1 for free B111, as well as 87.2mg·L^-1 and 21.1mg·mg^-1VSS·d^-1 for immobilized B 111, respectively. 16S rDNA gene sequence analyses confirmed that the dominant genera were Pseudomonas and Brevundimonas for BPA biodegradation in microorganisms B 111.     

固定化菌藻系统及对污水中氮磷营养盐的净化效果

利用海藻酸钙分别包埋固定小球藻、活性污泥及其两者混合物.研究固定态小球藻与悬浮态小球藻对污水中氮磷营养盐的处理效果,实验结果表明固定态藻对氮磷的去除效果明显优于悬浮态藻,其原因主要由于海藻酸钙凝胶对氮磷的吸附,系统pH值提高引起氨的气提及磷酸盐的沉淀作用.研究固定化藻、同定化活性污泥及共固定化菌藻分别对污水中氮磷营养盐的处理效果,在同等条件下,固定化菌藻对氮磷的去除效果优于固定化活性污泥和固定化藻类.这项研究显示菌藻共生在污水处理中具有较大的潜力.     

Microbial transformation of metazoan (Idotea granulosa) faeces

Freshly collected faecal pellets of the common intertidal isopodIdotea granulosa Rathke, 1843, were exposed to natural communities of bacteria + protozoa, and bacteria + protozoa + metazoa for 16 d in running North Sea nearshore water during September 1989. All treatments showed quite identical changes in chlorophylla, phaeopigments, carbon (C) to nitrogen (N) ratio, heterotrophic bacteria and protozoa. Plant pigment, C and N content of faeces decreased by about half in 94 h. Interestingly, although the C/N ratio changed considerably during the study, the values at the end of 16 d were similar to ones at the beginning, suggesting that the C/N value per se of particles in the sea may not reflect their age or nutritive value to consumers. Further, dry weight of pellets which remained unchanged in appearance, decreased by half in 4 d and by two thirds in 16 d, indicating loss of substance but not bulk. The development and abundance of free bacteria in the water closely matched that in pellets, supporting the idea that faeces export bacteria or stimulate bacterial growth in the water through release of dissolved nutrients. There were 10³ times more bacteria on faeces than free in the water of the same volume. However, given the relative volumes of the pellet (ca 0.1 mm³) and the free water in the microcosms (ca 10⁷ × pellet volume), the degradation of faecal matter may support the production of the bulk of free-living bacteria in water. When organisms of larger sizes were allowed access to the pellets, several metazoans (e.g. nematodes ca 4 per pellet) were observed, but did not significantly accelerate faeces degradation. It appears that the combined activities of microbes (bacteria and protozoa) is mostly responsible for the rapid transformation ofI. granulosa faeces containing fucoid macroalgal tissue in the nearshore ecosystem.Contribution No. 308 from the Alfred-Wegener Institut, BremerhavenPlease address all correspondence and requests for reprints to Dr Biddanda at the Alfred-Wegener Institut, Bremerhaven     

铅-苯并[a]芘复合污染在土壤-植物体系的归宿规律研究

通过室内盆栽试验研究了中、低浓度铅（Pb）和苯并[a]芘（B[a]p）复合污染在土壤-植物系统中的归宿规律和相互影响,以考查Pb-B[a]p复合污染的相互作用.采用4因素6水平均匀设计试验方案,w（Pb）范围为0～1 120 mg·kg^-1,w（B[a]p）范围为0～6.4 mg·kg^-1.结果表明,在非根际环境中,Pb的不同结合态未受到B[a]p的影响,而土壤中B[a]p的自然降解过程也未受到Pb的影响;在黑麦草根际环境中,Pb的可交换态和碳酸盐结合态以及Fe/Mn氧化物结合态含量与非根际土壤相比明显降低,有机物和硫化物结合态含量明显升高,这与黑麦草根际分泌物和植物根际的吸收作用有关;玉米和黑麦草地上部和根部Pb含量均与土壤中Pb总量之间呈显著正相关关系,与B[a]p含量间不存在显著相关性;在玉米和黑麦草根际环境中,B[a]p的降解速率比非根际土壤有明显提高,其中黑麦草的促降解作用强于玉米;Pb对玉米和黑麦草根际土壤中B[a]p的降解过程具有一定的抑制作用,这与根际环境对Pb的活化作用进而增加Pb对微生物有效性有关;Pb对植物根部吸附B[a]p的过程也有一定影响.总体而言,在根际和非根际条件下B[a]p与Pb的共存均未影响Pb的归宿,在非根际环境中Pb也未影响B[a]p的归宿,但在根际环境中Pb抑制了B[a]p在土壤中的降解及植物根部对B[a]p的吸收.