洁净环境样本低浓度微生物高效富集检测及应用

为了研究对洁净环境样本的低浓度微生物监测方法,制备了低浓度的革兰氏阳性菌和阴性菌各3种,使用修饰后的新型磁珠对模拟样本中的微生物进行富集评价实验.革兰氏染色和菌落计数结果表明,磁珠对3种革兰氏阳性菌和3种阴性菌均具有显著富集浓缩作用,与大肠杆菌相比,磁珠对金黄色葡萄菌的富集浓缩比更高.使用磁珠富集液对自来水、桶装水和瓶装矿泉水中的微生物进行非特异性吸附后,比较上清和磁珠-微生物复合物的细菌16S rDNA基因拷贝数和菌落总数指标,结果表明磁珠对自来水和桶装水中的微生物均具有显著的吸附效果（P<0.01,P<0.001）.通过比较,抽滤法和磁珠法对自来水中的微生物富集效果有差异（P=0.002）,2种方法对桶装水和矿泉水的富集效果无显著差异（P=0.362）.采集实际空气样本进行磁珠富集微生物的菌落计数及细菌16S rDNA基因拷贝数进行分析,磁珠-微生物复合物中的绝对基因拷贝数和菌落总数均显著高于磁分离后上清液中基因拷贝数和菌落计数（P=0.0001）.此方法对微生物具有一定的高效富集作用.     

生物质炭对邻苯二甲酸二丁酯污染土壤微生物群落结构多样性的影响

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的不同类型土壤(有机质含量低的新垦红壤、有机质含量高的熟化红壤)中添加不同种类(稻草炭、毛竹炭)以及不同用量(0%、0.5%和2%)的生物质炭,温室种植上海青并在56 d后采集土样,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)考察了土壤类型、生物质炭种类以及用量对土壤微生物群落结构多样性的影响.结果表明:对细菌、真菌及微生物总PLFA这三者的含量而言,熟化红壤显著(p0.05)高于新垦红壤,熟化红壤中添加2%稻草炭使其显著(p0.05)增加,新垦红壤中添加毛竹炭使其显著(p0.05)降低.新垦红壤中添加2%稻草炭对革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比值的增加效果最显著(p0.05),添加2%毛竹炭对土壤微生物群落Shannon指数的降低效果最显著(p0.05).添加2%稻草炭对DBP污染土壤中微生物压力指数降低效果最显著(p0.05).生物质炭对熟化红壤中真菌/细菌、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌及微生物群落Shannon指数均无显著影响.PCA分析表明,土壤有机质含量以及生物质炭的种类和用量均会对土壤微生物群落结构产生一定影响,且生物质炭的影响与土壤有机质含量密切相关.     

顶空CO2对有机物厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

研究了不同顶空CO2浓度对有机物厌氧发酵体系中底物转化速率、挥发性脂肪酸(VFA)产率及微生物相变化的影响.结果表明,顶空低浓度CO2有助于葡萄糖底物转化,在16h转化率达到93%以上,顶空高浓度CO2和对照组在20h时转化率分别为88.3%、87.6%.顶空高浓度CO2有助于乙酸积累,乙酸产率达8.2mmol/gCOD,分别是对照组和低浓度CO2组的1.52倍和1.87倍.顶空CO2浓度与同型产乙酸菌数量正相关,顶空低浓度CO2组fhs基因拷贝数为9.83×106/mL,高浓度CO2组fhs基因拷贝数为5.32×108/mL,对照组fhs基因拷贝数为6.97×107/mL.提高顶空CO2浓度有利于在混和培养环境中富集同型产乙酸菌.     

纳米铁对微生物吸附的实验研究

实验探讨了纳米铁与微生物的吸附规律,主要研究了纳米铁对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌吸附的影响因素、吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学,并对吸附机制进行了探索。结果表明细菌在纳米铁表面的吸附过程是一个快速过程,同时受反应时间、细菌浓度、温度、pH值等外部因素的影响。结果表明:微生物与无机物在相同条件下与相同量的纳米铁进行吸附反应,微生物达到平衡的时间更短,效率更高;微生物的带电性在一定程度上影响了微生物与纳米铁的吸附,革兰氏阴性菌反应平衡时间小于革兰氏阳性菌;微生物与纳米铁的吸附过程符合Fraundlich吸附模型,属于单层吸附;20℃时微生物的活性没有30℃和40℃时的活性高,但这三个温度对微生物的性质并没有明显影响。     

PLFA法研究稻草固态发酵中的微生物群落结构变化

在稻草固态发酵体系中同时接种土壤微生物和黄孢原毛平革菌,用磷脂脂肪酸（PLFA）谱图分析法研究发酵过程的微生物群落和生物量变化,同时监测木质纤维素降解率的变化.结果表明,发酵后木质纤维素的降解率可达44%.根据标记性脂肪酸的变化,在发酵第6 d,革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌的含量都达到了最高值,其中,革兰氏阳性菌的含量较低;真菌和细菌的脂肪酸含量比值变化范围为0 .2～0 .5,说明真菌是降解木质纤维素的主要群落.主成分分析结果显示,发酵后期以18碳不饱和脂肪酸为主,与标记性脂肪酸分析结果一致,同时跟木质纤维素降解率的变化趋势对应,因此PLFA分析法可以较好地反映稻草固态发酵过程中的微生物群落结构和生物量的变化.     

城市自来水中临床抗生素耐药基因的分布研究

为了解长江流域中下游城市/县自来水中临床抗生素耐药基因(cARGs)分布和污染来源等相关问题,文章采用定量聚合酶链式反应技术,测定了长江中下游12个城市/县自来水中9种cARGs、整合子基因intl1和转座子基因tnpA的相对丰度,并对intl1、tnpA、环境因子与cARGs的相关性进行了分析.用微生物溯源(MST)方法确定了自来水中cARGs污染的潜在来源.结果 表明:(1)在所有地区中,铜陵市自来水的总cARGs相对丰度最高(5.50×10-2拷贝数/16S rRNA),南京市最低(1.56×10-3拷贝数/16S rRNA);(2)除荆州市外的其他城市/县自来水中最多的cARGs种类是blaTEM,而最低的是黏菌素类;(3)tnpA的相对丰度均低于intl1,且与sul3的相对丰度呈显著正相关(p＜0.05);(4)自来水中的总氮含量与blaCTX-M丰度呈显著负相关(p＜0.05);(5)MST仅检测到反刍动物和非特异性物种的粪便污染,其中九江市的非特异性物种标记相对丰度最高(4.11×10-2拷贝数/16S rRNA).     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

嗜热溶胞菌SY-14的基本特性研究

对从污泥堆肥中分离得到的具有溶胞能力的嗜热产芽孢杆菌SY-14进行了初步鉴定,并对其生长、产酶及溶胞特性进行了研究.根据菌株形态及16S rDNA测序结果,SY-14为土芽胞杆菌属(Geobacillus sp.).SY-14最适生长温度60℃左右,最适生长pH为6.0～7.0.SY-14培养上清液对完整和加热灭活后的微生物细胞都具有溶胞能力,6 h的细胞溶解率分别可达到70%和85%,上清液经过热处理后溶胞能力明显下降,表明溶胞能力主要来自于酶的作用.间歇培养过程中,SY-14培养上清液溶胞活性在对数生长期快速升高,进入稳定期前后达到最大,之后快速下降.SY-14培养上清液对受试的5株革兰氏阴性菌及部分革兰氏阳性菌都具有溶胞能力.     

UV、O3及UV/O3削减耐药菌和抗性基因性能

从某污水处理厂二级出水分离出粪肠球菌、短芽孢杆菌、假单胞杆菌和大肠杆菌4种耐药菌,通过菌落计数法、qPCR评价UV、O₃及UV/O₃对耐药菌和抗性基因的削减效果.研究表明,3种方式对耐药菌均有较好的削减效果,其中革兰氏阳性菌灭活效果比阴性菌差;对抗性基因的削减受消毒方式和抗性基因的种类影响较大,结果表明短芽孢杆菌在耐药菌和抗性基因削减过程中表现出较强的抗逆性.结合复活实验和扫描电镜发现,UV消毒72h后耐药菌的光复活率为6.93%~11.58%;O₃因破坏了细胞结构未出现光复活现象,这一过程中胞内抗性基因可能释放到环境中;UV/O₃对耐药菌造成的损伤同样具有不可逆性.     

纯净水、净化水、凉开水、自来水的水质分析及其卫生学意义

目的：分析比较4种常用生活饮用水的水质，为选择健康饮水提供参考。方法：按照国家卫生标准GB5750－85推荐的方法对纯净水、净化水、凉开水、管道自来水进行包括感官性状、一般化学、毒理学、细菌学指标、常量、微量元素在内的39项指标的水质分析，并参照国家卫生GB5749－85和GB17324－1998进行分析比较。结果与结论：按现行国家卫生标准评价；（1）自来水（未处理）、净化水各项指标均符合相应的国家生活饮用水卫生标准、安全卫生。（2）凉开水除铝元素含量超标外，其余亦符合国家生活饮用水卫生标准；（3）纯净水符合国家纯净水卫生标准，但所有指标数值（包括常量及微量元素）均明显低于其他三种饮用水，长期饮用后的健康效应值得深入研究。     

高氨氮废水与城市生活污水短程硝化系统菌群比较

短程硝化是污水脱氮工艺中的重要环节,系统中的菌群结构决定了其处理效果.为探讨短程硝化系统中的微生物对不同污水的适应性,利用细菌16S rDNA克隆文库、磷脂脂肪酸(PLFA)和定量PCR分析方法对高氨氮废水和城市生活污水短程硝化系统中活性污泥的细菌群落结构、总体微生物的多样性以及功能微生物进行了比较.克隆文库结果表明两个系统中细菌群落结构明显不同,城市生活污水中细菌种类更丰富,但两个系统的优势菌群都属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidete).磷脂脂肪酸分析结果显示高氨氮废水短程硝化系统中微生物多样性指数和均匀度指数明显低于城市生活污水.定量PCR结果表明,高氨氮废水短程硝化系统中氨氧化菌(AOB)与亚硝酸盐氧化菌(NOB)的数量都多于城市生活污水短程硝化系统;高氨氮废水短程硝化系统中AOB比NOB高3个数量级,而城市生活污水短程硝化系统中AOB比NOB高2个数量级.     

One-year survey of opportunistic premise plumbing pathogens and free-living amoebae in the tap-water of one northern city of China

In this study, qPCR was used to quantify opportunistic premise plumbing pathogens (OPPPs) and free-living amoebae in 11 tap water samples collected over four seasons from a city in northern China. Results demonstrated that the average numbers of gene copies of Legionella spp. and Mycobacterium spp. were significantly higher than those of Aeromonas spp. (p?<?0.05). Legionella spp. and Mycobacterium spp. were 100% (44/44) positively detected while P. aeruginosa and Aeromonas spp. were 79.54% (35/44) and 77.27% (34/44) positively detected. Legionella pneumophila was only detected in 4 samples (4/44), demonstrating its occasional occurrence. No Mycobacterium avium or Naegleria fowleri was detected in any of the samples. The average gene copy numbers of target OPPPs were the highest in summer, suggesting seasonal prevalence of OPPPs. Average gene copy numbers of OPPPs in the taps of low-use-frequency were higher than in taps of high-use-frequency, but the difference was not significant for some OPPPs (p?>?0.05). Moderate negative correlations between the chlorine concentration and the gene copy numbers of OPPPs were observed by Spearman analysis (r_s ranged from ? 0.311 to ? 0.710, p?<?0.05). However, no significant correlations existed between OPPPs and AOC, BDOC, or turbidity. Moderate positive correlations were observed between the target microorganisms, especially for Acanthamoeba spp., through Spearman analysis (p?<?0.05). Based on our studies, it is proposed that disinfectant concentration, season, taps with different-use frequency, OPPP species, and potential microbial correlations should be considered for control of OPPPs in tap water.     

城市安全供水综合指数研究-以太原为例

采集太原市不同区住户的自来水和12种瓶装水,分析了水中无机离子和挥发性有机物( VOCs)成分.结果表明,无机离子和VOCs的总浓度范围分别为1.08~354.18 mg/L和0.43~13.98 μg/L;自来水中的无机离子与VOCs 含量最高,约是瓶装水中浓度的三倍.加热与过滤处理措施均可改善自来水水质,对水中无机离子和VOCs的去除效果均可达19%~100%,其中过滤可能会引发VOCs的二次污染 .根据饮用水标准,使用饮用水水质指数( DWQI)模型对水质评价结果显示,太原市饮用水水质总体较好.     

布吉河丰水期总细菌和氨氧化细菌的定性和定量研究

河流中微生物的数量和群落结构能在一定程度上反映水环境状况.氨氧化细菌驱动的硝化作用是氮素转化的主要机制,为了解氮素污染河流中氨氧化细菌的群落组成及数量,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和Real-time PCR技术分析了布吉河丰水期不同断面水样中总细菌和氨氧化细菌的群落结构以及数量变化.结果表明,水样中总细菌(16S rRNA)和氨氧化细菌(16S rRNA)数量变化范围分别为4.73×1010～3.90×1011copies.L-1和5.44×106～5.96×108copies.L-1.冗余度分析表明影响微生物数量和群落结构的水环境因子不同:对于总细菌,与其数量显著相关的环境因子是硝氮(P<0.05),与其群落结构显著相关的环境因子是氮素(三氮)和金属(Mn和Zn)(P<0.05);对于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),与其数量显著相关的是氨氮和Zn(P<0.05),与其群落组成显著相关的是氨氮、Mn和Zn(P<0.05).测序结果表明在布吉河水样中微生物属于变形菌门(Proteobacterium)的Epsilon-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria、Beta-Proteobacteria和Delta-Proteobacteria这4个纲,氨氧化细菌与Nitrosomonas sp.和Nitrosospira sp.属的细菌相似度较高,且Nitrosospira sp.为优势菌属.由于污染影响,布吉河上游和下游微生物群落结构明显不同.     

再生水中的Pb对萝卜根际土壤微生物群落结构的影响研究

采用盆栽方法研究再生水、再生水+Pb、清水+Pb处理浇灌萝卜,以清水浇灌为对照对萝卜根际土壤微生物群落的影响进行研究。结果表明:(1)土壤总PLFA含量及各菌群生物量从大到小依次为:再生水再生水+Pb清水清水+Pb。再生水灌溉有利于萝卜根际微生物各类群数量的增加,丰富微生物多样性。用含铅的溶液(再生水+Pb、清水+Pb)浇灌萝卜,可抑制土壤微生物各类群的数量,G-受到的抑制尤为明显。(2)主成分分析表明,再生水灌溉与对照相比,土壤微生物群落结构差异最大。(3)土壤微生物各类群与土壤速效钾、硝酸盐氮含量呈极显著正相关(P0.01),真菌、放线菌与土壤有机质含量,G~+、G~-菌与p H均呈极显著正相关(P0.01)。G~+、G~-与萝卜地下鲜重均呈极显著负相关(P0.01),土壤微生物各类群与地上部分硝酸盐含量、与根冠比呈极显著正相关(P0.01)。     

电磁波加载回流污泥对A2O厌氧池功能的影响

基于电磁波加载污泥的生物效应和溶出效应,将A²O系统的回流污泥进行电磁波加载,以期从微生物群落结构变化角度考察其对系统中厌氧池功能的影响.结果表明,电磁波加载回流污泥后,污泥絮体分解,细胞破壁;回流污泥中C、N、P的溶出效应显著.与加载前对比,厌氧池中TP富集效果更明显,富集率由122.9%增至152.2%;TN、COD去除率分别由7.3%、58.8%上升为32.1%和65.4%.MiSeq焦磷酸测序分析表明,回流污泥经电磁波加载后,厌氧池微生物群落的丰度增加,但其微生物多样性降低.碳源得到补充,厌氧池中微生物的代谢活性明显提高,活菌数量增加.厌氧池中富集了Zoogloea、Tolumonas、Dechloromonas等菌属.     

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.     

厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落结构及多样性

为深入理解厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落变化特征,采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化菌富集培养,考察了不同培养时间微生物群落组成、多样性及物种网络关系.结果表明,通过逐步提高基质浓度,实现了厌氧氨氧化菌富集,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为97.6%和95.4%,总氮去除率为84.9%.高通量测序发现,整个培养过程优势菌门（相对丰度>5%）为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）、装甲菌门（Armatimonadetes）和放线菌门（Actinobacteria）;富集培养获得的主要厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,相对丰度从1.42%增长到24.66%;培养过程,微生物群落优势菌群组成未发生变化,但相对丰度呈现显著差异（P<0.05）.富集培养过程不同时间,微生物群落α多样性呈现先升高后降低的趋势,且存在显著差异（P<0.05）;微生物群落β多样性在富集培养过程发生明显空间分异特征,且存在显著差异（R=0.5672,P<0.01）.培养过程不同时间,物种网络密度分别为0.188、0.068、0.059、0.18和0.0735;虽然富集培养过程导致微生物间的关联作用变弱,但浮霉菌门相关类群的物种成为网络中的主要节点.