生物难降解有机污染物微生物处理技术的进展

耗氧有机污染物的微生物处理技术已日趋完善，研究重点转向生物难解污染物处理，文章详细阐述了几种生物难降解污染物微生物处理技术的研究进展：（１）几种污染物的高效降解微生物的分离培养以及这些高效降解微生物的降解效率和最佳降解条件研究。（２）利用微生物共代谢作用降解污染物的研究，为一些难以作为微生物唯一碳源和能源的污染物生物降解提供一条有效的途径；（３）利用基因工程技术创建高效降解菌的研究，该项技术在提高     

3,5,6-三氯-2-吡啶酚的微生物降解及催化机制

3,5,6-三氯-2-吡啶酚（TCP）属于氯代吡啶类化合物,它是有机磷农药毒死蜱的高毒、难降解残留物,同时也是一种持久性有机污染物。随着毒死蜱在中国的大量生产和超量使用,TCP的环境污染日趋严重。微生物降解技术是消除TCP环境污染的有效方法。文章概述了TCP的化学结构、环境命运、生态毒性,TCP降解的微生物种类,TCP在好氧、缺氧及厌氧环境下的微生物降解途径及TCP降解基因和酶等的最新研究进展,这将为毒死蜱及TCP持久性污染土壤及水体生物修复技术的开发和应用提供参考。     

滨海石油烃污染场地地下水微生物群落特征

石油污染物的浓度和分布对降解细菌群落的结构组成有显著影响。为探究地下水微生物群落结构的多样性与石油烃污染物分布的关系，文章对某污染场地地下水样品进行分析，测定多种指标并进行微生物高通量测序验证降解机制。研究表明，沿地下水流向，依据石油烃浓度研究区地下水可划分为重度（Ⅰ）、中度（Ⅱ）和轻度（Ⅲ）3个污染带。在石油污染的地下水环境中，变形菌门是主要的石油降解菌门，优势菌属为假单胞菌属。高浓度的石油污染会抑制微生物物种的丰富度和多样性，微生物群落与TPH、COD、DOC、SO42-等环境因子相关性显著，不同分带的微生物群落结构组成不同（Ⅰ带以Pseudomonas、Proteinniphilum为优势菌群，Ⅱ带以Pseudomonas、Sulfuritalea等为主，Ⅲ带微生物种类增多，以Pseudomonas、Hydrogenophaga、Flavobacterium为主）。结合水化学和微生物群落推测Ⅱ带可能发生了以硫酸盐为主的石油烃生物降解机制。该研究结果为深入了解石油烃在环境中的分布和降解机理，促进生物降解技术在环境修复领域的应用和发展提供了数据支持。     

石油污染土壤生物修复过程中氮循环功能基因的动态检测

氮循环相关功能微生物在土壤发挥其生态功能中起着重要的作用.为定量分析其中的固氮细菌、反硝化细菌和硝化细菌在石油污染土壤生物修复过程中的演变情况,采用了实时定量PCR技术对其相关功能基因nifH、narG和amoA的拷贝数进行检测.结果表明,污染土壤中nifH、narG和amoA基因拷贝数及其占总16S rRNA基因拷贝数的比例远低于正常土壤,修复后土壤中的同类分析结果与正常土壤接近.表明石油污染物破坏了氮循环相关菌落结构,而生物修复则使其得以恢复.进一步分析了不同修复方式下氮循环功能基因的恢复情况以及土壤中石油烃降解率.也表明同时添加秸秆和菌剂具有最好的修复效果,处理40 d后其nifH、narG和amoA基因拷贝数（以干土计）分别恢复到2.68×106、1.71×106和8.54×104g-1,石油烃降解率达到48%.投加真菌-细菌复合菌剂的效果优于只投加细菌菌剂的效果.本研究结果表明氮循环功能基因的动态监测可以从基因和物种水平上反映土壤修复的效果,为土壤修复的监控和效果评估提供参考.     

红树林湿地有机污染生态学的研究评述

有机污染物广泛并持久地存在于天然环境中,能够破坏生态环境,危害人体健康。红树林具有特殊的生态和环境特性,是吸收和积累多种有机污染物的理想场所。本文介绍了红树林生态系统有机污染物的分布及来源,总结了有机污染物对红树植物和动物的影响;评述了有机污染物在红树植物中的积累以及根际微生物对其的降解。最后,提出未来可能的发展方向,主要包括:（1）开展并建立红树林大量有机污染物的基础数据库;（2）研究典型有机污染物在红树林生态系统中的形态及迁移转化规律,同时探究其对红树植物和顶级捕食者的潜在毒性。（3）建立有机污染物浓度与生态效应的量化关系,利用模型评估有机污染物的直接毒性效应和间接生态效应。（4）加强红树林湿地微生物多样性调查,探究沉积物微生物对典型有机污染物的降解机理。     

焦化废水处理系统中喹啉降解菌的种群特征

从首钢及武钢焦化废水处理系统中分离筛选出10 株高效喹啉降解细菌,16S rRNA 鉴定表明它们分别属于假单胞菌及丛毛单胞菌2个属.对这些高效降解菌进行了降解基因片断的PCR 扩增,发现所有假单胞菌属的喹啉降解菌均含有编码转化喹啉为2-羟基喹啉和2,8-二羟基喹啉的基因片断.16S rRNA 与降解基因系统发育树的对比分析,表明细菌进化过程中可能存在的基因突变和水平基因转移现象.根据假单胞菌属的喹啉降解菌降解基因的特异性,利用荧光原位杂交技术对该菌在首钢活性污泥中的种群空间分布进行了检测.另外,对高效降解菌的质粒分布做了初步的探讨,发现喹啉降解基因可能主要编码在细菌的染色体上.     

微生物降解石油烃的代谢机制及研究进展

石油烃类污染物是复杂的有机化合物,对生态环境和公众健康具有较大危害。目前微生物技术已成为修复石油烃污染环境的主要方法,微生物可利用目标污染物作为碳源,通过一系列的酶催化对其进行代谢降解。研究了微生物降解石油烃的代谢机制,可通过合理设计降解途径中关键步骤的酶,降低限制因素对石油烃微生物降解的影响,提高限速步骤的反应速度,从而提高对石油烃的降解率,以更好地应用于石油烃污染场地的修复。通过梳理总结石油烃的主要组成和结构、代谢途径、功能基因和关键酶种类,以及组学和合成生物学技术在石油烃降解代谢机制研究中的应用现状,为进一步优化提升微生物修复技术在石油烃污染领域的应用前景提供参考。     

PCR—DGGE技术在废水生物处理中的应用研究

聚合酶链式反应一变形梯度凝胶电泳（PCR—DGGE）作为一种分子指纹图谱能够较准确地反应污水处理过程中微生物群落结构多样性及其动态变化而广泛应用于废水生物处理技术的研究中。PCR—DGGE技术不仅能对样品中微生物群落结构多样性及种群演替进行分析,还能用于污水处理中优势菌群的分离与鉴定,克服了传统方法费时费力、培养条件苛刻等局限性,进而运用该技术构建高效的污染物降解工程菌,提高难降解有机物的去除效率,调节实际工艺参数,提高污水处理效率。     

环境微生物降解有机磷农药研究进展

微生物降解是有机磷农药在环境中去毒降解的主要方式，该文从环境微生物筛选、降解基因的识别、降解酶的种类及其特性、微生物降解底物特异性及微生物降解效果的评价等5个方面，综述了近年来有机磷农药微生物降解方面的研究进展，展望了微生物降解有机磷农药的研究方向。     

油污土壤微生物治理的影响因素

微生物法治理油污土壤具有成本，低效果好的特点，其原理是利用微生物降解土壤中的油等污染物，微生物，污染物及环境等方面的因素的影响降解效率，通过对各种影响因素的分析，提出了提高降解效率的措施。     

基于mcrA基因的厌氧颗粒污泥产甲烷菌群分析

基于mcrA基因对阿维菌素废水处理工业化UASB厌氧颗粒污泥中产甲烷菌群进行分析,并与基于16S rRNA基因的产甲烷菌群分析结果进行比较.结果表明,基于2种目标基因PCR产物的DGGE图谱存在差异,但根据图谱计算所得产甲烷菌群Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Berger-Parker优势度指数没有差异,表明基于2种目标基因的产甲烷菌群多样性分析基本一致.基于不同目标基因的优势产甲烷菌群系统发育种属的分析结果大体相似,产甲烷杆菌目和产甲烷八叠球菌目是厌氧颗粒污泥样品中的优势产甲烷种群;同时,分析结果的差异表明2种目标基因的检测特异性不完全相同.基于2种目标基因的产甲烷菌群FISH杂交区域具有很高的一致性,但杂交区域面积有所差异.基于mcrA基因FISH检测的产甲烷菌群平均相对丰度为24.25%±6.47%,低于基于16S rRNA基因FISH检测结果(33.42%±2.34%).以上结果表明,基于mcrA基因与基于16S rRNA基因的的产甲污泥菌群分析结果具有较高的相似度,mcrA基因可以作为16S rRNA基因的替代目标基因.     

荧光原位杂交在环境微生物学中的应用及进展

荧光原位杂交技术广泛用于分析复杂环境的微生物群落构成,可以在自然生境中监测和鉴定微生物,并能对未被培养的微生物进行检测.rRNA为靶序列寡核苷酸或PNA探针的荧光原位杂交能提供微生物的形态学、数量、空间分布等信息,现已成为环境科学研究领域中的热点技术.对荧光原位杂交技术的发展和在环境微生物学中的应用进行了综述,探讨了该技术的应用和发展前景.      

1株产电假单胞菌(Pseudomonas sp.)RE7的分离及特性研究

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极微生物的种类和作用机制对MFC的产电性能有着重要的影响.从已稳定运行1a的MFC的阳极室分离得到1株电化学活性革兰氏阴性细菌——菌株RE7,其16SrRNA基因序列与Pseudomonas aeruginosastrain CMG587有99%同源性,属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).利用菌株RE7构建的MFC的稳定产电和循环伏安曲线测定结果都表明,菌株RE7具有较强的电化学活性,利用菌株RE7构建的MFC的最大输出电压为352mV,相应的最大面积功率密度为69.2mW/m2,体积最大功率密度为6.2W/m3.由不同稀释比例的MFC排出液的产电效果比较可知,菌株RE7极有可能是通过自身分泌的氧化还原类物质进行电子传递.     

处理含酚废水曝气生物流化床中丝状菌种群结构的解析

应用曝气生物流化床反应器(ABFT)处理含酚废水,随着进水ρ(苯酚)由100 mg/L提高到400 mg/L,苯酚的去除率稳定在100%左右,且苯酚的去除主要发生在4个反应池中的第一池. 利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交(FISH)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对反应器内微生物种群进行分析. 扫描电镜结果表明,随着反应器进水ρ(苯酚)的提高,填料生物膜微生物逐渐演变为以丝状菌为主. 针对SSU rRNA的荧光原位杂交结果表明,反应器内丝状微生物主要为真菌. 分别对细菌和真菌的16S rDNA和18S rDNA 进行PCR-DGGE分析,结果表明,反应器内主要的苯酚降解菌为克氏地霉(Geotrichum klebahnii),同时存在发硫菌等丝状细菌. 聚类及多样性分析表明,苯酚对微生物种群表现出很强的选择性.      

一株磺胺二甲嘧啶抗性菌的筛选及抗性机制研究

为研究地下水中磺胺类抗性菌的抗性特征与抗性机制,在调研北京市东南发展区地下水受抗生素污染情况基础上,从中筛得一株磺胺二甲嘧啶（SMZ）抗性菌SMZ-R9,经形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因测序分析,鉴定为乳酸不动杆菌（Acinetobacter lactucae）.使用荧光定量PCR与普通PCR定量以及定性检测抗性基因（ARGs）,发现菌株SMZ-R9同时携带3种磺胺ARGs（sul1、sul2、sul3）、1种甲氧苄啶ARGs（dfrA1）以及Int1基因;通过对基因序列进行同源性比对及KEGG功能注释,发现sul2、dfrA1基因为编码二氢蝶呤合成酶（DHPs）与二氢叶酸还原酶（DHFR）的核酸序列,表达产物分别催化叶酸合成的上游与下游途径,共同介导菌株SMZ-R9的SAs抗性.可见,通过对ARGs编码蛋白的功能注释与分析,可为微生物的抗生素抗性机制在基因水平的研究提供理论依据.      

The impact of UV treatment on microbial control and DBPs formation in full-scale drinking water systems in northern China

To manage potential microbial risks and meet increasingly strict drinking water health standards, UV treatment has attracted increasing attention for use in drinking water systems in China. However, the effects of UV treatment on microbial control and disinfection by-products (DBPs) formation in real municipal drinking water systems are poorly understood. Here, we collected water samples from three real drinking water systems in Beijing and Tianjin to investigate the impacts of UV treatment on microbial control and DBP formation. We employed heterotrophic plate count (HPC), flow cytometry (FCM), quantitative PCR analysis, and high-throughput sequencing to measure microorganisms in the samples. Different trends were observed between HPC and total cell count (measured by FCM), indicating that a single indicator could not reflect the real degree of biological re-growth in drinking water distribution systems (DWDSs). A significant increase in the 16S rRNA gene concentration was observed when the UV system was stopped. Besides, the bacterial community composition was similar at the phylum level but differed markedly at the genera level among the three DWDSs. Some chlorine-resistant bacteria, including potential pathogens (e.g., Acinetobacter) showed a high relative abundance when the UV system was turned off. It can be concluded that UV treatment can mitigate microbial re-growth to some extent. Finally, UV treatment had a limited influence on the formation of DBPs, including trihalomethanes, haloacetic acids, and nitrogenated DBPs. The findings of this study may help to understand the performance of UV treatment in real drinking water systems.     

荧光定量PCR技术在环境监测中的应用研究

实时荧光定量PCR是在PCR基础上发展起来的一种核酸定量技术,此技术灵敏度高,特异性强。目前也已被国内外应用在环境监测方面。如可以用此方法来监测环境中微生物在河流中随季节的变化情况,评价菌的富集情况,快速检测微生物等。随着此技术的不断发展,此方法在环境监测方面将会有广阔的应用前景。     

用于分子生态学研究的堆肥DNA提取方法

分子生态学为堆肥微生物的研究提供了新的技术手段,DNA的提取是该技术的基础,但由于腐殖酸类物质的污染,增加了堆肥微生物总DNA的提取难度.采用了3种不同的方法(溶菌酶法、超声波破碎法和蛋白酶K-CTAB法)从堆肥中提取微生物的总DNA,使用核酸和蛋白质分析仪检测后表明3种提取方法获得的DNA产量均较高;琼脂糖凝胶电泳结果表明其长度约为23 kb;使用细菌16S rRNA基因通用引物(27F和1 495R)对总DNA进行PCR扩增,都获得了几乎全长的16S rDNA序列(约1.5 kb);利用限制性内切酶(Hae Ⅲ和AluⅠ)对纯化后的PCR产物进行RFLP分析,结果表明3种方法提取的DNA反映了比较一致的微生物多样性.虽然3种方法各有优缺点,但其提取的DNA都可以用于堆肥微生物的分子生态学研究,可以根据实际需要选用某一种方法用于提取堆肥总DNA.     

Do land utilization patterns affect methanotrophic communities in a Chinese upland red soil?

Soil samples were collected from three plots under different land utilization patterns including degradation,farming,and restoration.The abundances of methanotrophs were quantified using real-time polymerase chain reaction(PCR)based on the pmoA and 16S rRNA genes,and the community fingerprint was analyzed using denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)aiming at pmoA gene.Significantly lower 16S rRNA and pmoA genes copies were found in the degradation treatment than in farming and restoration.Higher abundances of Type Ⅰ than those of Type Ⅱ methanotrophs were detected in all treatments.The treatment of farming was clearly separated from degradation and restoration according to the DGGE profile by cluster analysis.The lowest diversity indices were observed in the F(farming plot),suggesting that the community structure was strongly affected by farming activities.There were significantly positive correlations between the copy numbers of pmoA also Type Ⅱ-related 16S rRNA genes and soil available K content.Strong negative and positive correlations were found between Type Ⅰ and soil pH,and available P content,respectively.We concluded that the vegetation cover or not,soil characteristics including pH and nutrients of P and K as a result of anthropogenic disturbance may be key factors affecting methanotrophic communities in upland soil.     

Microbial communities and immigration in volcanic environments of Canary Islands (Spain)

Volcanic eruptions originated the Canary Islands (Spain), and today, different landscapes clearly show that active volcanism. The microbial communities present in these volcanic environments, both at high (above 70 degrees C) and moderate (25-35 degrees C) temperatures, were analyzed. Rock samples were processed using molecular techniques based on both DNA and RNA and complemented with the culture of microorganisms at a wide range of temperatures. Microorganisms detected through RNA-based molecular surveys were mostly related to mesophilic microorganisms, while representatives of hyperthermophiles were not detected. RNA decay curves at 80 degrees C resulted in half-life estimates of less than 2 min for mesophilic microorganisms, supporting a recent and continuous arrival of microorganisms to the high temperature sampled sites. This study constitutes a unique experimental approach showing a great natural potential of microorganisms to spread out to different natural environments. The implications are of great interest for the biogeography, dispersal, and potential distribution of microorganisms, and their genetic information, in natural environments.