碳基材料对餐厨垃圾厌氧消化效率和微生物群落的影响研究进展

餐厨垃圾厌氧消化是一种可回收再生能源的生物处理技术,目前运行中主要存在系统稳定性差和效率低等问题,添加碳基材料能够提高餐厨垃圾厌氧消化效率并对系统运行产生积极影响.从甲烷产生和微生物群落变化两方面,综述碳基材料(生物炭、活性炭、碳布等)作为添加剂对餐厨垃圾厌氧消化系统的影响.其主要影响机理为(1)厌氧消化系统稳定性;(2)种间直接电子传递(DIET);(3)微生物群落.已有研究表明,碳基材料可促进餐厨垃圾厌氧消化产甲烷效率,提升甲烷产量1.1%-1 685%,缩短产甲烷迟滞期27.5%-95.7%.此外,碳基材料添加会引起厌氧消化系统中细菌和古菌群落结构变化,碳基材料通过选择性地富集功能微生物,促进微生物间互营代谢,进而影响系统稳定性和产甲烷效率.提出未来在餐厨垃圾厌氧消化的研究中,应着重关注碳基材料在连续运行系统中的分离与回收方法,优化不同厌氧消化条件下碳基材料的添加策略,通过代谢组学分析探究碳基材料对厌氧消化体系中微生物的作用机制.(图2表2参92)     

互花米草不同部位厌氧发酵特性

在中温条件下(35±1)℃,对互花米草茎、叶和整株分别进行批式中温厌氧消化实验,分析发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH值、VFA、TS、VS及固形物的元素变化.结果表明:在TS负荷为6%的条件下,互花米草茎、叶、整株厌氧发酵均具有很好的产气特性.产气率为:叶(399ml.g-1TS)整珠(374m.lg-1TS)茎(366ml.g-1TS),甲烷含量为:茎(69.11%)整珠(68.87%)叶(66.21%).pH值、VFA、TS、VS及固形物的元素的变化特征差异不大.叶中可能含有更多被微生物利用的物质,成分的差异是造成这种结果的重要原因.     

污水/城市污泥中抗生素对厌氧消化的影响研究进展

污水处理厂的现有工艺主要针对化学需氧量(COD)和氮/磷的处理,忽视了对抗生素的去除,导致污水厂出水及污泥中抗生素含量较高.厌氧消化是污水及城市污泥资源化的常用手段,但容易受残留抗生素的影响.从抗生素的残留情况、抗生素对生物气/甲烷产量及挥发性脂肪酸代谢过程的影响、抗生素对微生物群落结构的影响以及去除抗生素抑制的方法4个方面,综述污水/城市污泥中抗生素对厌氧消化体系影响的研究进展.研究表明,大多数抗生素会抑制生物气/甲烷产量并造成挥发性脂肪酸累积;水解酸化菌大多对抗生素不敏感,但互营有机酸氧化菌的活性容易受抗生素抑制;与氢营养型产甲烷菌相比,乙酸营养型产甲烷菌更容易受抗生素影响;预处理(热水解、臭氧氧化、碱处理)及添加外源介质(零价铁、活性炭等)等手段可以在一定程度上缓解抗生素对厌氧消化的抑制作用.未来应在属/种水平上深入探讨单一及联合抗生素对微生物群落结构的影响,并进一步开发削减抗生素和抗生素抗性基因的厌氧消化工艺,以加速实现污水/城市污泥的资源化进程并降低抗性传播风险.(表5参77)     

高程对盐沼湿地互花米草生长与扩散的影响

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)入侵中国后,对潮间带滨海湿地的生态环境危害巨大,对河口湿地生态、景观、经济等方面均有不同程度影响,研究其入侵机制对有效防治互花米草是不可或缺的.黄河三角洲是中国北方受互花米草侵害最严重的地区之一.该研究在黄河三角洲潮间带开展互花米草移栽试验,2019年6月,...     

微量元素对蔬菜废弃物连续厌氧消化系统微生物群落结构的影响

以蔬菜废弃物为原料的厌氧消化过程产甲烷能力下降时,通过添加微量元素可使其恢复稳定状态,因此研究微量元素对厌氧消化系统微生物结构的影响对优化系统性能具有重要意义.采用70 L厌氧发酵罐,有效体积59.5 L,在中温35℃条件下进行蔬菜废弃物厌氧消化的连续冲击负荷试验,根据CH_4含量变化规律,及时添加微量元素(Fe、Co、Ni)促进厌氧消化过程.样品采用16SrRNA基因扩增和MiSeq测序技术分析微生物群落的结构.结果表明,微量元素对细菌群落的影响主要作用于拟杆菌门、厚壁菌门及螺旋菌门.在属水平上,第一次微量元素的添加诱导了拟杆菌门中的VadinBC27 wastewater-sludge的增加,相对丰度从54.1%升至68%,降低了厚壁菌门中Erysipelotrichaceae UGG-004以及螺旋菌门中Sphaerochaeta.第二次微量元素的添加,主要降低了螺旋菌门中的Sphaerochaeta,相对丰度从11.4%到4.4%,以及诱导拟杆菌门中Bacteroides的产生,提高了原料利用率,降低了酸化的抑制作用.微量元素对蔬菜废弃物厌氧消化过程中产甲烷菌群落的影响主要在甲基营养型Candidatus Methanoplasma、甲烷鬃菌属为主导的乙酸营养型.当挥发性脂肪酸含量较高时,Candidatus Methanoplasma占主导地位,微量元素添加后则会诱导甲烷鬃菌为主导的乙酸营养型甲烷菌的产生,相对丰度从2.3%增至80%促进挥发性脂肪酸的消耗转化.本研究表明,微量元素的添加对于微生物群落结构的改变显著,促进厌氧消化过程水解酸化与甲烷化的平衡,从而稳定运行.     

γ-射线辐照预处理加速污泥厌氧消化

采用γ-辐照预处理加速污泥的厌氧消化过程.结果表明,经γ-射线辐照处理后,污泥厌氧消化特性明显改善:污泥的平均粒径减小,粒径分布由70-120μm向0-40μm迁移;污泥絮体中微生物的细胞结构被破坏,核酸等细胞内含物的流出增加了污泥中可溶性有机组分的含量.污泥厌氧消化实验结果表明,经10kGy辐照处理后,污泥厌氧消化产气量大大增加,消化率明显提高.     

两相厌氧发酵互花米草的特性

利用两相(固态水解酸化相+湿式发酵产甲烷相)发酵互花米草,通过尿素的添加来调整厌氧发酵互花米草的碳氮比,考察两相厌氧发酵互花米草的特性;并利用FTIR考察水解发酵前后互花米草结构的变化.研究结果表明,由于固态水解渗滤液对尿素的淋滤,产生高浓度的氨氮溶液,抑制了湿式发酵产甲烷反应器中的甲烷菌;通过53 d的两相发酵互花米草,单位挥发性固体(VS)累积产气量仅为98.6 mL.g-1(0℃),转化率是理论产气量的17.5%;游离性氨(FA)浓度超过55 mg.L-1,就会严重抑制高温甲烷菌;红外光谱分析表明,石灰堆沤预处理对互花米草结构改变较小;只有大幅度的强化预处理,才能显著提高互花米草发酵的产气量.     

苏北潮滩群落交错带互花米草斑块与土著种竞争关系研究

选取盐城滨海湿地典型滩地（互花米草与碱蓬交错区、碱蓬滩）互花米草斑块,研究互花米草和本地种的生长特征、斑块微生境变化和互花米草与本地种的相对竞争力。结果表明：①和本地土著种碱蓬Suaeda salsa、芦苇Phragmites australis相比,入侵种互花米草Spartina alterniflora能更有效地改善微生境,其发达根系能够提高土壤含水量,互花米草的耐盐特性和泌盐作用能够使得互花米草在高盐度环境中生存,并有效的降低土壤盐度;②在互花米草与碱蓬交错区,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为1.94±0.94,互花米草的竞争能力明显强于碱蓬;③在碱蓬滩,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬、芦苇的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为0.87±0.30,互花米草与碱蓬之间的竞争相对平衡;④因此,互花米草可能通过种间竞争不断侵蚀碱蓬生境,从而取代当地土著植被碱蓬和芦苇。     

互花米草入侵对红树秋茄根际与根内细菌群落结构与多样性的影响

根际/根内微生物在湿地生态系统碳、氮、硫循环中发挥着重要作用,也是外来植物入侵机制研究的重要组成部分.选取福建九龙江口南岸互花米草纯林、秋茄纯林及互花米草和秋茄混交林等生境,采用Illumina高通量测序技术分析植物根内、根表及根际沉积物中细菌群落组成.结果显示:互花米草纯林根际细菌的多样性指数明显高于混交林和秋茄纯林;Uni Frac主成分分析(PCA)结果表明不同生境各细菌群落组成存在显著性差异;两类植物根表细菌以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)为主,其中互花米草纯林中各类细菌占比分别为78.0%、5.6%、3.3%和1.6%;根内以蓝细菌(Cyanobacteria)和变形菌门等为主.线性判别分析(LDA)结果表明植物根内和根表存在大量与碳、氮、硫循环相关的功能微生物,如假交替单胞菌科(Pseudoalteromonadaceae)、弧菌科(Vibrionaceae)、嗜甲基菌科(Methylophilaceae)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等.本研究表明与根际微生物相比,根内细菌群落对植物入侵造成的环境变化更加敏感,结果可为深入研究互花米草入侵机制提供重要科学依据.     

多环芳烃(PAHs)污染对滨海湿地入侵植物互花米草的影响北大核心CSCD

滨海湿地生态系统正遭受着人为活动或自然因素的威胁,为探究多环芳烃（PAHs）污染对滨海湿地入侵植物互花米草根际、根内微生物的影响及植物-微生物联合修复PAHs的潜力,设置含有不同浓度菲和芘的沉积物处理,通过盆栽实验对互花米草幼苗进行暴露.结果显示,培养70 d后,菲和芘的去除率分别为13%-36%和11%-30%;菲处理的互花米草根际沉积物中脱氢酶活性显著高于对照（P〈0.05）,非根际沉积物多酚氧化酶活性则降低10%.磷脂脂肪酸（PLFA）分析显示,菲处理显著降低了根际沉积物微生物量（P〈0.05）,尤其是革兰氏阴性菌下降了24%;而芘处理对脱氢酶、多酚氧化酶以及总微生物量的影响相对较小.100 mg/kg菲处理使得根际与根内革兰氏阴性菌PAHs-环羟基双加氧酶基因（PAH-RHDα-GN）丰度比对照组分别增加了100倍和3倍;而100 mg/kg芘处理使得根际与非根际沉积物中PAH-RHDα-GP丰度显著升高（P〈0.05）.上述结果表明,入侵植物互花米草对PAHs污染存在明显的响应,其根内细菌在植物-微生物联合修复PAHs污染具有重要的作用.     

有机废水厌氧酸化和聚羟基烷酸生产组合系统的研究

以３０ｇ／Ｌ葡萄糖合成废水为原料,研究了厌氧酸化的操作温度（θ）对酸化率的影响,确定了达到最佳酸化产物分布时的ｐＨ值,并以酸化反应器的出水为碳源,在５Ｌ发酵罐上进行了分批和流加发酵实验．结果表明,θ＝４０℃时,废水的酸化率接近１００％;控制ｐＨ５．７,停留时间１０ｈ可使丁酸占ＵＡＳＢ反应器出水中总酸质量的６８％;与分批发酵相比,流加发酵法可大幅度地提高ＰＨＡ的产量,发酵５４ｈ后,ＤＣＷ和ＰＨＡ的质量浓度可分别达到１５．８ｇ／Ｌ和１０ｇ／Ｌ．     

北京市西北郊大气气溶胶中多环芳烃的源解析

用气相色谱-质谱技术对北京市西北郊2005-2006年大气气溶胶样品中的多环芳烃进行分析检测,并运用比值法、主成分分析/多元线性回归和正矩阵因子分解对多环芳烃的来源进行解析主成分分析/多元线性回归表明,机动车尾气、燃煤和生物质燃烧的贡献率分别为70.27%,21.84%和7.89%.正矩阵因子分解表明,汽油车的贡献较大,且各个季节都占优势;冬季燃煤的贡献增加,秋季生物质燃烧的贡献增大.多环芳烃的比值表明其主要来自于本地源.     

作物产量决定因子分析

应用主成分分析,将影响水稻产量的一系列因子概括为四个主要因子:(1)土壤肥力因子,(2)栽插措施因子,(3)田间管理因子;(4)产量性状因子。将上述因子作为自变量,水稻产量作为因变量,进行逐步回归分析,得到一个产量预测模型(R=0.962)。根据各变量的回归系数大小,可以得到产量决定因子对产量影响的大小顺序为,田间管理因子>土壤肥力因子。栽插措施因子和产量性状因子对水稻产量的影响未达显著水平。 文中所述的分析方法适用于在不同的土壤条件下预测作物产量的潜在变化。     

湖泊水环境保护功能区划分

在浓度场基础上，利用总磷、总氮和ＣＯＤ三项指标的综合指数法，结合管理部门提供的资料，划分了滇不不环境保护功能区，给出了划分指标值及功能区划分图。     

食品废弃物厌氧酸化的条件以及聚羟基烷酸酯的生物合成

研究了利用食品废弃物进行厌氧酸化的各种条件。结果表明，当食品废弃物与水的质量比为1：3、食品废弃物厌氧酸化液pH值为6．5以及酸化温度为30℃时，对酸化后废液中各有机酸的产生有利，酸化过程中总有机酸产量最大为25～35g／L，特别当在食品废弃物厌氧酸化液中加入丁酸梭菌活菌制剂后，酸化过程发生了显著的变化。本文还研究了真氧产碱杆菌(Raltonia eutropha)利用食品废弃物厌氧酸化生成的有机酸进行聚羟基烷酸酯(polyhydroxyal-kanoates)合成的摇瓶分批发酵过程，图5参11。     

三种不同树脂对硫辛酸吸附行为的研究

通过静态吸附实验,研究了XAD-4,NDA-100和ND-90树脂对乙醇．水溶液中硫辛酸的吸附热力学及动力学特性．结果表明：硫辛酸在XAD-4树脂上是单层吸附,符合Langmuir等温吸附方程,吸附过程符合准一级动力学吸附方程．在NDA-100和ND-90树脂上的吸附也符合Langmuir等温吸附方程,但并不只是单层吸附,同时兼有毛细管凝聚和微孔填充作用,吸附过程可分为大孔和中孔区吸附以及微孔区吸附两个阶段,两个阶段都符合准一级动力学吸附方程．     

几种化感物质对杉木幼苗生长的影响

采用培养皿滤纸法 ,研究了不同浓度的肉桂酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸对杉木 (Cunninghamialanceolata)幼苗生长的影响 .结果表明肉桂酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸分别在 1× 10 -5molL-1、1× 10 -3molL-1、1× 10 -4 molL-1浓度时降低了叶绿素含量 (P =0 .0 5 ) ,而在 1× 10 -6molL-1、1× 10 -4 molL-1、1× 10 -5molL-1浓度时抑制了杉木幼苗胚根和胚芽的生长 (P =0 .0 1) .3种酚类物质对胚根生长的抑制作用明显高于对胚芽生长的抑制作用 .在 3种酚类物质中 ,肉桂酸对杉木幼苗生长的抑制作用最强 ,对羟基苯甲酸次之 ,苯甲酸最弱 .这表明酚类物质能在不同程度上抑制杉木幼苗的生长 ,降低其生产力 ,可能是连栽杉木人工林生产力降低的因素之一 .图 2表 1参 14     

典型消油剂对溢油鉴别生物标志物指示作用的影响

在一定条件下,分别对添加消油剂的原油和重质燃料油进行了风化模拟实验,采用气相色谱质谱联用(GC-MS)对风化样品中的生物标志化合物进行了检测,通过生物标志化合物特征比值的变化趋势,对以往溢油鉴别过程中常规生物标志化合物特征比值进行筛选.结果表明,在溢油经消油剂处理后,以往经常选用的指纹信息(主峰碳数、CPI、(C21+C22)/(C28+C29)、C21前/C22后、Pr/Ph(姥鲛烷/植烷)、Pr/C17、Ph/C18)受到消油剂中相关组分的干扰,失去指示意义;消油剂加剧了某些多环芳烃及其烷基化系列生物标志化合物的风化作用,使与其相关的生物标志化合物比值(C2-D/C2-P、C3-D/C3-P、ΣP/ΣD、2-MP/1-MP、4-MD/1-MD)失去指示意义;绝大部分甾、萜烷类生物标志化合物的抗风化能力较强,相关比值仍具有较好的指示意义.     

铬分光光度法测定的改进

本文采用过硫酸铵氧化法代替高锰酸钾法,用于铬的二苯碳酰二肼比色分析。本法的精密度为0.83％,而高锰酸钾氧化法的精密度为5.81％;t_(0.05)时,P<0.05,另外,用灰化法对含微量铬的生物样品进行预处理,有可能使本来不含Cr(Ⅵ)的样品产生Cr(Ⅵ),而含Cr(Ⅵ)的样品测不出Cr(Ⅵ)。     

水稻花药绒毡层特异表达启动子的分离与表达载体构建

从籼稻川75A(OryzasativaL.)黄化苗叶片中直接提取基因组总DNA.根据文献报道的水稻花药绒毡层特异启动子Osg6B序列设计引物,采用TouchdownPCR技术获得水稻花药绒毡层特异表达的启动子Tsp1,将该片段克隆在载体pMD18-TVector上转化到大肠杆菌JM109,并酶切和PCR验证.序列分析发现,该片段与Osg6B启动子同源性为96%,且具有真核生物启动子的多种特征序列,表明启动子Tsp1为来源于籼稻川75A中的水稻花药绒毡层特异表达的启动子.利用该启动子对本实验室保存的质粒pIB467和pIB009进行改造,构建了一个可产生新型雄性不育系的双元植物表达载体pJH401.图7参13