应用于矿山修复的高效菌株鉴定与溶岩机制:基于增强回归树分析

岩石矿区废弃地水土流失问题极度严峻,微生物对修复该问题造成的退化生境具有重要意义,为探究微生物对岩石矿区生境修复的有效性与作用机制,采用两次定向筛选,获得1株高效产铁载体及吲哚乙酸(IAA)的硅酸盐矿物分解细菌,利用16S rRNA基因序列分析鉴定该细菌为Pseudomonas protegens.通过该细菌对硅酸盐岩的岩石分解实验,测定培养液pH值,K、Al、Si这3种元素的释放量,检测岩石溶蚀的粒径变化,并分析培养液中不同有机酸,氨基酸及多糖的浓度变化,研究Pseudomonas protegens NLX-4对硅酸盐的溶蚀效果,同时引入增强回归树(boosted regression tree analysis,BRT)分析,探究其促溶机制.分析表明,该细菌通过代谢积累一定浓度的酒石酸(777 mg·L~(-1))以及多糖(8.21 g·L~(-1)),对硅酸盐岩产生释钾、释铝、脱硅的作用,从而有效促进岩石的分解.菌株Pseudomonas protegens NLX-4可作为修复废弃矿地被破坏生境的良好菌种资源.     

臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活研究

隐孢子虫灭活困难,给饮用水安全带来了挑战。实验以枯草芽孢杆菌孢子(ATCC6633)作为隐孢子虫的指示菌,研究了臭氧浓度、浊度、有机物、温度等因素对臭氧灭活枯草芽孢杆菌孢子的影响。研究表明,臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活与CT值相关,臭氧浓度对消毒效果影响较小;降低浊度、有机物含量,能提高臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活效率;温度降低,为保证一定的消毒效率,所需的CT值越大。研究结果为水厂合理控制运行参数提供了借鉴。     

太原城区PM2.5中多环芳烃、硝基多环芳烃的污染特征、来源解析和健康风险评价

以2013—2014年期间太原城区大气细颗粒物(PM_(2.5))为研究对象,定量分析了其中多环芳烃和硝基多环芳烃的浓度.结果显示,太原城区PM_(2.5)中16种多环芳烃和12种硝基多环芳烃的浓度分别为13.8~547和0.70~4.33 ng·m~(-3),硝基多环芳烃浓度低于多环芳烃浓度1~2个数量级.太原城区PM_(2.5)中多环芳烃最高值出现在冬季,最低值出现在夏季,冬季污染物浓度平均值高于夏季20倍,主要是由于北方采暖期间取暖用煤量的增加使得多环芳烃排放量大幅提高;与之不同的是,硝基多环芳烃浓度季节变化并不显著,冬季浓度均值与夏季差异小于5倍(除9-硝基蒽),反映出硝基多环芳烃生成主要与机动车尾气排放有关,其排放不受季节控制,这与实际情况是吻合的.此外,基于因子分析和化合物比值结果发现,太原城区大气PM_(2.5)中9-硝基蒽有来自周边地区木材燃烧的贡献.健康风险评价结果表明,必须对多环芳烃排放进行有效控制来降低人群在冬季大气中的暴露风险;对于硝基多环芳烃,其健康风险更要引起足够的重视.     

基于农业自然风险综合评价的高标准基本农田建设区划定方法研究

大规模建设高产稳产、旱涝保收的高标准基本农田是当前土地整治的重要任务,论文从分析区域防灾减灾能力入手,将农业生产自然风险综合评价引入高标准基本农田建设区划定,在识别区域主要风险类型的基础上,应用可变模糊集理论,借助GIS 方法,划分综合风险等级,根据风险强度和整治可行性划定高标准基本农田建设区。结合对关中地区的实例分析,研究表明：①使用可变模糊集理论,综合考虑各单因子风险差异,可减少风险定量化的模糊不确定性;②综合风险由致灾因子危险性和承灾体脆弱性共同决定,风险评价结果可为筛选高标准基本农田建设适宜区提供依据;③综合风险等级、集中连片程度和整治潜力共同确定土地整治时序,可为划定高标准基本农田建设区和确定整治规划提供参考。     

结合外场观测分析珠三角二次有机气溶胶的数值模拟

结合2008年11月18~25日期间珠三角地区的二次有机气溶胶(SOA)外场观测数据,验证区域空气质量模式WRF/Chem(weather research and forecasting model with chemistry)中两种SOA化学机制——VBS(volatile basis set)和SORGAM(secondary organic aerosol model)对珠三角SOA的模拟效果.VBS机制考虑了更为广泛的SOA前体物和化学老化过程,SOA模拟值更接近观测值,能合理反映SOA观测值的逐天变化趋势,与观测值的平均绝对偏差和相关性分别是-4.88μg·m-3和0.91,而SORGAM机制的分别为-5.32μg·m-3和0.18.利用VBS机制模拟区域内SOA的时空分布,结果显示SOA浓度具有显著的昼夜变化特征,浓度峰值出现在中午时段.受到输送和臭氧区域分布的影响,各城市SOA浓度差异显著,下风向的城市(如中山、珠海、江门)SOA浓度较高.     

零价铁对脱色希瓦氏菌S12偶氮还原的促进作用

以脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)S12为实验菌株,研究了零价铁(ZVI)存在条件下微生物的厌氧偶氮还原特性及其最佳反应条件.结果表明,ZVI可显著促进菌株S12的厌氧偶氮还原速率.培养30 h后含有20 mmol.L-1微米级ZVI和S12菌的培养体系中,菌株S12对1 mmol.L-1苋菜红的脱色率达100%,比不含ZVI的S12菌培养体系和只含ZVI的体系的偶氮还原率分别提高了23.16%和94.66%;在额外含20 mmol.L-1甲酸钠的培养体系中,ZVI的存在也使S12菌对苋菜红的脱色率提高了20.54%.此外,ZVI的存在可显著提高培养体系对偶氮染料的耐受能力.在投加ZVI和菌株S12培养体系中,连续批量投加浓度为1 mmol.L-1的苋菜红可在276 h内实现11次有效脱色,而不含ZVI的S12菌培养体系中只能实现3次有效脱色.进一步的研究发现,ZVI与菌株S12协同培养体系的最适反应pH为9.0,最适ZVI投加量为60 mmol.L-1.与毫米级和纳米级ZVI颗粒相比,微米级ZVI颗粒具有更强的促进作用.本研究结果将为利用ZVI协同促进偶氮染料的生物治理效果提供科学参数.     

硫磺和放线菌强化植物修复土壤镉污染

为了强化耐受重金属镉（Cd）的植物包心芥菜对土壤中Cd污染的富集及转运效率,以包心芥菜为研究对象,向土壤中添加0.3%的硫磺和接种不同数量的放线菌Act12（0.5,1.0,1.5,2.0g/kg）,通过盆栽实验,研究不同处理间根际土pH值的变化规律、包心芥菜地上和地下部分Cd的积累量、植物抗氧化酶系的变化以及根系活力.结果表明：添加0.3%硫磺和2.0g/kg放线菌Act12后,根际土pH值下降最大,相比对照下降了14.5%.而添加0.3%硫磺和1.5g/kg的放线菌Act12,包心芥菜地上部分Cd的含量最高,转运系数最大,相比对照,Cd含量提高了79%,并且植物地上部分的干重最大.添加放线菌Act12对植物的抗氧化系统有积极作用,CAT、POD、SOD含量均在0.3%硫磺和1.0g/kg放线菌Act12的添加组合下达到峰值,放线菌Act12还可提高植物的根系活力,降低丙二醛的含量.综上表明,添加硫磺和放线菌Act12均可强化包心芥菜吸收土壤中Cd的能力,其中0.3%硫磺和1.5g/kg放线菌Act12的添加组合强化效果最佳.     

沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究

在室外中试规模的跑道池中,使用混凝沉淀处理后的沼液养殖高耐污钝顶螺旋藻,研究了螺旋藻的生长情况以及沼液中氮磷的去除情况,计算了沼液中氮磷向螺旋藻体的转化效率.在此基础上,结合小试研究,分析总结了使用沼液室外规模化养殖螺旋藻过程中存在的问题和对策.以12 d为一个培养周期,总共进行了6批次培养试验,其中3批次培养的螺旋藻浓度能够达到采收要求(D560>0.8);而另外3批次未能收获螺旋藻.成功的3个养殖批次中,螺旋藻采收后沼液中COD、氨氮、总氮、总磷分别减少了28.6%~48.5%、30.4%~48.5%、41.8%~48.6%、14.3%~94.5%;其中去除的总氮和总磷向螺旋藻细胞的转化率分别为12.1%~98.5%和21.2%~83.7%.沼液中的高浓度氨氮以及残存虫卵孵化产生的虫害是导致另外3批次培养螺旋藻生长缓慢的主要因素,使用生物处理技术降低沼液中氨氮含量、使用膜过滤技术去除沼液中虫卵对于稳定获得高产率的螺旋藻非常必要.     

SBR法常、低温下生活污水短程硝化的实现及特性

采用序批式反应器(SBR)处理实际生活污水,通过实时控制好氧曝气时间,在常温下快速实现短程硝化,并在低温下长期维持稳定的短程硝化.结果表明,随着温度逐渐降低,比氨氧化速率略微减缓,27℃的平均比氨氧化速率是13℃时的1.68倍,但亚硝化积累率始终维持在90%以上,该温度区间内氨氧化反应的温度系数为1.051.通过荧光原位杂交(FISH)技术对低温下维持稳定短程硝化的污泥进行种群分析发现,实时控制策略为氨氧化菌(AOB)成为优势硝化菌群创造了有利条件,AOB的相对百分含量达到8%~9%,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)逐渐被淘洗出反应器.在低温下要实现短程硝化,可首先在常温下利用好氧曝气时间实时控制实现亚硝态氮的积累和AOB的优势生长,然后通过逐渐降温使AOB适应在低温下生长.     

进水底物浓度对蔗糖废水产酸合成PHA影响研究

混合菌群合成生物可降解塑料(PHA)成为目前研究的热点,三段式PHA合成工艺(水解产酸、产PHA菌富集、PHA合成)被广泛应用.在三段式工艺中,产PHA菌的富集非常关键,只有稳定产生PHA菌才能保障PHA合成的产量.针对产PHA菌富集系统容易出现污泥膨胀的问题,本研究考察了进水底物浓度对产PHA菌富集效率及运行稳定性的影响.在560mg·L-1、1 120 mg·L-1、1 680 mg·L-1这3组不同进水底物浓度的对比实验中,证实了COD 1 120 mg·L-1条件下富集反应器能够在较短污泥龄下稳定富集具有较高污泥浓度的高效产PHA菌,且不会发生污泥膨胀.在94 d的富集期后其批次实验最大PHA含量、PHA转化率(COD/COD)及PHA比合成速率能分别达到50%、0.714 5及0.191 2 mg·(mg·h)-1.研究还同时证实细胞内糖原水平高低与其PHA合成能力密切相关,可采用其作为富集效果的重要检测指标之一.