Phylogenetic diversity of NO reductases,new tools for nor monitoring,and insights into N2O production in natural and engineered environments

● 548 representative nor genes were collected to create complete phylogenetic trees. ● The distribution of nor and nod genes were detected in 18 different phyla. ● The most conserved amino acids in NOR were located adjacent to the active site. ● nor-universal and Clade-specific primers were designed, suggested, and tested. Nitric oxide reductases (NORs) have a central role in denitrification, detoxification of nitric oxide (NO) in host-pathogen interactions, and NO-mediated cell-cell signaling. In this study, we focus on the phylogeny and detection of qNOR and cNOR genes because of their nucleotide sequence similarity and evolutionary relatedness to cytochrome oxidases, their key role in denitrification, and their abundance in natural, agricultural, and wastewater ecosystems. We also include nitric oxide dismutase (NOD) due to its similarity to qNOR. Using 548 nor sequences from publicly accessible databases and sequenced isolates from N₂O-producing bioreactors, we constructed phylogenetic trees for 289 qnor/nod genes and 259 cnorB genes. These trees contain evidence of horizontal gene transfer and gene duplication, with 13.4% of the sequenced strains containing two or more nor genes. By aligning amino acid sequences for qnor + cnor, qnor, and cnor, we identified four highly conserved regions for NOR and NOD, including two highly conserved histidine residues at the active site for qNOR and cNOR. Extending this approach, we identified conserved sequences for: 1) all nor (nor-universal); 2) all qnor (qnor-universal) and all cnor (cnor-universal); 3) qnor of Comamonadaceae; 4) Clade-specific sequences; and 5) nod of Candidatus Methylomirabilis oxyfera. Examples of primer performance were confirmed experimentally.     

施用不同尿素对稻季不同层次土壤溶液中氮形态的影响

在太湖地区乌栅土上,利用大型原状土柱比较研究了不同尿素品种、施肥量(0、普通尿素150、300和包膜尿素100、150 kg·hm-2,以N计算)处理对稻季不同层次(30、65、80 cm)土壤氮素动态变化的影响.结果表明:所有处理渗漏水中NO3--N质量浓度均低于饮用水标准,常规施肥未显著增加氮的淋溶损失;各处理在不同层次土壤均发生反硝化作用;包膜尿素促进土壤反硝化强度,在65 cm和80 cm处尤为明显.施用包膜尿素可能增强浅层地下水的反硝化作用而降低水体NO3--N质量浓度.其影响机理及在对其它类型土壤上氮素淋失和反硝化的影响,值得进一步研究.     

一体化膜生物反应器处理低C/N污水试验研究

研究一体化连续流间歇曝气膜生物反应器(IMBR)处理低C/N城市污水的工艺效能。试验结果表明:反应器在曝气2 h、搅拌2 h的运行模式下,对COD、NH4+-N、TN和SS的平均去除率分别达到了87%,83.4%,75.4%和97.81%,各出水质量浓度平均值分别为17.5,4.59,7.63和2 mg/L,出水水质达到了GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准。     

四川桤柏混交林土壤N2O排放的实测与模拟

采用静态箱-气相色谱法对川中丘陵区桤柏混交林土壤N2O排放进行了连续两年的测定.通过与Forest-DNDC模型模拟进行对比分析,结果表明,模型能够较好地模拟林地土壤N2O排放.2005和2006年模型模拟的土壤N2O年平均排放速率为15.02,14.03mg/(m2×h),分别为实际观测值的85.7%和87.5%.2005和2006年的实际观测值与模型模拟值之间差异均不显著(P>0.05),模拟有效系数分别为0.56和0.51.以2005年降雨量和气温为基准利用模型进行情景分析,结果表明,本地区降雨量在±30%范围内变化时,林地土壤N2O排放量的变化幅度不超过25%;气温在±3℃范围内变化时,林地土壤N2O排放量的变化幅度不超过10%.     

不同C/N值下亚硝酸盐氧化菌和异养菌混合体系的微生物多样性

采用PCR-RFLP技术研究了不同C/N比下亚硝酸盐氧化菌及异养菌混合体系的微牛物多样性,并探讨了微生物菌群结构与其功能(硝化件能)的关系.C/N=0时,混合体系主要由自养菌和寡营养菌(85.1%)组成,包括亚硝酸盐氧化菌(NOB)、拟杆菌门、α-变形菌纲、浮霉菌门和绿色非硫细菌中的一些菌株.C/N=0.44时,混合体系中的自养菌减少,异养菌(主要是γ-变形菌纲的成员)大量出现.C/N=8.82时,γ-变形菌纲的菌株尤其是反硝化菌Pseudomonas sp.占主导(93.8%),与此同时,随着C/N升高,该混合体系的硝化性能也由专一的亚硝酸盐氧化过程转变为同时硝化反硝化过程.微生物菌群结构的转变较好地解释了其硝化性能的改变.本研究揭示了微生物菌群结构与其功能的内在联系,同时表明PCR-RFLP技术与化学分析相结合是研究微生物菌群结构与功能的有力工具.图3表2参13     

苯基周位酸生产废水处理试验研究

采用CHA－111大孔吸附树脂对苯基周位酸生产过程排放的汽提苯胺盐析废水和苯基周位酸酸析母液进行处理试验,效果良好。汽提苯胺盐析废水苯胺质量浓度＞1600mg／L,经树脂吸附处理后苯胺质量浓度＜2mg／L,苯胺去除率＞99．9％,COD去除率＞97％,树脂工作吸附量达120g／L,脱附率＞98％;苯基周位酸酸析母液经树脂吸附、混凝沉淀处理后,苯基周位酸质量浓度＜190mg／L,苯基周位酸去除率为94．8％,COD去除率为94．3％,氨基值去除率为80％,脱附率＞99％。     

种植密度和降水对冬小麦田N2O排放的影响

为研究种植密度对农田N2O排放的影响和探讨N₂O排放季节性波动的原因,于1999～2000年小麦生长季在南京市郊江宁县进行了不同播种量(0、90、180和270kg/hm²)的大田试验.观测分析结果表明:在相同的气象条件和田间管理下,播种～越冬阶段的N₂O排放不受播种量的影响,返青～成熟阶段的N₂O排放通量与播种量成正比.裸地条件下的N₂O排放与播量为90kg/hm²下的排放无明显差异.造成该生长季内N₂O排放季节性波动的主要原因是降水,返青～成熟阶段的N₂O排放通量随观测日前6d的加权平均降水量呈指数增加.     

应急监测水中N-甲基哌嗪的气相色谱法

采用气相色谱直接进样法测定了水中N-甲基哌嗪,在3min内完成整个分析过程。直接进水样经毛细管柱分离水中的N-甲基哌嗪,用GC/FID测定,以保留时间定性,峰高定量。在浓度范围为8.44～80.32mg/L时,相对标准偏差为1.8%～2.9%,标准偏差为0.19～1.5mg/L。样品加标回收率为81%。标准曲线的相关系数为0.9992。检出限为0.08mg/L。      

N，N－二甲基甲酰胺在血液中代谢物S－（N－甲基氨基甲酰）谷胱甘肽的气质联用方法

根据先将ＳＭＧ转化为乙基、Ｎ－甲基氨基酸盐（ＥＭＣ），然后以气相色谱－质谱联用手段测定所产生的ＥＭＣ的原理，发展出一种定量检测大鼠血清中ＳＭＧ及其他Ｎ－甲基氨基甲酸硫酯类物质的分析方法．方法采用人工合成的ＳＭＧ和ＥＭＣ进行标定，每次测定需要样品量为０．５ｍＬ，方法的合理检出极限为ｃ（ＳＭＧ）＝１０μｍｏｌ／Ｌ．     

碳氮比对分段进水生物脱氮的影响

探讨了6组不同的碳氮比(C/N)对分段进水生物脱氮工艺中进水流量分配、每一段中缺氧区好氧区容积比以及脱氮效率的影响.将进水总氮浓度恒定为42mg/L(凯氏氮浓度为40mg/L),以比较出水总氮浓度.结果表明,在一定C/N条件下,通过调整进水流量分配和每一段缺氧区与好氧区容积比可达到高于95%的总氮去除率.同时污泥体积指数也会随着进水流量分配系数的升高而增大.出水总氮浓度主要是由进水流量分配所决定,每一段中缺氧区好氧区的容积比影响不大.