一株以喹啉为燃料的产电假单胞菌(Pseudomonas sp.)Q1的特性研究

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极微生物的种类和作用机制对MFC的产电性能有着重要影响.从稳定运行了210d,以200mg·mL-1喹啉为燃料的MFC阳极室分离得到一株革兰氏阴性菌,命名为Q1,其16S rRNA基因序列与Pseudomonas citronellolisDSM50332T的同源性为96.9%,属于假单胞菌属(Pseudomonassp.).循环伏安法及构建纯菌MFC方法的测定结果均表明Q1具电化学活性.菌株Q1能利用单一喹啉或喹啉和葡萄糖混合燃料产电.在本试验所用浓度范围内,增加葡萄糖浓度,菌株Q1对应的最高输出电压增加,增加喹啉浓度菌株Q1的产电性能则降低,研究表明,菌株Q1库仑量和库仑效率达到最高时(分别为18.65C和36.56%),存在一个最佳喹啉与葡萄糖浓度比1∶3.在MFC中喹啉的降解效果优于普通厌氧培养,葡萄糖对菌株Q1降解喹啉有促进作用,以喹啉和葡萄糖为混合燃料24h对喹啉的去除率达99.53%,优于以单一喹啉为燃料的情况.循环伏安法和不同更换基质方式试验表明,附着在电极上的菌株Q1对产电起主要作用,Q1的溶解态代谢产物对产电过程起电子介体的作用.     

水体中腐殖酸与Fe(Ⅲ)的络合物对2,4-D光降解的作用

为探讨水体中腐殖酸(humic acids,HAs)和铁元素对共存系统中环境污染物迁移转化的影响,利用红外光谱、紫外/可见吸收光谱和荧光光谱仪等手段表征了腐殖酸和Fe(Ⅲ)共存时的结构形态.结果表明,二者形成了稳定的络合物.电子顺磁共振图谱表明,腐殖酸、Fe(Ⅲ)以及HAs-Fe(Ⅲ)络合物在λ=355 nm光照下均能产生.OH.氙灯光照下(λ290 nm),除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)的光降解遵循准一级动力学过程.单纯2,4-D(2 mg.L-1)溶液的降解速率常数为0.007 h-1,而含有HAs(5 mg.L-1)、Fe(Ⅲ)(0.2 mmol.L-1)及二者络合物的2,4-D溶液的降解速率常数分别是0.004、0.034和0.046 h-1.腐殖酸存在时,2,4-D的光降解速率受到了抑制;而Fe(Ⅲ)的存在加速了2,4-D的光降解;腐殖酸和Fe(Ⅲ)共存时,所形成的HAs-Fe(Ⅲ)络合物对2,4-D的光降解速率比单独的Fe(Ⅲ)存在时更快.     

1株2,4-D降解菌的gfp标记及其在废水生物处理系统中的检测方法

通过mini-Tn7转座子系统将绿色荧光蛋白基因(gfp)插入到2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解菌Achromobacter sp.的染色体上,考察了标记前后该菌株的生长、发光及降解污染物特性,并探讨了将其投加到不同废水生物处理系统(活性污泥和颗粒污泥系统)后的定量检测方法.结果表明,Achromobacter sp.标记前后生长和降解2,4-D特性基本不变,在103～112 h内可将初始浓度约为100 mg/L的2,4-D完全降解.标记后菌株在生长和降解2,4-D过程中都能够稳定表达绿色荧光,降解过程荧光强度/D600稳定在4 500左右.向活性污泥系统投加该标记菌,可通过直接测定混合液荧光强度对该标记菌进行定量检测,在标记菌质量分数为0～75%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.995 2).向颗粒污泥系统投加该标记菌,需要对混合液破碎均质化处理后测定荧光强度,在标记菌质量分数为0～42%的范围内,绿色荧光蛋白的表达水平与该标记菌的质量分数线性相关(R2=0.980 1).基于Tn7插入gfp的标记方法可以用来跟踪检测生物处理系统中的特异微生物.     

FISH方法解析大辽河入海口沉积物中微生物的垂直分布特征

取大辽河人海口柱状沉积物,通过寡核苷酸荧光探针原位杂交(FISH)方法分析了沉积物中微生物数量及种群的垂直分布特征,并考察了沉积物理化特性对微生物丰度的影响.结果表明,用5-(4,6-二氯三嗪基)氨基荧光素(简称DTAF)染料染色及EUB338探针杂交检测出的微生物细胞总数及细菌数量随沉积物深度呈现相同变化趋势.在沉积物表层(0-5cm)和中间层(23.5-29.5 cm)数量相对较高.细胞总数为7.9×108-20.1×108cell·cm-3,细菌数量为5.1×108-14.4×108个·cm-3,细菌检出率平均值为75.4%.用ALF1b、BET42a和GAM42a探针检测出α-、β和γ-变形杆菌在柱状沉积物中的普遍存在,α-、β和γ-变形杆菌检出量占细胞总数的25.O%-65.6%,其中以γ-变形杆菌为优势菌,其检出率为9.8%-40.8%.用ARCH915探针检测出的古细菌数量占细胞总量的1.0%-11.8%.总体看来,沉积物中微生物数量与沉积物的粘土含量呈正相关,在一定程度上受总有机碳影响,但与汞含量关系不明显.     

矿化垃圾中氧化甲烷兼性营养菌的筛选与生物特性研究

从填埋了10 a的矿化垃圾中分离得到1株能以甲烷为碳源和能源生长的菌株DH,经NCBI比对发现,该菌株的16S rDNA序列与微杆菌(Microbacterium sp.)3个菌株的同源性在99%以上.目前该菌株已经在中国典型培养物保藏中心申请了专利保藏,保藏号为M2010099.微杆菌DH具有极强的温度耐受性,最佳培养pH为6.5,以甲烷为碳源可实现高密度生长,菌液D560 nm值可达到1.1～1.2.微杆菌DH对甘露糖、果糖和葡萄糖3种单糖以及蔗糖和乳糖2种双糖的利用效果较好.当以蔗糖和甘露糖为碳源时,菌液D560 nm值分别达到了0.758和0.742.与对照组相比,喷洒DH菌液可以提高矿化垃圾的甲烷氧化率1倍以上.微杆菌DH的发现克服了专一营养甲烷氧化菌难于扩大培养、活性低等工程应用问题,为该类细菌在实际工程应用提供了生物学基础.     

2种不同生物接触氧化工艺性能差异的微生态研究

研究了单级好氧生物接触氧化和缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对高氨氮河流模拟废水的处理效果,并针对二者工艺性能差异,采用PCR-DGGE、FISH/CLSM及FISH/FCM等分子生物学手段对生物膜进行了微生态分析,以考察不同工艺菌群结构的演替以及主要功能菌的空间分布和丰度变化规律,并探讨不同生物接触氧化工艺性能差异的微观影响因素和机制.两级生物接触氧化获得了优于单级生物接触氧化的污染物去除效果,COD平均去除率高约10%,氨氮平均去除率高32%～59%.单级接触氧化工艺的生物膜厚度大于两级工艺好氧区生物膜,硝化细菌分布在距生物膜表层180～200μm的深度,而两级接触氧化工艺硝化细菌分布在距好氧生物膜表层105～125μm的深度.PCR-DGGE结果表明单级接触氧化工艺微生物丰富度指数显著高于两级工艺,FISH/FCM实验结果表明两级系统中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的相对丰度随运行时间显著增加,而单级系统则逐渐下降.结果证明两级生物接触氧化工艺的分区结构有利于硝化细菌等功能菌群的富集,能够有效提高工艺对有机物和氨氮的去除效率.     

接合子细胞强化对生物反应器降解2，4-D效应研究

研究了接合性质粒pJP4在2株纯菌E．coliDH5α、Alcaligenes sp．及好氧颗粒污泥混合菌群中的水平转移情况,并以获得pJP4质粒的接合子Alcaligenes sp．：：pJP4为强化菌种,考察了接合子细胞强化对好氧颗粒反应器和生物膜反应器中难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除效应．结...     

多层光源内置式气-液-固循环流化床光催化降解双酚A

悬浮浆态光催化反应体系具有固-液接触面积大、过程效率高和处理量较大的优点,但存在浆态体系中纳米催化剂难于分离回收的问题,为解决这一难题,提出了在废水污染物光催化降解过程中使用易于沉降分离的微米级颗粒光催化荆,并与新设计的多层光源内置式气-液-固循环流化床相结合组成的光催化反应体系.以微米级颗粒Gd-TiO2为光催化剂,...     

城市生态安全气象环境综合评价方法 ——以北京市为例

论文通过选择北京大城市生态系统中与生态安全密切相关的气象环境因子,建立了包括生态环境状态指标、大气质量指标、气象致害指标和人体健康气象指标等4个一级评价指标和相应的18个二级评价指标在内的大城市生态安全气象环境综合评价指标体系。建立了不同指标的计算方法和标准化方法,采用纵横向拉开档次法确定指标权重,并应用线性加权综合法进行生态安全气象环境综合值的计算与评价。应用上述方法对北京地区近9 a生态安全气象环境进行评价,结果表明:北京城市生态安全气象环境排名前4位的是延庆、怀柔、密云和门头沟,排在后4位的是城区、丰台、海淀和朝阳,这符合北京城市主体功能区域规划分布,说明建立的城市生态安全的评价指标体系和评价方法是可行的。