硝酸盐生物氧化沼气硫化氢及微生物群落结构

沼气中的硫化氢(H2S)是一种具有腐蚀性的有毒气体,因此在使用前必须对沼气进行人工脱硫处理.以硝酸盐作为电子受体,设置两个反应器研究在不同沼气进气速率下微生物对H2S去除能力的影响,并分析厌氧污泥的菌群结构和关键微生物种群类型.结果表明在接种污泥的反应器A中,在低进气H2S负荷下,即沼气流速为0.5 L/min时,H2S的去除率在96%以上;在高进气H2S负荷下,即沼气流速为2 L/min、3 L/min和4 L/min时,H2S去除率在20%-35%之间.即随着沼气流速加快,气体停留时间缩短,H2S去除率逐渐下降.未接种污泥的反应器B前6 d H2S去除率逐渐升高,6 d后去除率逐渐下降.厌氧污泥中的微生物生化作用对H2S的去除率有显著影响.微生物群落结构分析结果表明,在反应器运行过程中污泥的微生物种类变化较小.厌氧污泥中微生物群落的优势门是变形菌门(Proteobacteria),优势属是硫杆菌属(Thiobacillus).Sulfurimonas在微生物群落中的相对丰度变化与H2S去除率的变化呈显著正相关.故Sulfurimonas可能是本反应系统中的主要脱氮脱硫菌.     

聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19     

废水处理系统中生物聚集体胞外多聚物研究进展

胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)是废水生物处理系统中生物聚集体(包括絮体污泥、生物膜、颗粒污泥等)的重要组成部分,直接包裹于微生物细胞壁外,其理化性质及所处的特殊位置决定了它在生物聚集体中的重要作用.综述了EPS对废水生物处理系统污泥沉降性能、脱水性以及膜生物反应器膜污染影响的相关研究,分析认为EPS组成与结构特性改变污泥表面电位、疏水性等,进而影响污泥沉降与脱水性能、膜污染程度;以好氧颗粒污泥为典型的生物聚集体代表,总结了EPS组分含量与分布对颗粒污泥的形成与结构稳定性的影响,并在EPS提取方法标准化、现代理化技术与分子生物学技术综合分析等方面进行了展望,进一步的研究有望揭示生物絮凝体形成过程EPS的产生与调控机制.     

生物活性炭滤池的启动运行

对生物活性炭滤池启动运行中微生物生物量、生物活性、代谢功能及水质指标的变化情况进行连续分析.结果表明,生物活性炭滤池中异养微生物的平板计数生物量变化呈"S"形曲线,与微生物生长规律相符合,这反映滤池中微生物群落有明显的适应期、对数期和稳定期等生长阶段.脱氢酶活性随挂膜时间延长不断增加,第30天后达到稳定水平.滤池中微生物群落碳源代谢能力随挂膜时间的推进而增强,第40天时微生物群落的丰富度指数和Shannon多样性指数达到相对稳定值.氨氮(NH4+-N)与高锰酸盐指数(CODMn)去除率经过降低—缓慢上升—稳定的变化过程后,在第40天时去除率分别达到80%和28%左右.滤池启动运行29 d后溶解氧(DO)消耗率基本稳定,其值为18%.因此,在生物活性炭滤池挂膜过程中,分析微生物生长代谢与水质的变化特征可判断挂膜启动过程是否完成.图6表1参22     

活性污泥丝状菌膨胀生物群落及调控研究进展

活性污泥法是中国乃至世界上最常用的处理污水的方法之一,活性污泥中微生物群落结构是保障污水处理效率的一个重要因素.然而污泥膨胀是全球污水处理厂面临的严重问题,通过深入了解膨胀污泥中微生物群落结构有助于污泥恢复,提高污水处理效率.围绕处理不同污水的膨胀污泥,总结分离到引起污泥膨胀的微生物.其中细菌群落主要来自黄杆菌属、丝硫细属、微丝菌属、束缚杆菌属;真菌群落主要来自毛孢子菌属以及青霉菌属等等.而这些菌落大多数属于丝状菌,所以丝状菌过度繁殖是引起污泥膨胀的重要原因.在污泥膨胀的现象中,有90%是由于丝状菌导致的.基于相关文献分析总结发现,活性污泥会因底物浓度较低、营养物质缺乏、溶解氧浓度较低、硫化物浓度过高以及pH不平衡对其中丝状菌的生长繁殖产生有利影响.通过调控活性污泥运行状况抑制丝状菌繁殖,从而改善污泥膨胀,提高活性污泥的性能以及稳定性.最后结合现状提出未来污泥膨胀研究中应该关注的重点：充分利用生物信息技术深入了解膨胀污泥中微生物功能,并且挖掘抑制污泥膨胀的新菌株和基因新资源,以便于加强对活性污泥的调控,为活性污泥稳定运行和科学管理提供理论依据.（图2表3参87）     

轻质陶粒滤料生态滤床的挂膜与启动研究

以自行设计的反应器作为生态滤床的基础,采用活性污泥作为接种污泥,采用轻质陶粒作为生态滤床的滤料,对其进行挂膜.在整个挂膜过程中,温度控制在中温条件下,进水pH值控制在7左右,水力停留时间为24 h,进水方式为连续进水,并根据需要对曝气量进行调节.在挂膜过程中对进、出水的COD、NH_3-N、TP、Cl~-和pH进行检测,并刮取少量轻质陶粒上的生物膜制成镜检切片后用多媒体显微镜对生物膜的形态进行观察.研究结果表明,在中温条件下采用活性污泥作为接种污泥,以轻质陶粒为滤料的生态滤床在15 d内挂膜成功;且随着进水污染负荷的提高,其去除率也逐渐提高,其中COD的去除率最后稳定在95%左右,NH3-N的去除率稳定在85%左右,TP的去除率在挂膜后期达到了80%以上;Cl~-作为微生物所需的微量元素在微生物生长高峰期为50%,稳定期保持在20%左右;进水pH保持在7左右,出水pH略高于进水,在8左右;从第13 d和第15 d的切片可观察到轮虫这种象征生物膜成熟的微生物的出现,此外还有大量的丝状菌和菌胶团.     

膜生物反应器（MBR）处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-的高浓度有机物废水,采用膜生物反应器(MBR)工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器运行性能、污泥性质和膜污染变化情况.经过110 d的运行时间对比发现,1.6%SO₄^2-浓度下MBR获得的最大有机负荷为1.0kg·(m³·d)^-1 COD,其化学需氧量(COD)、氨氮和总氮的去除率分别为97.2%、92.5%和89.5%.2.6%SO₄^2-浓度下微生物受到的抑制更强,其获得的最大有机负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1 COD,其COD、氨氮和总氮的去除率分别为96.3%、82.6%和80.7%.此外,SO₄^2-浓度为1.6%的反应器在更高的膜运行通量下,膜污染速率反而比2.6%系统更慢.进一步分析其污泥性质发...     

用ERIC-PCR技术分析炼油废水生物强化处理菌剂及其抗负荷冲击能力

运用ERIC-PCR技术,分析研究了炼油废水处理菌剂的组成,以及炼油废水处理系统在受到高负荷冲击时,投加高效炼油废水处理菌剂的生物强化系统和对照系统中污泥微生物群落结构的变化.结果表明,投加高效菌剂的处理系统抗高负荷冲击和恢复系统稳定的能力明显高于对照系统;并且,投加高效菌剂的处理系统在受到高负荷冲击时污泥微生物群落结构变化甚微,在短时间内污泥微生物群落结构即能够恢复正常.图5表2参14     

填料投加强化AnMBR性能研究进展

厌氧膜生物反应器(An MBR)是厌氧生物反应器和膜过滤技术的结合,具有高效降解有机物、能源回收利用等特点,逐渐应用于高浓度有机废水处理领域,但其稳定性较差、膜污染严重等问题制约其工业化应用.本文介绍沸石、活性炭、硬硅钙纤维粒子等不同类型填料投加强化An MBR污染物去除效率、缩短反应器启动时间、提升甲烷产量等的工艺性能研究,分析填料强化工艺电化学作用、吸附作用、强化厌氧污泥颗粒化等的可能机制,指出填料可有效提升工艺性能;综述An MBR工艺膜垢组成及膜污染形成过程,探讨膜材质、操作条件、微生物代谢产物、污泥浓度及菌群结构、废水水质等膜污染的影响因素,在此基础上分析填料投加减缓膜污染机制,以期进一步控制膜污染、延长膜寿命.今后应优选开发经济、高效的新型生物填料及新型组合填料,推广其工业化应用,并从厌氧菌群调控与膜污染控制角度构建高效稳定的An MBR工艺技术体系.     

厌氧流化床单室无膜微生物燃料电池性能研究

在内径40 mm、高600 mm的液固厌氧流化床空气阴极单室无膜微生物燃料电池(MFC)中,分别以污水和椰壳活性炭为液相和固相,采用间歇运行方式,考察了接种厌氧污泥条件下流化状态和流化床反应器阴极位置对电池产电性能的影响.实验结果表明,活性炭床层处于流化状态下,电池最大输出功率随污水流速增加逐渐增加至450 mW·m-2,但流速进一步增加则最大输出电功率则逐步减小;而电池欧姆内阻随污水流速增加先减小后增加.另外,实验考察了阴极位置对电池产电性能的影响.结果表明,高于分布板300 mm处的阴极有较好的产电性能.     

环境微生物群落分析的T-RFLP技术及其优化措施

末端限制性酶切片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)是近年来发展起来的、不依赖于培养的微生物群落分析方法之一.由于其在微生物群落结构分析方面的特点,包括分辨率高、易于实现自动化及互联网海量数据共享等优势,自1997年最先被报道以来得到了广泛的应用,成为环境微生物群落分析的最强有力的工具之一.本文详细介绍了T-RFLP技术的原理,并从环境样品群落DNA的提取、引物设计和PCR扩增、限制性酶切、电泳分离检测和T-RFLP图谱解析等5个方面讨论了用该技术解析环境微生物群落的方法和技巧,简述了近8 a来国外T-RFLP技术在群落分析中的研究进展.类似于其他的分子微生物生态学技术, T-RFLP也有自身的缺陷,因此重点分析了该技术的局限性及相应的解决办法.图2表1参62     

土壤微生物生物量及多样性测定方法评述

土壤微生物作为土壤中重要的分解者,在养分的循环与转化中起着重要的作用。另外,由于其与土壤理化性质相比,对外界环境的变化更为敏感,因此,土壤微生物性质常被用作表征土壤质量的灵敏性指标,而土壤微生物生物量与微生物多样性是土壤微生物学研究中应用最广泛的指标。土壤环境复杂,微生物种类丰富多样,需要合适的研究方法才能真正打开土壤系统这个黑箱,自19世纪60年代以后,土壤微生物学在研究方法上取得了重要的进展,本文综述了微生物生物量及多样性的概念及微生物生物量和多样性研究方法的发展状况,重点就已有应用比较多的研究方法如测定微生物生物量的熏蒸法,测定微生物多样性的平板计数法、Biolog微平板计数法、磷脂脂肪酸法及分子生物学等研究方法进行了详细介绍及优缺点分析。结合现有微生物生物量及多样性的测定方法,在未来的研究中,一方面应该引入更多的新技术,发展新方法,以期探索更多的未知微生物种群;其次应该根据实验要求,完善和改进现有研究方法,使其更为统一和准确;再者,在微生物数据的分析上应该探索和借鉴更多的分析方法和手段,从而更深入更全面的解读实验当中所得到的微生物的信息。     

土壤磷素微生物作用的研究进展

土壤中许多微生物(包括菌根真菌)能够通过产生质子和有机酸溶解土壤不溶态无机磷，通过分泌磷酸酶水解有机磷，但微生物的这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的控制。土壤微生物量中的磷是土壤有机磷最为活跃的部分，由于其周转快、极易矿化为植物有效磷而成为土壤有效磷的活性库。目前，测定土壤微生物量中的磷的方法并不统一，而熏蒸提取法的应用最为广泛。文章阐述了土壤微生物在提高土壤磷素有效性磷中所起的作用，介绍了土壤微生物量中的磷周转及其对土壤磷素有效性调节的重要性，并总结分析了熏蒸提取法测定土壤微生物量中的磷的实用性和局限性。     

土壤微生物生物量及多样性测定方法评述

土壤微生物作为土壤中重要的分解者,在养分的循环与转化中起着重要的作用。另外,由于其与土壤理化性质相比,对外界环境的变化更为敏感,因此,土壤微生物性质常被用作表征土壤质量的灵敏性指标,而土壤微生物生物量与微生物多样性是土壤微生物学研究中应用最广泛的指标。土壤环境复杂,微生物种类丰富多样,需要合适的研究方法才能真正打开土壤系统这个黑箱,自19世纪60年代以后,土壤微生物学在研究方法上取得了重要的进展,本文综述了微生物生物量及多样性的概念及微生物生物量和多样性研究方法的发展状况,重点就已有应用比较多的研究方法如测定微生物生物量的熏蒸法,测定微生物多样性的平板计数法、Biolog微平板计数法、磷脂脂肪酸法及分子生物学等研究方法进行了详细介绍及优缺点分析。结合现有微生物生物量及多样性的测定方法,在未来的研究中,一方面应该引入更多的新技术,发展新方法,以期探索更多的未知微生物种群;其次应该根据实验要求,完善和改进现有研究方法,使其更为统一和准确;再者,在微生物数据的分析上应该探索和借鉴更多的分析方法和手段,从而更深入更全面的解读实验当中所得到的微生物的信息。     

垃圾堆肥对土壤微生物的影响

施垃圾堆肥并种２季蔬菜的潮土、黄棕壤及红壤中细菌、放线菌、真菌、固氮菌、纤维分解菌、亚硝化菌数量，纤维分解强度，呼吸强度和微生物生物量Ｃ、Ｎ含量的测定结果表明：当土壤本身含有的微生物数量多于或少于垃圾堆肥含有的微生物数量时，土壤中的微生物数量会随垃圾堆肥用量的增加而增加；当土壤本身含有的微生物数量与垃圾堆肥相同时，垃圾堆肥用量大小对土壤微生物数量影响不大。微生物生物量Ｃ、Ｎ含量，土壤有机质，全Ｎ，有效Ｐ含量，呼吸强度及纤维分解强度均随垃圾堆肥施用量提高而增加，并呈显著的正相关性。     

土壤微生物呼吸热适应性与微生物群落及多样性对全球气候变化响应研究

土壤微生物呼吸热适应性被认为是决定陆地生态系统对全球变暖反馈作用的潜在重要机制,可能显著改变未来的气候变化趋势,然而,土壤微生物群落结构变化如何引起土壤微生物呼吸热适应性的研究目前尚存争议.该文针对气候变化对土壤微生物呼吸的影响研究,梳理了当前对土壤微生物呼吸的热适应性是否存在的争议和不同观点与结论,综述了气候变化对土...     

微生物群落结构和多样性解析技术研究进展

微生物群落结构和多样性是微生物生态学和环境科学研究的热点内容，对于开发微生物资源，阐明微生物群落与其生境的关系，揭示群落结构与功能的联系，从而指导微生物群落功能的定向调控具有重要意义。基本按照年代顺序概述了常用的微生物群落结构及多样性解析技术，同时也体现了解析技术由片面向全面、由低分辨水平向高分辨水平的发展过程。20世纪70年代以前，对环境微生物群落结构及多样性的认识依赖传统的培养分离方法，方法的分辨水平低，认识是不全面的和有选择性的；20世纪70年代和80年代，在微生物化学成分分析的基础上建立了生物标记物方法(醌指纹法、磷脂脂肪酸法等)，对微生物群落结构和多样性的认识进入到较客观的层次上；在80和90年代，以DNA为目标物的现代分子生物学技术(rRNA基因测序技术、基因指纹图谱等)比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。指出了每种解析技术的功能特点和局限性，并展望了解析技术的发展趋势是原位、快速、灵敏、高通量和准确定量。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

土壤微生物生态学研究方法进展

土壤微生物研究方法经历了微生物纯培养、土壤酶活性(BIOLOG微平板分析)、微生物库(如微生物生物量)和流(C和N循环)、微生物生物标记物(FAMEs)、微生物分子生物学技术(从土壤中提取DNA,进行PCR-DGGE、PCR-SSCP、RLFP分析等),揭示了土壤微生物群落丰富的多样性和生态功能;现代生物技术和传统微生物研究方法的配合将为土壤微生物学研究提供较好的前景。     

影响土壤中微生物体氮的因子

综述了影响土壤微生物体氮的因子,以及微生物体氮与可矿化氮之间的关系。着重讨论了土壤有机质、有机物料、氮肥、作物根系、土壤温度和湿度对微生物体氮的影响及研究进展;评价了土壤微生物体氮与可矿化氮的关系的研究结果。