基于大肠杆菌的CellSense生物传感器毒性分析性能研究

采用聚碳酸酯膜直接固定法制备并优化了大肠杆菌（E.coli Top10）CellSense生物传感器微生物电极,探讨了其在重金属和有机污染物生物急性毒性分析中的应用性能.结果表明,基于对数生长后期和稳定期E.coli微生物电极的CellSense生物传感器具有良好的毒性分析性能,基于衰减期E.coli菌株的CellSense生物传感器毒性分析的稳定性和灵敏性降低;CellSense生物传感器测试得Hg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、邻氯苯酚和对硝基苯酚对E.coli的EC50分别为0.6、3.1、5.8、180和94 μg/mL,制备的E.coli微生物电极在冰箱中4℃保存2个月,仍能很好地满足毒性分析的需要.     

电化学消毒法对水中大肠杆菌的灭活特性

本研究通过电化学消毒小试装置,系统考察了电极板材料、极板间距、pH、水温、NaCl浓度等因素对水中大肠杆菌CGMCC 1.3373灭活效果的影响,并进一步考察了电化学消毒对抗生素抗性大肠杆菌CGMCC 1.1595的灭活效果及其抗性变化.结果发现,在相同的电化学消毒条件下,阳极采用钌铱涂层的钛电极板的灭活效果显著优于铅涂层和铱钽涂层电极板,并且极板间距为50 mm时灭活率最高.进一步研究表明,电化学消毒法对大肠杆菌的灭活率随水的pH升高而降低,随水温和NaCl浓度升高而升高.在相同消毒条件下,电化学法对四环素抗性大肠杆菌的灭活率显著低于普通大肠杆菌.消毒后存活的抗性菌对四环素、青霉素、氯霉素的抗性,随消毒时间延长呈现先下降后上升的规律.     

微生物杀灭效果试验中的游离氯转化研究

在实验室研究游离氯灭活微生物的试验中发现,由于试验体系中有机氮的存在,投加游离氯消毒后,游离氯会迅速与之反应转化为无消毒作用的有机氯胺.在对大肠杆菌、铁细菌、铜绿假单胞菌的研究中均发现同样的问题,投加2 mg·L^-1的游离氯消毒剂对初始菌浓度为10⁸ CFU·mL^-1的大肠杆菌进行灭活试验,反应5　min后游离氯就已经为0,而一氯胺和二氯胺的量分别为0.92　mg·L^-1和0.4 mg·L^-1.为了降低有机氮的干扰,采用多次离心纯化菌液、膜过滤纯化菌液和增加受试菌液的稀释倍数的方法进行测试,发现当菌液浓度降至10⁵CFU·mL^-1以下时,游离氯转氯胺的比例可以明显降低;而2种纯化过程并不能分离菌液中的有机氮,进而改善试验中出现的游离氯转氯胺的现象.该结论也说明参加反应的有机氮应来源于细菌自身的细胞物质,有机氮的干扰在消毒的相关研究中需要引起关注.     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

氯及氯胺灭活大肠杆菌的消毒动力学模型

分别研究了游离氯和一氯胺在pH7.0、20℃时对大肠杆菌的灭活作用,利用6种不同消毒动力学模型:Chick’slaw,Chick-Watson,Hom,Rational,Hom-Powerlaw,Selleckmodel对试验数据进行了拟合,通过对拟合结果的比较分析得出:在消毒剂符合一级衰减动力学情况下,游离氯和一氯胺灭活大肠杆菌的最佳拟合模型分别是3参数的Rational模型和2参数的Selleck模型.     

污水河道污泥中大肠杆菌抗生素抗性与金属耐受性的耦合分析

城市污水河道受人为活动的影响,可能作为抗性细菌与抗性基因的储库,给人类生产生活带来巨大的威胁.本研究以中国寒区城市污水河道污泥为取样点,研究大肠杆菌(Escherichia coli)的抗生素与金属的耐药现状,以评估中国寒区城市水环境受抗性细菌污染的情况与传播抗性的风险.利用选择性培养基从河道淤泥中分离出455株肠杆菌,并从中筛选出110株E.coli.抗生素表型结果显示:69.1%的E.coli分离株对至少1种抗生素具有抗性,其中,抗性最高的是氧四环素(42.7%);所有的E.coli对亚胺培南和呋喃妥因没有抗性;分离株E.coli DL27对检测的17种抗生素中的13种具有抗性,分离株E.coli DL18、分离株E.coli DL46对12种抗生素具有抗性.金属抗性表型检测结果显示:40.9%的E.coli对银(Ag)具有耐受性,3.6%的分离株对汞(Hg)、锌(Zn)具有耐受性,所有菌株对铜(Cu)无耐受性;且发现分离株E.coli DL35对9种抗生素和2种金属具有抗性.对E.coli群体15种抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)...     

UV/H2O2降解美罗培南的影响因素及毒性研究

利用波长为254 nm的紫外灯活化过氧化氢(H_2O_2)氧化降解美罗培南(MPN),考察了H_2O_2投加量、初始pH值、水中常见共存阴离子(Cl~-、HCO~-_3、NO~-_3)和天然有机化合物(NOM)等重要影响因素对MPN降解的影响.结果表明,紫外光功率为4 W,初始pH为7.0,n(H_2O_2)/n(MPN)=20∶1时,反应20 min后,MPN的降解率达到97.8%.H_2O_2投加量的增加会加快MPN的降解速率,Cl~-和HCO~-_3对UV/H_2O_2体系中MPN去除效果的影响较小,极少量的NO~-_3会促进MPN的降解,当NO~-_3的浓度≥10 mg·L~(-1)时,MPN的降解受到抑制,且离子浓度越高,抑制程度表现越明显.NOM的存在对MPN的降解有抑制作用.与纯水相比,MPN在实际水体中的去除受到抑制,归因于水体基质的影响.大肠杆菌的急性毒性实验研究表明,MPN的中间转化产物保留了一些抗菌性能,但光解的最终产物无抗菌性能.     

贵州万山汞矿区苔藓植物对汞的吸附和富集特征

在所设定的贵州万山汞矿区调查范围内,有6种苔藓植物,其中常见种为东亚褶叶藓和大羽藓.结果表明,苔藓能高度富集汞,东亚褶叶藓和大羽藓的汞含量随污染源距离和相对高度的增加而降低;不同苔藓对汞的吸附等温线具共同性,吸附量随平衡液浓度的增加而增大,东亚褶叶藓对Hg的吸附量比大羽藓大,吸附特征都能用Liner、Freundlic...     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

聚酰胺微塑料对大肠杆菌和脱氮副球菌的毒性

微塑料对环境微生物的毒性尚不清楚.本研究通过生长曲线测试、活性氧(ROS)生成、无机氮转化效率和塑料添加剂检测,探究了聚酰胺(PA)微塑料对典型环境微生物—大肠杆菌和脱氮副球菌生长的影响.PA微塑料对大肠杆菌的毒性与其浓度呈正相关,高浓度PA(100mg·L-1)微塑料对大肠杆菌和脱氮副球菌的生长均产生了显著抑制,胞内...     

椭圆小球藻对汞的吸附-解吸探究

以椭圆小球藻（Chlorella ellipsoidea）为试验藻种,探究黑暗环境中活藻、死藻在不同条件下对水中汞的吸附-解吸特征、动力学过程和等温吸附模型。结果表明,椭圆小球藻在弱酸性或中性（pH=3～8）水环境中对汞的吸附能力最强,吸附总量随藻浓度的增加而增加,单位吸附量随藻浓度增加而降低,最佳吸附丰度约为3.2×10⁶ cells/mL,其中活藻处理对汞的最大吸附率为71.2%,死藻处理的最大吸附率为62.9%。椭圆小球藻对汞的吸附主要分为生物吸附和生物富集吸附两个阶段,其中死藻细胞主要以生物吸附为主,活藻细胞除了具备生物吸附以外还可进行生物富集吸附,藻细胞生物富集汞的能力与藻丰度和环境中汞浓度有关。二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型可较好地描述椭圆小球藻对汞的吸附过程。在解吸汞的过程中,椭圆小球藻死藻解吸能力更强,活藻在解吸过程中伴随着生物富集,1 440 min后死藻和活藻均可达到解吸平衡。     

UV和H2 O2联合消毒灭活饮用水中大肠杆菌研究

以大肠杆菌为研究对象,对单独紫外线(UV)、H2O2及两者不同组合方式的灭活效果进行了分析.结果表明,单独H2O2对大肠杆菌基本无灭活效果,加入浓度为20 mg·L-1的H2O2接触时间为30 min时,灭活率仅为0.02个对数级;单独UV工艺可在一定程度上灭活大肠杆菌,紫外线剂量为10 mJ·cm-2时,灭活率可达到4.51个对数级.紫外线和H2O2联合消毒在一定程度上提高了消毒效果,且不同的组合方式对灭活效果有很大的影响.先UV后H2O2消毒效果优于先H2O2后UV,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2分别反应2.5、5、10、20 min后,两者的灭活率分别较单独UV消毒增加0.09、0.35、0.38、0.68和0.01、0.07、0.14、0.53个对数级.而UV与H2O2同时消毒效果优于UV与H2O2顺序消毒,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2反应20 min后,灭活率较UV-H2O2和H2O2-UV工艺分别增加了0.43和0.58个对数级.随着紫外线强度的增加,大肠杆菌的灭活效果不断提高.     

二级处理出水的UV-TiO2消毒及大肠杆菌和粪肠球菌光复活试验

对污水处理厂二级处理出水进行UV和UV-TiO2光催化消毒,研究了复活光强度(0~41μW·cm-2)对不同方法消毒后水中大肠杆菌和粪肠球菌复活的影响.结果表明,UV-TiO2消毒效率远高于单纯的UV消毒.大肠杆菌经UV-TiO2消毒后,只有在较强的复活光照射下才会产生一定的光复活,而单纯UV消毒后即使在较低的复活光强下也会出现较强的光复活.UVTiO2消毒对粪肠球菌的光复活现象抑制明显,在小于21μW·cm-2的低复活光照射下粪肠球菌经72 h照射后几乎不发生光复活现象,只有在较强的复活光照射下才会产生一定的光复活.     

四环素对大肠杆菌抗生素抗性基因进化的影响

为了解环境中低浓度抗生素对抗生素抗性发展的影响,以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为基础材料,通过亚抑菌浓度四环素处理,得到由敏感到抗性的菌株,研究了四环素对大肠杆菌产生抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,采用同位素标记相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ),分析四环素处理前后,大肠杆菌总蛋白差异表达情况.结果表明,大肠杆菌经1/2MIC浓度的四环素诱导,20 d后可由敏感转至耐药,表明环境中的低浓度四环素的刺激对大肠杆菌耐药性的形成影响较大.并且,检测到四环素抗性基因tetA、tetE和tetZ,β-内酰胺类抗性基因blaTEM和blaFOX,多重耐药性基因acrA、marA和marR.蛋白结果表明大肠杆菌在四环素胁迫下以特定的节能存活模式,通过诱导细胞防御和修复系统来应对环境压力,并表现出对离子传输的严格调节,来抵抗四环素毒性的影响.研究结果为进一步解析环境中抗生素胁迫的抗性机制提供了参考.     

水华束丝藻对汞的吸附-解吸特征

通过室内模拟实验,探究不同丰度的活、死水华束丝藻对Hg²⁺的吸附动力学特征和等温吸附模型以及解吸特征。结果表明,水华束丝藻对Hg²⁺有较好的吸附效果,能在短时间内吸附大量Hg²⁺,120 min左右达到吸附平衡,且活藻对Hg²⁺的吸附效果比死藻好;活藻和死藻吸附Hg²⁺的动力学过程符合准一级、准二级动力学模型,且准二级动力学模型拟合效果更好;活、死水华束丝藻对Hg²⁺的吸附分别符合Langmuir模型、D-R模型,最大吸附量分别为2.07×10^-2 ng/（10⁶ cells）、3.56×10^-2 ng/（10⁶ cells）;水华束丝藻对Hg²⁺的单位吸附量随着藻丰度的增加而减少,吸附总量随着藻丰度的增加而增加。反应初期（0～5 min）,活、死水华束丝藻对Hg²⁺进行生物吸附,吸附速度快且效率高;随后活藻依靠新陈代谢将Hg²⁺转移至细胞内进行生物富集,因而活藻的单位吸附量高于死藻。活藻和死藻对Hg²⁺的解吸量随藻丰度的增加而增加,且死藻变化更明显。