适冷微生物研究进展及应用现状

适冷微生物(包括嗜冷微生物、耐冷微生物)是在低温下仍具有生存和繁殖的能力的一类微生物,低温会对微生物产生如酶活性降低、膜流动性变差、蛋白质冷变性、不适当的蛋白质空间折叠和低温下细胞内部构造破坏等不利影响。适冷微生物能克服低温带来的消极影响,并能在极端环境下生长及代谢。随着宏基因组测序、蛋白质组学以及其它分析手段在环境微生物中的应用,作者对低温微生物的一些适应性改变有了新的认识。酶活性中心结构的改变、膜中脂质成分含量的增加,冷适应蛋白的快速表达等都被证明在对低温适应中起着重要作用。文章综述了适冷微生物的适冷机理及其在污染控制领域的应用,为适冷微生物的实际工程应用提供参考,为适冷微生物在环境工程中的进一步广泛应用奠定基础。     

菌根真菌对芦苇铜吸收及抗铜能力的影响

接种菌根真菌作为重金属污染植物修复生物强化技术之一,已引起研究者的广泛关注。以芦苇(Phragmites australis)-菌根真菌共生系统为研究对象,研究水培条件下,0.02、1、5 mg·L~(-1) Cu胁迫条件下接种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)及根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)对芦苇铜吸收及抗铜能力的影响。结果表明,芦苇茎叶及根系的生长发育均会受到铜胁迫的抑制,然而与茎叶相比,芦苇根系受到铜胁迫的影响更显著。在铜处理浓度为1 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1)时,与无菌剂组相比,摩西球囊霉接种组的芦苇根系中的SOD活性分别提高了26.25%、42.3%,而根内球囊霉接种组的SOD活性则呈现下降趋势。接种根内球囊霉使芦苇体内的铜浓度升高,在铜处理浓度为1 mg·L~(-1)时其茎叶及根系中的铜浓度比无菌剂组分别高出80.03%、33.6%,而在5 mg·L~(-1)时,则分别高出49.43%、8.53%,增幅较摩西球囊霉接种组显著。本研究证实了菌根真菌可以通过促进芦苇的生长及营养元素的吸收,降低Cu毒害,提高其对Cu的吸收效率,结果可为菌根真菌强化植物修复重金属污染环境提供新的参考。     

环境友好型阻垢剂聚天冬氨酸毒理性研究

文章通过小鼠急性毒性试验、微核试验和Ames试验,对聚天冬氨酸(PASP)毒理性进行了研究.试验结果表明,LD50≥5000mg/kg.bw,证明PASP是实际无毒物质;在剂量为5.0g/kg.bw以下时,小鼠骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核的发生率与阴性对照组相近,说明PASP不是染色体畸变型的致突变物质;对TA97,TA98,TA100和TA102四种菌株,在剂量为0.008～5mg/皿范围内,投加与不加S9时PASP的MR最大值为1.45,最低值为0.67,呈阴性,即PASP不是基因致突变物质.研究结果对PASP阻垢剂的工业应用具有指导意义.     

DO和pH值在短程硝化中的作用

在SBR反应器中对DO和pH值在短程硝化和半亚硝化过程中的作用进行试验研究,结果表明,控制低DO和适宜的pH值在短程硝化过程中起着重要的作用.本试验条件下,当DO为0.5～1.0 mg/L、pH值为7.5～8.0时,在SBR反应器中很容易实现短程硝化;当DO＞0.3 mg/L时,DO越低,出水NO2--N积累率越高;当pH值＞6.8时,不会影响系统NO2--N积累的稳定性.另外,研究结果还表明,通过控制DO和pH值可以实现半亚硝化.本试验条件下,当进水氨氮浓度为120 mg/L时,控制DO为0.3～0.4 mg/L可实现出水半亚硝化;当进水氨氮浓度为200 mg/L时,控制DO为0.5～0.6 mg/L或pH值为6.8也可以实现出水半亚硝化.     

生物絮凝剂用于给水混凝处理中浊度去除的研究

利用高岭土悬浊液和松花江原水作为研究对象,以混凝试验为基础考察了生物絮凝剂(BFs)对浊度的去除效果.结果表明,单独使用生物絮凝剂进行混凝处理在投药量5～19mg/L的范围内能够使高岭土溶液浊度去除84%,低于Al2(SO4)3(93%)和Fe2(SO4)3(94%). Zeta电位和混凝pH变化结果表明,生物絮凝剂的混凝效果主要受吸附架桥机理支配.向生物絮凝剂中投加少量的Al盐和Fe盐能够明显强化混凝效果,且在相同的混凝效果时Fe盐投加量小于Al盐投加量.这种强化作用主要是因为无机盐和生物絮凝剂的复合加强了电性中和与吸附架桥作用. Fe盐和生物絮凝剂复合使用可以在低投药量和中性pH条件下有效去除原水的浊度(94.6%).生物絮凝剂能够在较大的投药量范围内有效去除水源水中的颗粒物,形成的剩余污泥能够被自然降解;同时,由于不使用金属盐,大大降低了由于铝的积累而导致的致病风险,是一种环境友好的绿色絮凝剂.     

电气石强化生物接触氧化法处理石化废水

针对石化废水污染成分复杂,可生化性差的特点,研究了电气石对生物接触氧化法处理石化废水效能的影响对处理前后的石化废水进行了GC-MS分析,并对反应器内的载体进行了扫描电镜(SEM)观察在石化废水进水COD和NH₄⁺-N负荷率为0.64～0.72 kg/(m³·d)和0.058～0.072 kg/(m³·d)的条件下,负载电气石系统的启动速度提高,出水COD和NH₄⁺-N去除率分别 增加8.7％和6.4％进水中共检出100种有机物污染物,主要包含芳香烃、酸、酯、酚、醇和烷烃类等化合物.负载电气石的1号反应器对石化废水中有机污染物的去除效果优于未负载电气石的2号反应器,在1号和2号反应器的出水中,有机污染物种类分别是14种和28种反应器内负载电气石的载体上有明显的菌胶团形成,细菌的生物量大电气石能够提高生物接触氧化法处理石化废水的效能     

处理水中微污染有机物的工程菌的研究

利用生物工程技术筛选、驯化出能够去除水中微污染有机物的工程菌 ,并以颗粒活性炭为载体采用物理吸附法将其人工固定化 ,然后用于微污染水的处理。通过对高锰酸盐指数的连续测定 ,试验结果表明 :工程菌人工固定化形成的生物活性炭对微污染水中有机物去除率较高 ,并且稳定 ,高锰酸盐指数去除率平均 4 0 % ;出水高锰酸盐指数 <2 5mg L ,浊度 <1 0NTU ,细菌总数 <10 0cfu mL ,总大肠菌群未检出。     

微生物降解典型高分子量多环芳烃的研究进展

高分子量多环芳烃（high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons,HMW-PAHs）属于持久性污染物,与低分子量多环芳烃（low molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons,LMW-PAHs）相比更难被降解.微生物修复是解决HMW-PAHs污染问题的有效手段.该文以2种典型HMW-PAHs——芘和苯并[a]芘为例,对影响其微生物降解效率的因素、提高降解率的强化手段和主要降解途径进行阐释,深入剖析微生物的降解调控机制,并对未来的研究和发展提出了展望,以期为微生物降解HMW-PAHs的相关研究提供参考.结果表明:①大多数微生物在中温、中性条件下对HMW-PAHs具有较好的降解性能,不同多环芳烃在降解过程中存在相互作用;②就HMW-PAHs的微生物强化降解手段而言,表面活性剂吐温80对降解的促进作用较为明显,生物炭是较为优良的固定化材料,在受体菌株中表达降解基因以构建基因工程菌是促进HMW-PAHs微生物降解的有效方式;③芘和苯并[a]芘主要通过K区氧化和LMW-PAHs途径降解;④由双加氧酶催化的羟基化是HMW-PAHs降解过程中的重要步骤;⑤多环芳烃的初始氧化过程也涉及细胞色素P450单加氧酶的活性.目前,基因工程菌的长效稳定性是限制相关技术广泛应用的瓶颈问题,未来需要综合多组学数据从基因、转录、蛋白和代谢水平对HMW-PAHs的微生物降解机制进行全面、深入地解析,为构建高效稳定的重组菌株提供理论支撑.      

基于SWAT模型的阿什河流域非点源污染控制措施

以阿什河流域为研究区,建立了SWAT模型,并通过情景模拟技术分别模拟了退耕还林.等高种植、化肥减量与植被过滤带等非点源污染控制措施及其综合效果.结果表明:通过坡耕地退耕还林,可减少1.03%~5.35%的非点源TN负荷与0.94%~8.09%的非点源TP负荷;通过等高耕作,可减少0.51%~2.77%的非点源TN负荷与0.49%~4.54%的非点源TP负荷;通过20%的化肥减量可减少0.65%~6.52%的非点源TN负荷与0.01%~2.95%的非点源TP负荷;20m的植被过滤带可减少42.62%~69.51%的非点源TN负荷与80.09%~86.27%的非点源TP负荷.通过综合管理措施,可减少34.90%~54.36%的TN负荷与35.32%~60.89%的TP负荷.为达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类水体TN与TP的浓度标准,2006~2010年尚需削减45.87%~82.53%的点源TN负荷与35.58%~66.85%的点源TP负荷.     

通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/（min·kg OM）,分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/（min·kg OM）的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/（min·kg OM）堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品pH值、电导率（EC）影响不大,pH值均能满足堆肥最优pH值,EC均未超过4mS/cm;通风速率为0.2L/（min·kg OM）的堆体终产品的NH₄⁺-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO₃^--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/（min·kg OM）堆体E465/E665（E₄/E₆）最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/（min·kg OM）是沼渣堆肥最为合适的通风速率.