两种海洋硅藻透明胞外聚合颗粒物的产生及其生态学意义

透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles,TEP）是一类由胞外多糖组成的透明胶状颗粒物质,对海洋生态系统碳循环具有重要意义。本研究以两种海洋硅藻布氏双尾藻（Ditylume brightwelii）和窄隙角毛藻（Chaetoceros affinis）为研究对象,研究了其在不同生长时期的TEP含量、TEP与叶绿素a（Chlorophyll a,Chl a）的关系及TEP的C:N。结果表明:两种硅藻在整个生长时期均产生TEP,且在不同生长时期的TEP含量不同。布氏双尾藻和窄隙角毛藻最大TEP产量分别在指数期、衰亡期。窄隙角毛藻单位细胞体积和单位Chl a所产最大TEP含量分别是184.91±14.03 fg Xeq./μm3、38.06±4.96 μg Xeq./μg Chl a,高出布氏双尾藻相应单位TEP含量的16倍和5倍。对两种硅藻的Chl a与TEP关系分析表明,在指数期会呈现TEP=α（Chl a）β的函数关系（布氏双尾藻:R2=0.98;窄隙角毛藻:R2=0.80）。两种硅藻TEP的C:N均高于Redfield比值（C:N=106:16）。说明TEP的产生具有种间差异性,且生长时期显著影响TEP产生效率。TEP的高含碳量对海洋碳循环有直接贡献。     

利用镍渣制备层状结晶二硅酸钠的研究

以镍渣为原料,通过高温氧化分解、碱溶的方法溶出硅,用于制备层状结晶二硅酸钠,采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对制备的二硅酸钠进行了研究。结果表明,镍渣的氧化程度随着氧化温度的升高而增加,且细粒径镍渣更易被氧化。在氧化时间为1 h时,氧化温度由500℃升至1 000℃,粗粒径镍渣的氧化率由24%增加到99.7%,而细粒径镍渣的氧化率则由41.7%增加到99.6%。XRD分析表明氧化过程中镍渣中的铁橄榄石相转变成赤铁矿和石英,在低温下生成的石英多为无定形状态。随着水热温度的增加,镍渣中硅铝的溶出率越大,但超过160℃后,由于铝硅反应生成不溶性的水合铝硅酸钠,溶出率反而略有下降。合成的二硅酸钠经XRD和SEM分析为δ-层状结晶二硅酸钠,其钙镁交换能力分别为366 mg/g和404 mg/g。     

不同苯酚浓度亚硝化过程及N2O释放特性

该文利用接种的亚硝化污泥,考察了苯酚浓度(0、10、30、50、70和90 mg/L)对污泥亚硝化性能和N_2O释放特性的影响。冲击试验结果表明,苯酚浓度≤10 mg/L,氨氧化速率(AOR)为(0.127±0.014)mgN/(gVSS·h)。苯酚浓度增加对氨氮初期氧化具有明显抑制作用。抑制解除后,其AOR恢复至(0.112±0.021)mgN/(gVSS·h)。苯酚由0 mg/L增至90 mg/L,总氮(TN)损失由(6.13±1.12)mg/L增至(20.98±2.54)mg/L,亚硝化过程N_2O产率由(4.08±0.90)%增至(8.89±0.94)%。苯酚投加为同步发生的反硝化过程提供了电子供体,促进了同步脱氮过程的发生。苯酚投加后,曝气阶段氨氧化菌(AOB)好氧反硝化过程和低氧条件下异养菌反硝化过程均会导致N_2O的释放。长期高浓度苯酚抑制导致部分AOB死亡,系统硝化性能下降。微生物胞外聚合物随苯酚浓度增加而增加,蛋白质/糖原由(9.5±1.3)降至(4.6±1.1)。     

土著细菌胞外聚合物对浅层地下水系统中砷增强的生物指示

为探明地下水环境中砷(As)对土著细菌的胁迫和土著细菌胞外聚合物(EPS)对浅层地下水系统中砷增强的响应机制,研究了厌氧条件下土著细菌D51001-1受As(V)和As(Ⅲ)胁迫时的生长特征,测定了细菌培养液中生物量、砷含量和细菌EPS组分的变化,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)技术分析了砷增强对土著细菌表面结构特征的影响。结果表明:土著细菌D51001-1具有较强的耐As(V)能力,并且在接种1 d内能使溶液中50%以上的As(V)还原为As(Ⅲ),而As(Ⅲ)则会显著抑制土著细菌D51001-1的生长;FTIR分析发现,土著细菌细胞表面存在多种结合砷的官能团(如羟基、羧基、酰胺基和苯酚类),在砷胁迫下,土著细菌的EPS分泌量增加,以应对砷增强对土著细菌细胞的伤害。利用土著细菌的这些特征性变化可以指示浅层地下水系统中的砷异常。     

HN-AD菌强化3D-RBC处理养猪废水及微生物特性研究

针对现有养猪废水处理工艺中普遍存在的高氨氮（NH₄⁺-N）生物毒性大、工艺流程长、运行成本高和脱氮效果差等问题,采用耐受性强的异养硝化-好氧反硝化（HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘（3D-RBC）预处理养猪废水,仅需15d就完成了3D-RBC反应器的快速挂膜.采用调节盘片线速度和C/N的方式,仅65d实现了HN-AD菌在反应器中的富集及养猪废水预处理工艺的启动.采用该工艺对实际养猪废水进行处理,结果表明,HN-AD菌剂挂膜的3D-RBC工艺耐受高氨氮性能强,原水中COD、NH₄⁺-N、TN的去除率高达69.8%、87.9%和79.5%,污染物削减效果明显优于传统工艺.采用高通量测序技术研究了功能菌优势化构建过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内具有HN-AD功能的优势菌由盐单胞菌属（Halomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）逐渐变为丛毛单胞菌属（Comamonas）、嗜氢菌属（Hydrogenophaga）等,且后者的相对丰度逐渐上升.扫描电子显微镜结果显示,生物膜以丝状菌为骨架,紧密附着在盘片上的生物膜层表面聚集了以杆状和球状为主的微生物,这与生物多样性分析得出的结论较一致.     

不同氧化剂辅助光催化反应对提高木质纤维素酶解效果的影响

木质纤维素以其可再生、丰富等优点成为可替代能源的理想选择,然而木质纤维素的致密结构使得后续的酶解过程极其困难,因此木质纤维素的预处理显得尤为重要.为了探讨氧化剂对光催化反应预处理木质纤维素的影响,在TiO₂/UV体系中添加不同种类的氧化剂对稻秆进行预处理,考察TiO₂/UV体系中影响光催化的因素〔ρ（TiO₂）、溶液pH及光催化时间〕,并进一步探讨在TiO₂/UV体系中添加O₃、SPC（过碳酸钠）、K₂S₂O₈及KIO₄等氧化剂对稻秆酶解效果的影响.结果表明:在TiO₂/UV体系中,当光催化时间为3 h、ρ（TiO₂）为10 g/L、pH为8时,稻秆的酶解效果最佳（310.17 mg/g）.TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆的预处理效果强于TiO₂/UV/氧化剂体系,TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆酶解后产生的w（还原糖）最高,达到356.40 mg/g.TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆成分分析显示,木质素去除率为15.52%.FE-SEM（场发射扫描电镜）、FT-IR（红外光谱）及PXRD（X-射线粉末衍射）等表征分析结果表明,TiO₂/UV/O₃体系预处理能够对稻秆结构进行破坏.研究显示,TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆进行预处理能够有效提高酶解效率.      

沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒根际微生物群落结构的影响

生物农药的使用极大地减少了对环境的污染,探究生物农药对致病菌的细菌多样性及群落分布将为后续研究生物农药对致病菌的微生态调控提供理论依据.本研究运用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析比较辣椒健康植株与疫病发病植株根际土壤微生物多样性,以及研究沼泽红假单胞菌PSB06对植株根际土壤的微生物多样性影响,探究沼泽红假单胞菌PSB06对辣椒疫病的微生态调控机制.结果显示,在第7 d和第14 d的来自同一处理的根际土壤细菌群落多样性变化没有显著差异,辣椒疫病发病植株根际土壤微生物多样性均小于健康植株根际土壤微生物多样性且喷洒沼泽红假单胞菌PSB06发酵液的土样微生物多样性最高;辣椒疫病发病植株根际土壤中放线菌丰度均小于健康植株且喷洒沼泽红假单胞菌菌剂PSB06的土壤中放线菌的丰度最高.辣椒发病植株与健康植株根际土壤中微生物多样性存在显著差异.施用沼泽红假单胞菌可以改善土壤微生物区系,提高土壤微生物群落丰富性以及土壤中放线菌所占的丰度.     

盐度对SBR处理垃圾渗滤液污泥胞外聚合物及污泥特性的影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理垃圾渗滤液,以投加Na Cl固体的方式改变体系盐度,考察盐度变化对SBR运行过程中污泥胞外聚合物(EPS)及污泥特性的影响。结果表明:盐度的增加(5~15 g/L)对SBR去除COD效果的影响不显著,而对氨氮的去除率则从92%下降至50%;污泥松散型胞外聚合物(LB-EPS)的含量从13.26 mg/g增加至31.75 mg/g,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)从19.12 mg/g增至25.75 mg/g。对LB-EPS、TB-EPS中蛋白质(PN)与多糖(PS)进行分析可知,两类EPS中的PN与PS含量均随盐度的增加而增加,但PS的增加量大于PN。进一步将EPS含量的变化与污泥的相关特性进行分析发现,污泥体积指数(SVI)总体上随着EPS含量的增加而增加,污泥的疏水性呈现下降趋势。此外,还发现污泥的Zeta电位受到EPS与盐度的共同影响,呈现先负向减小后增大的趋势,污泥絮体结构随着盐度的增加更为松散。     

纯氧曝气活性污泥的EPS和SMP的规律研究

研究了两种典型负荷下(低负荷:F/M为0.05 kg/kg(以每kg污泥中有机物的质量计,下同),高负荷:F/M为0.25 kg/kg)纯氧曝气序批式活性污泥法处理废水时活性污泥胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)的变化情况,结果表明:控制曝气量为15 L/h,当F/M为0.05 kg/kg时,纯氧曝气使得出水SMP低于空气曝气。与空气曝气相比,纯氧曝气可减少EPS的产生。SMP随着EPS含量的增加而增加,两者呈显著的正相关(r=0.947)。     

活性污泥胞外聚合物的组成与结构特点及环境行为

在活性污泥处理系统中,微生物大多以污泥絮体的形式悬浮在水中。胞外聚合物(EPS)作为污泥絮体的重要组成部分,以其独特的聚合结构和化学组成,在污水生物处理系统中起到重要作用。为了更好的描述EPS的环境行为,文章综合了近年来国内外相关的研究成果,首先分析了EPS的来源、化学组成及结构分布,得出EPS中包含蛋白质、多糖、腐殖酸、核酸、糖醛酸及脂类大分子等化学物质,其中蛋白质和多糖之和占总有机物含量的70%~80%;在结构上,EPS分为SB-EPS、LB-EPS和TB-EPS,三者与细胞结合的紧密程度递增,其中所含化学成分比例的不同将使其具有不同的理化特性。其次,文章对EPS的理化特征对污水处理系统的影响,如对系统中微生物降解特性的影响、磷和重金属的吸附等进行了讨论,并总结了EPS中相关的官能团对上述环境行为的贡献。同时,文章还论述了EPS中官能团的亲疏水特性及化学成分对污泥絮体的脱水性、絮凝沉降性能的影响。