生物除磷生化代谢模型的研究进展

阐述了在生物除磷过程中生化代谢模型的建立与发展,分别介绍了早期的Comeau/Wentzel模型和Mino模型,在生物除磷代谢模型发展上有重要意义的Smolder模型和Delft模型,以及目前较被关注的反硝化除磷模型和国际水协(IWA)提出的ASM2和ASM2D模型.从而提出将生物除磷模型同化学除磷模型相结合,与在线监测技术发展融合,并且在模型中加入更多的环境因素将是生化除磷模型的主要发展方向.     

降解喹啉的假单胞菌BW003菌株的分离、鉴定和降解特性

从焦化废水活性污泥中分离出1株能利用喹啉作为唯一碳、氮源及能源的高效降解菌,16S rRNA鉴定为Pseudomonas sp..降解试验表明,菌株能将192～911 mg/L的喹啉在3～8 h内有效地降解,去除率均在96％～98％.最适降解温度为30℃,最适降解初始pH值为8.0.跟踪分析降解中间产物发现：在整个降解过程中,至少有43％的喹啉转化为2-羟基喹啉,其后有0.69％的2-羟基喹啉转化为2,8-二羟基喹啉,随后再转化为8-羟基香豆素;另外,至少有48％的喹啉中氮直接转化为氨氮,且外加碳源能促进氨氮的进一步转化,控制好碳氮比将能有效去除喹啉及其转化的各种污染物.     

水位梯度对小叶章湿地土壤微生物活性的影响

通过3 a野外控制试验,研究了不同水位梯度(-10~30 cm)条件下,小叶章湿地植物地上生物量和0~15 cm以及15~50 cm土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、微生物商(Cmic/Corg)、代谢商(qCO2)的变化规律.结果表明,不同水位条件下植物地上生物量差异显著(p0.05),积水水位10 cm的植物地上生物量最高,且积水水位0~20 cm保持较高的生产力;积水水位变化对土壤TOC、MBC、BR、Cmic/Corg、qCO2影响显著(p0.05).土壤TOC和BR对积水水位变化的响应趋势一致,0~15 cm土壤TOC和BR在零积水水位最高;15~50 cm土壤TOC和BR随着积水水位的升高而降低,与土壤MBC和Cmic/Corg的变化趋势相同,其中MBC变化最为明显;而qCO2随着积水水位的增加而增大.随着积水水位的增加,土壤微生物群落发生改变和土壤微生物活性降低,其中积水水位30 cm的土壤微生物活性最低,对有机碳的累积与分解过程产生影响.     

C/N对污泥厌氧发酵产酸类型及代谢途径的影响

研究了污泥的初始C/N对污泥发酵产酸类型的影响及产酸代谢途径.初始C/N在12时,形成的是乙酸型发酵类型;当初始C/N在56左右,可实现丙酸型发酵类型;而当C/N处于156时,则形成丁酸型发酵.不同发酵产酸类型的形成是由优势产酸菌群的改变导致的.末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)微生物种群的结果表明,构成乙酸型发酵类型的主要优势菌群为消化链球菌属;而丙酸型发酵类型中的优势菌群则为丙酸杆菌属;梭菌属则是丁酸型发酵类型中的优势产酸功能菌.有机酸代谢途径中关键酶活性检测结果表明,在低C/N条件下,乙酸的累积主要是通过氨基酸之间的Stickland反应形成,而随着C/N值的增大,导致丙酸和丁酸累积的主要代谢途径转变为糖酵解的丙酮酸途径.     

Biodegradation of 2-naphthol and its metabolites by coupling Aspergillus niger with Bacillus subtilis

To explore biodegradation of 2-naphthol and its metabolites accumulated in wastewater treatment, a series of bio-degradation experiments were conducted. Two main metabolites of 2-naphthol, 1,2-naphthalene-diol and 1,2-naphthoquinone, were identified by high-performance liquid chromatography with standards. Combining fungus Aspergillus niger with bacterium Bacillus subtilis in the treatment enhanced 2-naphthol degradation e ciency, lowered the accumulation of the two toxic metabolites. There were two main phases during the degradation process by the kinetic analysis: 2-naphthol was first partly degraded by the fungus, producing labile and easily accumulated metabolites, and then the metabolites were mainly degraded by the bacterium, attested by the degradation processes of 1,2-naphthalene-diol and 1,2-naphthoquinone as sole source of carbon and energy. Sodium succinate, as a co-metabolic substrate, was the most suitable compound for the continuous degradation. The optimum concentration of 2-naphthol was 50 mg/L. The overall 2-naphthol degradation rate was 92%, and the CODCr removal rate was 80% on day 10. These results indicated that high degradation rate of 2-naphthol should not be considered as the sole desirable criterion for the bioremediation of 2-naphtholcontaminated soils/wastewater.     

Coupling of zero valent iron and biobarriers for remediation of trichloroethylene in groundwater

This study attempted to construct a three series barrier system to treat high concentrations of trichloroethylene (TCE; 500 mg/L) in synthetic groundwater. The system consisted of three reactive barriers using iron fillings as an iron-based barrier in the first column, sugarcane bagasse mixed with anaerobic sludge as an anaerobic barrier in the second column, and a biofilm coated on oxygen carbon inducer releasing material as an aerobic barrier in the third column. In order to evaluate the extent of removal of TCE and its metabolites in the aquifer down gradient of the barrier system, a fourth column filled with sand was applied. Residence time of the system was investigated by a bromide tracer test. The results showed that residence time in the column system of the control set and experimental set were 23.62 and 29.99 days, respectively. The e ciency of the three series barrier system in removing TCE was approximately 84% in which the removal e ciency of TCE by the iron filling barrier, anaerobic barrier and aerobic barrier were 42%, 16% and 25%, respectively. cis-Dichloroethylene (cis-DCE), vinyl chloride (VC), ethylene and chloride ions were observed as metabolites following TCE degradation. The presence of chloride ions in the e uent from the column system indicated the degradation of TCE. However, cis-DCE and VC were not fully degraded by the proposed barrier system which suggested that another remediation technology after the barrier treatment such as air sparging and adsorption by activated carbon should be conducted.     

植被类型对黄土高原露采矿山复垦土壤碳循环功能基因的影响

植被恢复可有效地改善矿区生态环境,提升生态服务功能,促进生态系统固碳增汇.但目前矿区植被恢复影响土壤碳循环相关功能基因的机制尚缺乏深入研究.为此,采集黄土高原黑岱沟露天矿排土场复垦区草地(GL)、灌丛(BL)、针叶林(CF)、阔叶林(BF)和针阔混交林(MF)共25个表层土壤样品,利用实时荧光定量PCR技术测定土壤碳循环功能基因绝对丰度,探究不同植被类型对土壤碳循环相关功能基因的影响及内在机制.结果表明：(1)不同植被类型对矿区复垦土壤化学性质和碳循环相关功能基因丰度影响差异显著(P<0.05),GL和BL对土壤有机碳、全氮和硝态氮的积累显著优于CF(P<0.05);(2)所有碳固定基因中rbcL、acsA和mct的丰度最高,BF土壤中碳循环相关功能基因丰度高于其它类型,与BF土壤中的铵态氮和BG酶活性较高及易氧化有机碳和脲酶活性较低密切相关.碳降解和甲烷代谢功能基因丰度与铵态氮和BG酶活性呈显著的正相关,与有机碳、全氮、易氧化有机碳、硝态氮和脲酶活性呈显著的负相关(P<0.05);(3)不同植被可直接影响土壤BG酶活性或影响土壤硝态氮含量从而间接作用于BG酶活性,从...     

碳中和VS水体甲烷超量释放/甲烷悖论

碳中和目前已成为国际共识,亦是我国政府的政治承诺.实现碳中和目标无疑需要人为努力,但自然界还存在着一些仍未完全被认知但又不可小觑的碳排放源.例如,地表水体中在常规水底沉积物厌氧产甲烷（CH₄）现象之外还存在着一种非常规CH₄释放现象（甲烷悖论）,且这种非常规CH₄释放量在某些地区甚至超过化石燃料使用、汽车尾气排放、管道泄漏等温室气体排放量总和.如果这种现象变得普遍,则有可能形成在21世纪中叶虽可实现碳中和目标,但在世纪末却难以完成控温<2℃的尴尬局面.因此,有必要了解甲烷悖论现象及过程机制,高度警惕甲烷悖论现象下的CH₄超量释放现象,而不仅仅是以完成碳中和作为唯一目标.基于碳中和目的,首先简述水体底泥常规甲烷生成途径,并由此引出水体甲烷超量释放现象,即甲烷悖论.其次,综述现有甲烷悖论过程机理研究,揭示表层有氧水体过量释放甲烷现象的实质.最后,分析调控甲烷悖论有可能适用的技术策略.     

浮床水芹不同生长阶段水体活性物质代谢组学分析

为解析浮床水芹在不同生长阶段种植水中活性代谢物特征与差异,揭示水芹化感作用与环境微生物互作机制,对水芹种植水中代谢物进行定性定量研究十分必要.该研究利用非靶向代谢组学技术,采用LC-ESI-MS分析方法对水芹繁殖期、幼苗期、成熟期3阶段种植水中代谢物进行检测,结合多元统计和单变量统计方法筛选出主要代谢物和显著差异代谢物,并对环境修复相关代谢物进行了相关性分析.结果表明:①在不同生长阶段水芹种植水中共检测到306种代谢物,13种代谢物在各时期种植水中的相对含量均超过1%,其中包括甜菜碱、硬脂酸和芥酸酰胺等参与植物抗冻、化感作用和反硝化细菌富集过程的重要代谢物.②共112种代谢物在不同时期种植水中存在显著差异,化感作用代谢物硬脂酸和植物-根际微生物互作代谢物D-（-）-奎宁酸在各时期间均为显著差异代谢物.③相关性分析发现,硬脂酸、壬二酸、肉豆蔻酸、儿茶酚、3,5-二羟基苯甲酸、阿魏酸、水杨酸、咖啡酸和苯甲酸9种化感物质含量之间具有高度相关性（r>0.6,P < 0.01）,且在水芹幼苗期相对含量最高.研究显示,水芹种植水中存在至少23种环境修复相关代谢物,其中9种化感物质可能存在协同作用,幼苗期水芹更适于水芹提取物抑藻剂开发.      

枯萎期芦苇收割时间对湿地脱氮效果及根系呼吸代谢的影响

冬季植物枯萎会影响湿地的脱氮效果,而收割是湿地植物最主要的管理措施之一.为探讨亚热带地区芦苇不同收割时间对冬季湿地的脱氮效果和湿地植物功能的影响,运用水平潜流湿地开展了2年〔第1年（2017年7月—2018年3月）进水ρ（TN）为17.60~34.65 mg/L,第2年（2018年8月—2019年4月）进水ρ（TN）为3.16~10.03 mg/L〕不同收割时间（W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割）试验,以研究枯萎期湿地脱氮效果和芦苇根系呼吸代谢特征对收割时间的响应.结果表明:①2年试验均表现为收割后湿地脱氮效果降低,与枯萎前和枯萎中期收割相比,枯萎末期收割对湿地TN和NH₄+-N的去除率降低程度较小.②进水ρ（TN）较高的年份,枯萎前收割显著增强芦苇冬季的根系活力以及己糖激酶（HK）、丙酮酸激酶（PK）、磷酸果糖激酶（PFK）活性,湿地氮去除率的变化整体上由异柠檬酸脱氢酶（ICDH）和HK活性主导;进水ρ（TN）较低的年份,收割处理对根系活力以及HK、PK、PFK活性的影响不大,但HK活性对湿地氮去除率的影响最大.③2年试验的收割处理均降低了根系ICDH和细胞色素氧化酶（COX）活性,但枯萎末期收割对其影响程度相对较小.研究显示,冬季湿地脱氮效果与根系呼吸代谢特征存在一定相关性,枯萎末期收割芦苇对湿地脱氮效果和根系呼吸代谢的影响较小.