聚氯乙烯微塑料的原位光解老化及其对土壤微生物群落的影响

近年来,微塑料污染越来越受到大众和科研人员的关注.微塑料被报道在水体、土壤和大气中广泛分布,它们在环境中可能受到物理、化学或生物作用而发生老化现象.目前大部分关于微塑料老化的研究都是在水环境中进行的,同时,有关微塑料的老化研究主要采用离线技术进行表征,只能测定微塑料老化前后的结构变化,不能准确认识微塑料界面反应过程,因此,亟待开发微塑料老化过程的在线监测技术及研究其在非水相环境中的老化过程.研究污染物性质的目的 之一是为研究其环境影响提供理论依据,因此,本研究选择了聚氯乙烯(PVC)农业地膜在空气中老化后进入土壤的环境过程,搭建了单颗粒微塑料的显微-傅里叶变换红外光谱原位监测装置,从分子水平揭示了PVC微塑料的光化学转化过程,同时也探究了老化后PVC微塑料对土壤微生物群落所产生的影响.     

腐植酸对李氏禾-红壤处理系统中铬赋存形态、微生物群落及酶活性的影响

研究了不施加和施加10g/kg腐植酸后,李氏禾(Leersia hexandra Swartz)-红壤处理系统中基质和李氏禾体内铬赋存形态、微生物群落数量及酶活性的变化。结果表明:施加腐植酸后,基质中以残渣态铬为主;李氏禾茎叶中以残渣态铬为主,根中则以盐酸提取态铬为主。腐植酸能显著促进细菌、真菌和放线菌生长繁殖,3大菌群数量最大值分别为6.76×107,4.48×107,7.71×107CFU/g。酶活性分析表明,施加腐植酸有利于提高蔗糖酶、碱性磷酸酶活性,降低过氧化氢酶和多酚氧化酶酶活性。相关性分析表明,多酚氧化酶和过氧化氢酶活性均与细菌数量和腐植酸浓度呈负相关,细菌、真菌和放线菌数量与腐植酸浓度呈正相关。3大菌群数量均与基质残渣态铬含量呈正相关。蔗糖酶与基质和李氏禾体内铬形态含量均呈负相关;多酚氧化酶活性与李氏禾体内大部分铬形态含量呈正相关。     

围垦养殖对中国典型滨海湿地土壤真菌多样性及群落结构影响

本研究以我国黄河口碱蓬湿地、九龙江口桐花树湿地、东寨港木榄湿地为研究样地,借助高通量测序技术探究这3个典型滨海湿地围垦养殖前、后土壤真菌多样性及群落结构的变化.结果表明：①不同地域湿地围垦养殖对土壤真菌群落多样性及丰富度影响表现不一致.九龙江口桐花树湿地围垦后,土壤真菌多样性及丰富度有所下降;黄河口碱蓬湿地和东寨港木榄湿地围垦后土壤真菌多样性及丰富度显著增加;②子囊菌门（Ascomycota）在湿地围垦养殖前、后土壤中均为优势真菌门,但其相对丰度在围垦后显著下降;③湿地围垦养殖改变了土壤真菌属水平群落组成,黄河口湿地围垦后,未出现翅孢壳属（Emericellopsis）、毛霉属（Mucor）、枝顶孢属（Acremonium）;九龙江口和东寨港湿地围垦后,青霉属（Penicillium）相对丰度显著下降,并新增了镰刀菌属（Fusarium）,九龙江口湿地围垦后还新增了链格孢属（Alternaria）;④环境因子与湿地土壤真菌相对丰度存在一定程度的相关性,青霉属（Penicillium）与容重呈显著负相关（p<0.05）,与pH呈显著负相关（p<0.01）,与有机碳呈显著正相关（p<0.01）;翅孢壳属（Emericellopsis）与容重和pH呈显著正相关（p<0.05）,与有机碳呈显著负相关（p<0.01）.     

钙镁离子对垃圾渗滤液处理中微生物降解有机物的作用

钙离子和镁离子是微生物生命活动中必须的元素,但适量的钙镁离子对微生物才能产生有利影响,垃圾渗滤液中存在不同浓度的钙镁离子,因此,研究钙镁离子对垃圾渗滤液处理中微生物降解有机物的影响具有重要意义。该研究采用直接均分射线法设计3种不同钙离子和镁离子配比(L1、L2、L3);采用BiPhasic函数拟合试验数据绘制浓度和效应之间的关系曲线,并利用等效线图模型分析钙镁离子对垃圾渗滤液厌氧生物处理中微生物降解有机物的作用关系。结果表明,不同浓度配比的钙镁离子对微生物降解有机物的作用效应均表现为低浓度促进而高浓度抑制的特点,且当钙镁离子混合物浓度低于858 mg/L时,促进效应随钙离子含量增加而增大,当钙镁离子混合物浓度高于858 mg/L时,抑制效应则随钙镁离子混合物浓度及作用时间的增加而增大。等效线图模型分析表明,当钙镁离子配比为L1时,钙镁离子对微生物降解有机物的作用关系为协同作用;当钙镁离子配比为L2、L3时,钙镁离子对微生物降解有机物的作用关系均随着作用时间和作用效应的增加由协同作用过渡到部分加和作用,最终转变为拮抗作用。不同浓度配比的钙镁离子混合物对厌氧微生物降解有机物作用效应均具有时间依赖性。     

生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮（NH₄+-N）废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器（membrane aerobic biofilm reactor,MABR）因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD）脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧（DO）浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH₄+-N、总氮（TN）去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属（Pseudofulvimonas）、脱氮副球菌属（Paracoccus）、鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和不动杆菌属（Acinetobacter）等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因（napA、napB）总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.000 13‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.      

潮汐-复合流人工湿地系统优化及对抗生素抗性基因的去除效果

抗生素抗性基因随废水排放传播扩散,对环境生物和民众健康构成严重威胁.针对废水中抗性基因的深度去除值得重点关注.在前期研究中发现潮汐流人工湿地能有效去除废水中多种氮素.本研究通过增加隔板和种植植物等方式进一步优化潮汐流人工湿地系统,并考察了工艺优化对抗性基因去除和脱氮功能微生物的影响机制.结果表明,同时增加隔板和种植植物后的潮汐-复合流人工湿地系统能有效提高抗性基因的去除效率,在增加隔板和种植植物组对7类21种抗性基因去除率最高达到83.82%~100.0%,显著高于单一增加隔板或种植植物组.从湿地基质和植物中的抗性基因绝对丰度对比可以看出,增加隔板能促进湿地基质中抗性基因量积累,而植物对抗性基因吸附也是其去除途径之一.同时,结合氮循环功能基因测序结果显示,湿地系统优化能提高基质中硝化和反硝化功能微生物物种多样性和丰富度,这与优化系统对废水中硝化量、反硝化量和总氮的去除率相对更高结果一致.