污水处理厂二级出水中总异养菌群对6种抗生素的耐受性研究

以北京市2座污水处理厂二级出水为研究对象,通过考察总异养菌群、抗性菌比例、浓度及抗生素对细菌的半抑制浓度,研究了二级出水中一般细菌对青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄、氯霉素、四环素和利福平6种抗生素在不同浓度下的耐受性.结果表明,2座污水处理厂出水中青霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄和氯霉素抗性菌比例较四环素和利福平高.当抗生素浓度为32mg.L-1时,污水处理厂G二级出水中头孢氨苄抗性菌比例最高为59%,而污水处理厂Q二级出水中氯霉素抗性菌比例最高为44%.头孢氨苄抗性菌在污水处理厂G、Q出水中的浓度分别高达4.0×103 CFU.mL-1和3.5×104 CFU.mL-1,而氯霉素抗性菌浓度分别高达4.9×102 CFU.mL-1和4.6×104 CFU.mL-1.污水处理厂G中异养菌对头孢氨苄的耐受能力最强,其半抑制浓度〉32 mg.L-1;污水处理厂Q中,异养菌对氯霉素的耐受能力最强,其半抑制浓度为23.1 mg.L-1.污水处理厂二级出水中部分抗生素抗性菌污染严重,且稳定存在于低浓度抗生素的处理出水.     

1株嗜酸硫杆菌的分离鉴定及其对污染底泥中重金属的去除效果

采用常规细菌分离方法,从河流底泥中筛选到1株细菌FD97,通过序批式摇瓶培养考察了不同温度下(22~40℃)该菌株对污染底泥中Zn、Cu和Cr的去除效果.结果表明,形态学和16S rDNA序列同源性分析鉴定菌株FD97为嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillussp.).在22~40℃条件下,以Acidithiobacillussp.FD97为主要菌株的生物沥浸作用可有效去除污染底泥中Zn、Cu和Cr.沥浸处理16 d,Zn、Cu和Cr的去除率可分别达70%、90%和25%.从底泥pH值变化、SO42-产生以及重金属去除率角度衡量不同温度的底泥沥浸处理效果依次为:34℃28℃≈40℃22℃.控温28℃较适宜今后的实际应用.底泥重金属生物沥浸去除率的大小与底泥pH值变化密切相关,与温度无直接关系.当底泥pH值降至5.0、3.5和2.5时,底泥中Zn、Cu和Cr分别开始溶出,pH值降为2.0,重金属去除率达最大.     

一株嗜酸硫氧化细菌的分离鉴定及生长特性

从北京清河污泥中分离出一株硫氧化细菌,命名为QH-1,并对该菌株进行了分离鉴定.同时,初步研究了该菌株对几种重金属离子的耐受能力.结果发现,该菌株为革兰氏阴性,短杆状,需氧型,可从氧化还原态的硫元素中获得能量.QH-1菌株具有很好的产酸和耐酸能力,培养24h后pH即可下降到2.0,1周内可达到1.0以下,对数生长期为15d,进入稳定期时pH降为0.6.QH-1菌株的16S rRNA基因测序与分析表明,该菌株与Acidithiobacillus thiooxidans strain AAU具有99%以上的16S rRNA基因序列相似性.通过构建该菌株在相关种属中的系统发育树,并结合形态与生理生化特征分析,将QH-1菌株鉴定为氧化硫嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans).QH-1菌株对Zn2+和Cu2+有一定的耐受性,对Mo2+的耐受性较差.     

基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析

内源呼吸是活性污泥重要的代谢过程,但目前对内源呼吸过程的认识较为模糊.本研究采用呼吸图谱的方法,对以去除BOD为代表的异养菌和以硝化菌为代表的自养菌的内源呼吸特征进行了解析.结果表明,上述两类细菌进入内源呼吸时间几乎相同,但异养菌进入休眠期较快,且处于休眠期的易恢复生物量比例较高,表明异养菌具有较强的环境适应能力,而自养菌则相反,因此,本研究从内源呼吸角度证实了自养菌较为脆弱.另外,研究还发现,内源呼吸速率比例的增大反映出污泥活性变差,是表征活性污泥活性的重要参数,可作为活性污泥健康状态的定量描述指标.本研究成果深化了内源呼吸过程的进一步认识,为污水处理厂运行管理提供理论基础.     

ASMs模型中异养菌减衰系数之间的关系及其测定

国际水协(IAWQ)推出的ASM1、ASM2、ASM2D号模型中描述微生物的衰亡过程采用了死亡-再生模式,而ASM3号模型中描述微生物的衰亡则采用了传统减衰模式,文章从两种减衰模式的机理出发,指出了两者之间的区别与联系,并详细推导了两种减衰模式中各参数之间的关系,以此得出了异养菌传统减衰系数bH'和死亡-再生减衰系数bH的测定计算方法。文中在20℃条件下,对以印染废水为主的实际污水处理厂活性污泥的异养菌减衰系数bH'和bH进行了测定,所得结果分别为0.20和0.50。     

一株嗜盐菌的分离鉴定及其降解甲基绿的实验

从舟山双峰盐场的盐田中分离筛选得到一株可降解碱性染料甲基绿细菌Salinivibrio kushneri DD-1。研究了该菌株最佳的生长盐浓度以及在不同NaCl浓度、甲基绿浓度、pH值以及O_2浓度对该菌株降解甲基绿的影响,并对其降解产物进行分析。结果表明:该菌株为一株嗜盐菌,最佳生长盐浓度为50 g/L。脱色实验中,Salinivibrio kushneri DD-1在ρ(NaCl)为50 g/L时脱色率最高,达到95%;对低浓度甲基绿(25 mg/L)的脱色效果较好;脱色率随pH升高而增大,该菌株在碱性条件下对甲基绿的脱色效果更佳; Salinivibrio kushneri DD-1在厌氧条件下无法降解甲基绿,随着O_2浓度升高,脱色效果逐渐增强。甲基绿降解产物主要为4-(N,N-二甲基氨基)-4'-(N',N'-二甲基氨基)二苯甲酮、4-(N-乙基-N,N-二甲基氨基)-4'-(N',N'-二甲基氨基)二苯甲酮、[4-(N-乙基-N,N-二甲基氨基)][4'-(N',N'-二甲基氨基)][4″(N″,N″-二甲基氨基)]三苯基甲醇。     

扫频脉冲磁场对电厂循环冷却水中异养菌的灭活研究

研究了扫频脉冲磁场对电厂循环冷却水中异养菌的影响,并对灭活关键因素进行了分析。实验结果表明,脉冲磁场对电厂循环冷却水中的异养菌有灭活作用。灭活率对频率和输出电压具有选择性,并且随着作用时间和温度的升高而升高。在扫频范围100～1 000Hz、输出电压3 V、单次作用时间为15 s,温度45℃时,异养菌灭活率可达78.8...     

基于呼吸计量法的异养菌动力学参数优化估计

利用双水解模型对活性污泥数学模型(ASM)进行改进,并通过呼吸计量试验和非线性最优化算法建立了异养菌动力学参数的优化估计方案.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,经优化求解后,ASM改进模型能够准确模拟批式试验的耗氧速率曲线.26℃下,曲阳厂和白龙港厂活性污泥的异养菌衰减系数分别为0.58,0.55d-1,异养菌最大比增长速率常数(均约为4d-1)和半饱和常数(2.00,2.36mg/L)较为接近.白龙港厂进水中慢速可生物降解有机物的水解速率明显高于曲阳厂,这是由于长距离管道输送显著降低水解组分的粒径所致.     

自养菌和异养菌胞外聚合物对活性污泥絮凝特性的影响

为探讨自养菌和异养菌胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的差异及其对活性污泥表面及絮凝特性的影响,研究了有机负荷为0、0.30和0.74 kg·kg-1·d-1时,污泥松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)和紧密粘附胞外聚合物(tightly bound EPS,TBEPS)的组分含量、形态、表面特性以及絮凝性能的差异,并就LB-EPS与TB-EPS对污泥絮凝特性影响的作用机理进行了探讨.结果表明,有机负荷越高,多糖含量越高,EPS总量及蛋白质含量越低.由三维荧光光谱测定结果可知,类富里酸物质为异养菌而非自养菌的代谢产物,且有机负荷越高,TB-EPS中的类富里酸荧光峰强度越大.自养和异养污泥的絮凝机理不同,自养活性污泥通过自养菌菌体自身生物絮凝作用形成密实的污泥絮体,LB-EPS与TB-EPS对其絮体形态、表面及絮凝特性影响较小;异养活性污泥絮体形态在TB-EPS提取后发生明显改变,TB-EPS在异养活性污泥絮体聚集时发挥着主要作用.包裹着LB-EPS的污泥表面负电荷多且疏水性差,不利于异养污泥生物絮凝.有机负荷越高,污泥表面Zeta电位负电性越强,相对疏水性(relative hydrophobity,RH)越小,污泥稳定性越差.     

活性污泥数学模型中异养菌产率系数的测定研究

利用活性污泥数学模型预测污水生物处理系统,首先必须确定其参数和水质组分。采用间歇活性污泥法和呼吸计量法对活性污泥数学模型中异养菌产率系数γ_H进行测定研究。结果表明,间歇活性污泥法测定结果重现性较差,试验控制条件比较严格;呼吸计量法测定结果准确性较高,重现性良好,因而,呼吸计量法是比较可行的γ_H测定方法。     

耐酸性异养菌的分离及其在制革污泥重金属生物淋滤中的作用

从制革污泥中分离出一株异养微生物,经鉴定属于红酵母菌属(Rhodotorula sp.)R30, 测定菌株R30的适宜生长pH范围为3～7,但能耐受pH 2.5至1.5的酸性环境,最适生长温度28℃.酵母R30在污泥水溶性有机物(DOM)中培养96h,水溶性有机碳(DOC)从1485mg/L降至345mg/L,菌数达4.8×10⁷mL^-1.将污泥预酸化至pH 6.5,在进行污泥的生物淋滤过程中,添加酵母处理与不添加酵母处理的对照相比,淋滤时间减少了4d,淋滤周期显著缩短,在7d的淋滤时间内,重金属Cr的溶出率提高39%.     

嗜酸硫氧化菌株的分离及其在污泥生物脱毒中的应用

以元素硫为底物,采用选择性液体培养基加富培养继以稀释平板法直接从污泥中分离出一株嗜酸硫氧化菌株SS-3.该菌株能将硫粉或硫代硫酸盐氧化成硫酸或硫酸盐,但不能氧化二价铁.序批式生物淋滤试验结果表明,接种该菌株并添加硫作为底物可有效加速污水污泥中重金属的溶出.经过15 d的生物淋滤,Cr,Cu,Zn的去除率可分别达到66.8%,95.4%,100%.      

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.     

衣藻细胞的重金属结合特性及其抗性机制

衣藻(Chlamydomonas)是隶属于绿藻门团藻目衣藻属的单细胞真核藻类。因其独特的结构与功能特性,衣藻具有高效的重金属结合能力,同时也表现出很高重金属抗性。目前利用衣藻去除工业污水中有害重金属,以及开展生物冶金等方面的研究已成为热点。文章对衣藻细胞的重金属结合特性,及其耐受重金属胁迫的抗性机制进行了深入地探讨和总结。主要内容包括:衣藻吸附重金属的动力学特征、影响吸附效率的因素、固定化衣藻对重金属的吸附与解吸附,衣藻细胞内的重金属结合因子、重金属转运蛋白等。     

微氧环境中电化学活性微生物的分离与鉴定

电化学活性微生物在金属、碳等元素的生物地球化学循环,以及生物能源合成中具有重要作用.与微生物燃料电池厌氧阳极相比,微氧阳极能够捕集更多电能.但是相比于厌氧阳极中功能微生物的广泛研究,微氧阳极中的功能微生物还未被分离和研究.本研究采用传统好氧分离技术从微生物燃料电池微氧阳极分离获得3株纯菌Aeromonas sp.WS-XY2、Citrobacter sp.WS-XY3和Bacterium strain WS-XY4,其中WS-XY2和WS-XY3属于变形菌门,WS-XY4初步鉴定为新种.循环伏安、计时电流结果表明3株菌均具有电化学活性,且具有相似的直接胞外电子传递机制.3株菌在微生物分类学和电化学性质上的异同,表明微氧阳极能够定向筛选具有相似电化学性质的电化学活性微生物.微生物燃料电池微氧阳极具有更高效多样的功能微生物,可能是微氧阳极性能优于厌氧阳极的一个原因.因此,进一步针对微生物燃料电池微氧阳极中功能微生物的研究,将有助于阐明微氧阳极提高微生物燃料电池电能捕集的微生物机制.     

菌根真菌重金属耐性机制研究进展

菌根真菌在自然界中广泛存在,能与大多数陆地植物形成共生体,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义.在重金属污染土壤中通常也能发现菌根真菌,某些菌根真菌对重金属表现出较强的耐受性,在污染土壤修复方面显示出应用潜力.本文从生境选择、生理适应、功能基因表达调控等层面综述了菌根真菌重金属耐性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,旨在推进相关机制研究及菌根技术在重金属污染土壤修复中的应用.     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

重金属固定植物促生细菌的筛选及其阻控小麦富集重金属效应

由于工业和采矿业等人类的活动造成农田土壤Cd和Pb污染日益严重,并可通过食物链严重影响人类健康,必须采取有效措施阻控农作物对重金属的吸收.本研究依据细菌的重金属抗性和植物促生特性筛选功能菌株,并通过摇瓶吸附实验和小麦砂培实验验证其对小麦生长和阻控小麦吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从狗尾草根际土壤中共分离到具有固定重金属和促生能力的菌株18株,其中巨大芽孢杆菌N3和液质沙雷氏菌H12效果最好,均能抵抗高质量浓度的Cd(650mg·L~(-1))和Pb(2 700 mg·L~(-1)),分泌吲哚乙酸(IAA)(56. 6 mg·L~(-1)和69. 1 mg·L~(-1))、铁载体和1-氨基环丙烷羧酸(ACC)脱氨酶.静置培养实验表明,菌株N3和H12显著提高溶液中NH4+的质量浓度和p H值,降低溶液中Cd(63. 1%～73. 8%)和Pb(69. 1%～81. 8%)的质量浓度.砂培条件下,与不接菌相比,菌株N3和H12不仅能够显著增加小麦根(47. 2%～97. 4%)和地上部(65. 3%～153%)的干重,还能够显著降低小麦根和地上部中Cd(49. 2%～68. 3%)和Pb(27. 4%～84. 5%)的含量.本研究结果为Cd、Pb污染农田的修复和农作物的安全生产提供菌种资源和理论依据.     

异养硝化细菌的分离及其硝化特性实验研究

采用将传统微生物学方法与现代分子生物学手段相结合的新型异养硝化细菌的分离筛选方法,从具有80.1%的SND效果的MBR系统中分离筛选出2株异养硝化细菌,通过生理生化实验、16S rDNA的序列分析,认定为属新报道的异养型硝化细菌.通过批式试验考察了分离纯化得到的异养硝化细菌的硝化性能.结果表明,Bacillussp.LY及Brevibacillussp.LY具有异养微生物的性质,在充分利用有机碳进行有氧呼吸的同时还具有较强的硝化及脱氮能力:24d好氧培养后,COD的去除率分别为71.7%及52.6%;氨氮的转化率分别为78.2%及51.2%;总氮的转化率分别为69.2%及35.6%.     

海洋菌株y3的分离鉴定及其异养硝化-好氧反硝化特性

从胶州湾海底沉积物中筛选出1株高效的海洋异养硝化-好氧反硝化细菌y3,经形态学观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,确定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).对其在实际含氮海水中的脱氮实验结果表明,菌株y3的最佳碳源为柠檬酸三钠,最适p H为7.0,最适C/N为13;菌株均能以NH4Cl、Na NO_2和KNO_3为唯一氮源进行反应,20 h后其去除率分别为98.69%、78.38%和72.95%,在硝化过程中几乎没有亚硝酸盐和硝酸盐的积累.以不同比例混合两种氮源反应20 h,当NO~-_3-N∶NO~-_2-N分别为2∶1、1∶1和1∶2时,脱氮率分别为99.56%、99.75%和99.41%;当NH~+_4-N∶NO~-_3-N分别为2∶1、1∶1、1∶2时,脱氮率均为100%;当NH~+_4-N∶NO~-_2-N分别为2∶1、1∶1、1∶2时,脱氮率分别为90.43%、92.79%和99.96%,多高于单一氮源的情况.该菌株具有较好的高盐废水脱氮处理效能.