有机固废堆肥中产臭及除臭技术的微生物作用机制研究进展

持续推进有机固废资源化安全处置是国家环境管理的重要任务,也是落实"无废城市"发展路线的重要一环.堆肥是通过生物转化实现有机固废资源化利用的重要技术手段.然而,堆肥过程中会产生大量组分复杂的恶臭气体,已成为适应国家发展需求的资源化技术瓶颈.对有机固废堆肥恶臭气体的主要组成、生成转化的途径及核心微生物、生物除臭技术进行综述,结果表明:①堆肥中以NH₃、H₂S等含氮、硫类化合物为主要恶臭物质.②氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌及硫酸盐还原菌在恶臭气体生成转化途径中发挥主导作用,由ureC、amoA、napA、nosZ及dsrA等多个功能基因驱动完成;pH、温度等环境条件会影响微生物的活性,并作用于物质转化过程,最终影响到恶臭气体的产生.③原位添加微生物菌剂和异位生物反应器处理中的微生物将恶臭物质作为营养组分进行吸收降解,是绿色减排的重要技术.      

处理氨气生物滴滤塔中氮转化途径及生物相分析

为了探究除氨生物滴滤塔中氮转化途径及其生物相特征,以氨气(NH_3)作为研究对象,在填料塔空塔停留时间为5.7 s,循环液喷淋强度为637 L/(h?m~2)条件下,进行了平均进气浓度分别为5.21、11.06和17.32 mg/m~3(以N为计)的3组试验,NH_3平均去除率分别为93.86%、95.12%、96.13%,且出气浓度均低于1 mg/m~3(以N为计)。在3组试验过程中,对进气、出气以及循环液中各种化学形态N元素分别进行了检测,通过N质量平衡分析了生物滴滤塔中氮转化途径,结果表明进气中的NH_3-N经液相吸收后,很大一部分被微生物利用后直接氧化成NO_3~--N、NO_2~--N,少部分N元素被反硝化脱除,还有一部分N元素被转化为N_(org)。应用Illumina平台高通量测序技术对生物滴滤塔内生物膜中的生物种属进行了分析,结果显示优势菌属为芽孢杆菌属Bacillus、产黄杆菌属Rhodanobacter、慢生根瘤菌属Bradyrhizobium、肠球菌属Enterococcus、类芽孢杆菌属Paenibacillus等,生物滴滤塔内微生物群落主要利用硝化菌群将NH_4~+-N氧化成硝氮和亚硝氮,并利用反硝化菌群将硝氮和亚硝氮反硝化成N_2。     

好氧-厌氧两相堆肥过程中抗生素耐药基因的变化特征及影响因素研究

针对堆肥处理过程中抗生素耐药基因（antibiotic resistance genes,ARGs）去除效率不高、诱导潜在致病菌传播扩散等环境安全问题,采用好氧-厌氧两相堆肥处理猪粪、秸秆,探讨ARGs丰度及微生物群落的变化特征,并明确影响ARGs相对丰度变化的关键因子.结果表明:与单一好氧相比,好氧-厌氧两相堆肥能更有效地降低部分ARGs及潜在致病菌的相对丰度,其中ermB、tetK的相对丰度分别降低了39.68%、72.19%,假单胞菌属（Pseudomonas）、梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1）的相对丰度分别降低了96.09%、90.07%.主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）及冗余分析（Redundancy analysis,RDA）得出,微生物群落和环境因子均显著影响ARGs相对丰度的变化（P < 0.05）,贡献率分别为82.0%、71.2%.其中,梭菌属（Clostridium_sense_stricto_1）、黄杆菌属（Flavobacterium）、尿素芽孢杆菌属（Ureibacillus）和海洋杆菌属（Oceanobacillus）是影响ARGs相对丰度变化的主要微生物菌属;温度、电导率、含水率和pH是影响ARGs相对丰度变化的关键环境因子,贡献率分别为22.0%、16.7%、16.2%和15.0%.研究显示:与好氧堆肥相比,好氧-厌氧两相堆肥能更有效地去除ARGs,并抑制潜在致病菌的繁殖扩散,从而减少环境风险;然而部分ARGs和潜在致病菌仍存在增殖现象,因此亟需进一步优化好氧-厌氧两相堆肥工艺.      

多溴联苯醚及其衍生物在土壤中的分布、转化和生物效应研究进展

多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers,PBDEs）作为一种良好的溴系阻燃剂被大量地添加到工业产品中,随着产品的使用、回收和废弃处理会进入各种环境介质中,是一类分布十分广泛的持久性有机污染物.PBDEs的衍生物羟基化多溴联苯醚（hydroxylated polybrominated diphenyl ethers,OH-PBDEs）和甲氧基化多溴联苯醚（methoxylated polybrominated diphenyl ethers,MeO-PBDEs）,由于具有比母体化合物更大的毒性效应和更复杂的环境行为也受到人们广泛关注.通过对PBDEs及其衍生物在土壤中的分布特征、转化规律及生物效应研究的最新进展进行综述发现,PBDEs在土壤中的分布浓度随离工业区距离增加而减小,且大多数污染地区土壤中以高溴代PBDEs为主,偏远地区土壤中则以低溴代PBDEs为主.进入土壤的PBDEs在动物、植物体内及微生物作用下均可发生脱溴代谢转化产生低溴代PBDEs,也可发生羟基化生成OH-PBDEs和甲氧基化生成MeO-PBDEs,与此同时,OH-PBDEs和MeO-PBDEs之间也会发生相互转化.PBDEs及其衍生物作为一种环境内分泌的干扰物对大部分的植物、动物都有显著的毒性效应,对植物而言能够抑制植物种子萌发、幼苗生长、损伤细胞结构以及影响植物代谢活动等;对动物而言能够影响动物的内分泌功能、妨碍动物生殖系统的发育以及对神经系统产生毒性等.目前,关于PBDEs及其衍生物在土壤生态系统中环境化学行为和生态毒性的报道十分有限,探讨土壤中PBDEs的代谢转化过程和毒性效应可为全面深刻地认识PBDEs的环境行为和潜在生态风险提供科学参考.      

一株高效1,4-雄烯二酮降解菌的筛选、鉴定及其降解转化特性研究

从养殖场废水中筛选出1株1,4-雄烯二酮（ADD）高效降解菌株ADD3,经过16S rDNA序列同源性分析,鉴定该菌株为芽孢杆菌（Bacillus sp.）.通过单因素实验研究了不同实验条件对菌株ADD3降解特性的影响,采用高效液相色谱与质谱联用技术（UPLC-MS/MS）和高效液相色谱与四级杆飞行时间高分辨率质谱联用技术（UPLC-QTof-MS）鉴定转化产物.结果表明：菌株ADD3通过共代谢方式转化ADD,在MH肉汤培养基中降解500 μg·L^-1 ADD的半衰期为3.6 h;葡萄糖、乙酸钠、蔗糖和淀粉对菌株ADD3降解ADD均有一定的促进作用,其中,最佳碳源为淀粉,最佳浓度为1000 mg·L^-1;最佳pH和温度分别为7和40℃.实验中共鉴定出5种产物,降解机理主要包括加氢还原、脱氢氧化和羟基化,TP1（雄烯二酮）为主要产物.研究结果可为探索微生物转化ADD的机理、优化去除ADD的研究提供参考,并为构造相关工程菌提供一些基础数据.     

我国污染场地中新污染物的环境行为和修复进展

新污染物在土壤中具有生物毒性、环境持久性和生物积累性等特征,广泛存在于我国污染场地中。对污染场地土壤中新污染物的研究现状、迁移转化机制和修复进程方面的研究进行综述,对典型新污染物在土壤中的来源和生物毒性进行详细讨论,并展望我国污染场地新污染物修复的未来,以期对今后新污染物检测—代谢途径—土壤修复技术全链条深入研究、新污染物治理的理论依据和实际应用的发展提供参考。     

跌流竖井进水管附近负压突增现象的机理解析及结构优化

为明晰跌流竖井进水管附近负压突增的机理以及降低竖井内的负压,基于计算流体动力学软件Fluent模拟了竖井模型内的水气两相分布规律及气压分布情况,同时对竖井模型进行了结构优化并评估了其性能。结果表明：当无量纲流量Q^*_w>0.08时,进水管附近的负压开始突增,而小流量下基本无变化;入流水舌是导致负压突增的主要原因,其压缩了气体流动的空间,增大了气体过流时的损失,造成水舌下方补气不足。研究还表明：优化竖井模型通过有旋分流隔板在进水口正对面形成了1个不过水的空腔区域,其强制扩大了气体过流的空间,基本保证了进水管附近气体的流动不受水流的影响,同时还降低了井内的负压和气压梯度。     

藻源型溶解性有机氮的产生及不同时期藻类有机物的特性

研究了铜绿微囊藻藻细胞全生命周期中氮的转化过程以及藻类有机物的性质,结果表明:溶解性有机氮(DON)在藻类生长周期中总体呈现上升趋势,藻细胞在其生长初期释放量小于0.05mgDON/107cells,衰亡期释放能力约为0.40mgDON/107cells;胞外有机物(EOM)中分子量分布在对数期和衰亡期以100kDa为主,稳定期以100kDa范围内.三维荧光光谱分析表明,EOM中荧光物质主要为类腐植酸和溶解性微生物代谢产物;而IOM主要由类芳香蛋白和溶解性微生物代谢产物组成.     

焊料在NaCl溶液中重金属元素的浸出行为

电子垃圾填埋时重金属元素的浸出会造成环境和地下水的污染,进而危害人类的健康。文章以Sn-0.75Cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu和Sn-37Pb焊料合金及接头作为对象,研究了它们在3.5%NaCl溶液中重金属元素的浸出行为。结果表明,3种焊料合金浸出后Sn的浸出量差别不大,而3种钎焊接头Sn的浸出量却高出焊料合金中浸出量的1个数量级,并且无铅钎焊接头中Sn的浸出量高于Sn-37Pb钎焊接头;焊料合金中Ag、Cu的浸出量较少,Pb的浸出量较高,而钎焊接头中Ag、Cu及Pb的浸出量均高于焊料合金。焊料合金在NaCl溶液中浸出后表面生成的腐蚀产物较少,而钎焊接头浸出后表面生成的腐蚀产物却很多,其产物主要是由SnCl2、Sn(4OH)6Cl2和PbC(lOH)相组成。