3株贫营养好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性

贫营养好氧反硝化细菌在水环境能量流动和物质循环过程中扮演着重要的角色。从山东某水源水库沉积物中共驯化分离出216株好氧反硝化细菌,复筛得到3株高效菌株ZN1、ZN2和ZN3。经形态学指标和16S rRNA序列分析,ZN1和ZN3属于铁还原细菌(iron-reducing bacterium),ZN2属于粘液菌属(Zoogloea sp.)。关键酶基因检测表明3株菌均含有周质硝酸盐还原酶基因(nap A)。在30℃、120 r/min条件下,培养47 h后3株菌对培养液中NO3-N的去除率均在80%以上,TN去除率均在40%以上,且无明显的亚硝氮积累。对3株菌分别进行原水适应,以20%的梯度增加原水的比例直至100%原水。原水培养72 h后,3株菌NO3-N去除率为30%~40%,TN去除率为20%~25%。     

沸石与生物沸石薄层覆盖技术削减富营养化景观水体氮比较研究

以扬州古运河河水和表层沉积物为研究对象,实验室静态模拟实验比较研究了沸石与生物沸石（即附着高效异养硝化菌和好氧反硝化菌的沸石）薄层覆盖削减富营养化景观水体氮效果,考察了生物沸石薄层覆盖削减氮可行性,探讨了生物沸石薄层覆盖削减氮的机理和影响因素。实验结果表明,当实验历时21d时,2kg／m^2（2mm厚）的沸石和生物沸石覆盖对上覆水体TN的削减率分别为36．92％和60．41％,生物沸石比沸石对TN削减率提高了23．48％,高效菌的生物脱氮作用明显;21d后生物沸石覆盖对TN的削减率维持在60％～75％,但生物沸石相对于沸石削减氮的效果有降低趋势。实验后期碳源不足是影响高效菌生物脱氮的主要影响因素。可见,生物沸石薄层覆盖削减富营养化景观水体氮是可行的,但需要进一步研究强化高效反硝化细菌适应能力方法。     

改性方解石的除磷能力研究

选用颗粒方解石,对其表面进行改性,便于磷在其表面的吸附、结晶、沉淀,形成永久性固态磷,加速磷的自然沉淀过程。考察了改性的最佳条件和改性方解石除磷的影响因素。结果表明,方解石的最佳改性条件:改性液TP、Ca2+、HCO-3分别为93.00、120.00、244.00 mg/L,浸泡时间2d;改性方解石具有持续的除磷能力,在实验前76h的平均除磷速率为0.053 0mg/(g·d),而稳定阶段的除磷速率为0.021 4mg/(g·d);待处理水样的Ca2+浓度对改性方解石的除磷效果有较大影响,Ca2+为120.00mg/L时除磷效果最好,碱度对除磷效果的影响很小;pH≤7.30,投加改性方解石系统中磷的去除以改性方解石表面Ca-P结晶为主,而当pH≥8.15时,溶液中发生Ca-P沉淀,而Ca-P结晶逐步减少;水温对改性方解石的除磷效果具有显著影响。     

基于网络分析解析水源水库春季水体反硝化群落演变特征及驱动因素

结合现场水质调查和nirS反硝化功能基因的高通量测序技术,对周村水库春季热分层形成过程中的反硝化群落演变特征以及影响因素进行解析.结果表明,该时期水体分层逐渐形成,水体硝氮（NO₃^-）、氨氮（NH₄⁺）、总氮（TN）、总有机碳（TOC）、五日生化需氧量（BOD₅）、高锰酸盐指数、总磷（TP）、铁（Fe）和锰（Mn）均呈现显著差异（P<0.01）,氮素呈现明显地下降趋势;高通量测序得到8703个OTU,共归属于3个门、8个主要的属,其中变形菌门占比最大、达到45.27%~78.90%;α-多样性指数计算显示除辛普森指数（Simpson指数）外,ACE指数、Chao指数、香农指数（Shannon指数）以及覆盖率指数（coverage指数）呈现显著差异（P<0.05）;主坐标分析春季3~5月间水体反硝化群落存在显著差异,与置换多因素方差分析的结果相一致（P<0.001）;物种间网络分析显示,该时期共有7个主要的模块,包含131个节点316个边,正向相关的边所占比例高达95.25%;物种-环境因子间网络分析显示,该时期共有5个模块,包含140个节点329个边,正向相关的边所占比例高达51.98%;指示物种分析得到62个指示OTU,关键物种分析得到28个关键物种OTU;RDA以及mantel test分析发现温度（T）、溶解氧（DO）、NO₃^-、TN、TOC、BOD₅和TP是驱动水库春季水体反硝化菌群落结构以及关键反硝化物种演变的主要环境因素.综上,通过对该时期水体反硝化群落演变特征以及影响因素进行研究,可以为水库水体氮素的迁移转化以及污染控制提供技术支持.     

关中地区污水处理工艺选择的系统分析

建立评价污水处理工艺方案的指标体系并给出各指标的计算方法。结合陕西省关中地区的实际情况，对于拟采用的３种污水处理方案，利用层次分析法进行计算、评价，最后给出最优的决策     

人工诱导水库分层水体提前混合对细菌群落结构和代谢活性的影响

水库水体分层是导致底层水体厌氧,产生内源污染的重要原因,人工强制混合充氧可以使分层水体提前实现完全混合,当秋冬季气温低于混合水温时,停止混合充氧系统水体仍可自发地持续进行混合,极大地延长了底层水体及沉积物的好氧周期.上述阶段中,人工强制混合期底层水体温度逐渐升高直至完全混合,自然混合期混合水体温度持续下降,溶解氧保持在7.84～9.86 mg·L^-1.为研究人工诱导水体提前混合对水源菌群及有机污染物代谢的影响,以西安金盆水库为研究对象,在原位监测水质指标的基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术分析细菌群落组成及其代谢活性.结果表明,持续自然混合期金盆水库优势菌门为放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）,二者相对丰度之和占细菌群落的60.9%～66.2%.放线菌门（Actinobacteria）中的优势菌为CL500-29＿marine＿group（15.96%）,其次为hgcl＿clade（9.25%）.水库水体在完全混合初期,受温度和溶解氧升高影响,细菌活性相对较高,有机污染物指标高锰酸盐指数和溶解性有机碳...     

基于UV-vis及EEMs解析周村水库夏秋季降雨不同相对分子质量DOM的光谱特征及来源

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外-可见光谱技术,对周村水库夏秋季降雨不同相对分子质量雨水的溶解性有机物(DOM)光谱特征和来源进行分析.结果表明,夏秋季降雨不同相对分子质量DOM的紫外-可见吸收光谱并无明显特征峰,吸收系数的变异系数在75%~469%之间,表明其性质在不同季节和相对分子质量上存在差异;a254和E3/E4变化说明DOM的相对浓度和富里酸所占DOM的比例随着季节由夏入秋而增加;三维荧光通过PARAFAC解析出4种组分,分别为类腐殖质(C1、C2)、可见区富里酸(C3)和类蛋白(C4);对4个组分进行相关性分析,结果显示C1与C2、C3以及C4具有显著的相关性(P0.01),C2与C3具有显著的相关性(P0.01);夏秋季降雨DOM总荧光强度以及各组分荧光强度差异明显(P0.05),类腐殖质(C1+C2)是其主要成分、富里酸的荧光强度和所占比例随着季节由夏入秋而增加、类蛋白随着季节由夏入秋而减少;夏秋季降雨有机物来源都呈现以自生源为主的特征,夏季降雨具有自生源特征更强、类蛋白物质含量和占比更多的特点;PCA分析显示夏秋季降雨中不同相对分子质量雨水荧光特征差异明显,并且组分C1、C2和C3与DOM特征参数[HIX、Fn(355)、Fn(280)、E3/E4、a254]以及水质参数(硝氮、氨氮、总氮以及有机碳)显著相关性(P0.01).通过对夏秋季不同降雨相对分子质量的DOM光谱特征研究,可以进一步分析水库大气沉降型外源输入的有机物污染特征,并为水库水质管理提供技术支持.     

斑马鱼群体行为变化用于水质在线预警的研究

采用计算机摄像跟踪技术,以正常水体中斑马鱼鱼群的行为变化为基础,模拟污染物突发暴露下斑马鱼鱼群游动行为(速度和高度)、通讯行为(平均距离和分散度)和区域分布(不同区域停留时间)的变化规律.结果表明:在氯氰菊酯和溴氰菊酯联合突发暴露下,斑马鱼表现出慌乱不安的过度活跃,游动速度在暴露前30 min内持续增大,变化区间由暴露前30～60 mm·s-1增至60～85 mm·s-1,而后又迅速下降至20mm·s-1左右.高度的变化稍微滞后于速度的突变,在暴露12 min后才明显增高.持续的污染物暴露和其对鱼的毒性作用也破坏了鱼群原有的通讯和分布规律,平均距离和分散度分别增大43.5%和120.0%,且鱼群在浓度相对较低、接近水面的出水口附近的停留时间明显增加.与传统的以个体鱼和单一行为反应为监测对象的方式相比,基于斑马鱼群体行为变化用于水质在线预警系统能够获得更加全面、有效的信息,是预警水质突变的可靠手段.     

水源水库铁还原反硝化菌群的筛选及其脱氮特性研究

为削减水源水库中氮素的浓度,对西安市李家河水库沉积物进行富集驯化,筛选出以Dechloromonas、Acidovorax、Vogesella、Azoarcus等为优势菌属的铁还原反硝化菌群FL6,探究了该菌群的铁还原及反硝化特性.结果表明,在初始pH 7.00±0.2,温度30℃,以硝酸钠为唯一氮源的培养条件下,菌群FL6具有明显的铁还原功能,且表现出高效的反硝化能力.在96 h时菌群FL6对总氮和硝酸盐氮的去除率分别为69.56%、95.23%,且在反应过程中无中间产物的积累,同时nirS型反硝化基因被扩增检测到.响应曲面法（RSM）实验结果表明C/N比5.95,温度24.33℃,初始pH 5.88是菌群FL6去除总氮的最优条件,同时菌群FL6可以耐受低温条件.菌群FL6可以为贫营养水源水库利用无机电子供体强化生物脱氮提供菌源保障.     

利用UV-vis及EEMs对比冬季完全混合下两个不同特征水库溶解性有机物的光学特性

结合紫外吸收光谱(UV-vis)与三维荧光光谱技术(EEMs),并利用平行因子分析的方法,对两个混合型水库(周村水库和金盆水库)水体中DOM的来源及差异性进行了分析.结果显示,两个水库水体均存在3个荧光组分,分别为长波类腐殖质(350/460 nm)、可见类富里酸(335/410 nm)和类蛋白(260,285/360 nm).但是两水库水体的DOM荧光强度及组分构成比例均存在显著差异(P0.01),两个水库均以类腐殖质为主,但相比金盆水库,周村水库水体中类腐殖质含量相对较低,类蛋白含量较高.周村水库DOM组分间的相关性大于金盆水库,表明后者的DOM来源更为复杂.通过荧光指数FI,自生源指标BIX,腐殖化指标HIX以及新鲜度指数(β∶α)综合对比表明:冬季,在径流量小的情况下,以耕地、畜牧、居民用地为主,沉积物内源污染严重的周村水库水体的DOM以自生源为主;沿岸以森林生态系统为主的金盆水库的DOM则来自混合输入.结果表明混合型水库水文条件及沿岸生态环境特征是决定DOM来源与特征的关键因素之一.