人工芦苇湿地氨氮污染物去除及氨氧化菌群落多样性分析

对不同质量浓度的NH3-N在水平潜流人工湿地内的去除过程进行考察,并且对比分析了去除率和硝化强度,利用PCR-DGGE技术研究了ρ(NH3-N)及植物种植等因素对人工湿地中AOB(氨氧化细菌)群落结构的影响.结果表明:在水力停留时间为2.5 d的情况下,模拟低污染水ρ(NH3-N)分别为0.6~0.7和4.5~5.0 mg/L时,芦苇湿地对TN的去除率分别为81.9%和62.2%.较高的ρ(NH3-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性.系统运行50 d时,处理高ρ(NH3-N)和低ρ(NH3-N)低污染水的芦苇湿地的硝化强度分别为0.164和0.103 mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90 d时)分别为2.32和1.75.处理高ρ(NH3-N)的低污染水时,空白湿地和芦苇湿地的硝化强度分别为0.082和0.164mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90 d时)从1.95增至2.32.     

Experimental study using the dilution incubation method to assess water biostability

Water biostability is of particular concern to water supply as a major limiting factor for heterotrophic bacterial growth in water distribution systems. This study focused on bacterial growth dynamics in the series dilution of water samples with TOC（total organic carbon） values determined beforehand. The results showed that the specific growth rate of Pseudomonas fluorescens P17 varied dramatically and irregularly with TOC value when TOC concentrations were low enough during the initial periods of incubation under given conditions. According to this relationship between bacterial growth rate and TOC, a dilution incubation method was designed for the study of water biostability. With the method under a given condition, a turning-point TOC value was found at a relatively fixed point in the curve between bacterial growth rate and TOC of water sample, and the variation of growth rate had different characteristics below the turning-point TOC value relative to that over this value. A turning-point TOC value similarly existed in all experiments not only with tap water, but also with acetate and mixed solutions. And in the dilution incubation method study, the affections were analyzed by condition factors such as inoculum amount,incubation time and nature of the organic carbon source. In very low organic carbon water environments, the variation characteristics of bacterial growth rate will be useful to further understand the meaning of water biostability.     

臭氧和光合细菌联合修复景观水体的研究

研究了臭氧和光合细菌联合处理景观水体,结果表明,在控制水体pH值为7.5,按照1 L样品通臭氧25 min(每h产生1.5 g)后,在向其中加入4亿个光合细菌大约静置5 d,景观污水将得到较好的净化效果。根据目前的臭氧制取技术,每制取1 kg臭氧约耗电在20 kW·h,按照每分解1 kg COD需要3 kg的臭氧计算,则每处理1 kg COD需要28元左右。较高的运行费用也是这一技术未能大规模应用的主要因素之一。但是该实验利用臭氧和光合细菌联合处理景观水的方法每处理1 kg COD只需要16.5元左右,大大节约了成本,还提高了效率。因此通过臭氧和光合细菌联合处理技术,净化景观水体中的有机物污染和改善景观水体水质,既节约了成本,又达到了很好的效果。     

北京自备井水源内毒素污染及与其他水质参数的相关分析

本研究采集驻京部队14个自备井水源样品,采用动态浊度东方鲎试验定量检测内毒素活性,同时检测了细菌总数(流式细胞术法)、异养菌平板计数(HPC)、菌落总数(平板法)、总大肠菌群、颗粒物特征、浊度、溶解性有机碳(DOC)和UV254值,比较了内毒素与这些水质参数的相关性.结果表明自备井水源的总内毒素活性为0.15~13.20 EU·m L~(-1),其中游离态内毒素活性为0.10~5.29 EU·m L~(~(-1)),结合态内毒素活性为0.01~8.60 EU·m L~(-1).对于内毒素污染较严重的自备井水源来说,结合态内毒素所占比例明显高于游离态内毒素.总内毒素与其他水质参数关联顺序为细菌总数(流式细胞术法)(r=0.88)HPC(r=0.79)DOC(r=0.77)UV254(r=0.57)总大肠菌群(r=0.50)菌落总数-平板法(r=0.49)=浊度(r=0.49)颗粒物总数(r=0.41).结合态内毒素与其他水质参数关联顺序为细菌总数-流式细胞术法(r=0.81)HPC(r=0.66)总大肠菌群(r=0.65)浊度(r=0.62)颗粒物总数(r=0.58)菌落总数(平板法)(r=0.22).游离态内毒素与水中DOC、UV254的相关系数r分别为0.58和0.26,结果表明游离态内毒素与水中DOC的相关性较大,与UV254相关性很小.     

溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响

将水华鱼腥藻和溶藻细菌L7按不同比例接入优势种为拟柱胞藻的富营养化供试原水,观测藻类群落结构和拟柱孢藻藻丝长度,研究溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响。结果表明:溶藻细菌L7初始密度为9.45X10 7CFU/mL时,处理的拟柱孢藻细胞密度显著低于对照,实验开始8 d后,Shannon-Wiener指数分别由0.53和0.69升高至3.18和3.74,Pielou均匀度指数分别由0.09和0.12升高至0.73和0.82。在本研究条件下,高密度的溶藻细菌L7能够抑制优势种的生长,增加生物多样性和均匀度,具有调节藻类群落结构的作用。额外的水华鱼腥藻的加入,会对溶藻细菌L7调节藻类群落结构的作用强度产生干扰。     

一种高效氨氧化细菌扩大培养方法的研究

氨氧化细菌在生物脱氮中扮演重要的角色,它是短程硝化反硝化存在的必要条件,可以提高脱氮效率和节约能耗,具有很好的应用前景.实验针对本公司分离的一株氨氧化细菌CM-014,对其开展扩大培养的研究,提高其氨氮去除效率和生长速度.研究优化氨氧化细菌的培养条件;考察多级种子培养过程中不同移种阶段对扩大培养的影响;研究扩大培养过程中的菌体生长特性和分批补料培养等实验.研究结果表明,CM-014的最佳移种阶段为对数生长后期,优化培养条件为:温度33℃,pH值为7.5～8.0,溶解氧(D0)的质量浓度为1.5～3.0 mg/L时,在12 d后获得了40L的CM-014富集液,氨氧化活性为7.73 mg/(g·h),茵体质量浓度为0.301 g/L.     

畜禽粪便中多重耐药细菌及耐药基因的分布特征

为了解畜禽粪便中多重抗生素耐药细菌及耐药基因的污染特征,采用微生物培养的方法调查了鸡粪、猪粪中多重耐药细菌的数量,并挑取部分菌株进行16S rDNA鉴定和抗生素敏感性试验;进一步通过高通量测序技术解析多重耐药细菌的群落结构,利用高通量定量PCR对粪便中176种耐药基因的分布情况进行研究.结果表明,不同鸡粪、猪粪中对四环素、环丙沙星和庆大霉素同时耐药的多重耐药细菌比例在7.96%~12.40%;单菌株鉴定和群落结构分析均显示,可培养的多重耐药细菌主要集中在Escherichia(埃希氏杆菌属)、Acinetobacter(不动杆菌属)和Proteus(变形杆菌属)中.与未饲用抗生素的猪粪相比,猪粪样品中耐药基因的总富集倍数达到1.96×10~4~1.54×10~5倍,各类耐药基因的富集情况为:四环素类β-内酰胺类MLSB(大环内酯、林可酰胺和链阳性菌素B类)氨基糖苷类FCA(氟喹诺酮、喹诺酮、氟苯尼考、氯霉素和酰胺醇类)磺胺类万古霉素类.     

罗红霉素短期冲击对活性污泥中氨氧化微生物丰度和多样性的影响

本研究基于amo A基因,结合实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q PCR)和高通量测序技术研究罗红霉素(roxithromycin,ROX)短期冲击对活性污泥中氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)丰度和多样性的影响.本研究共设置10种ROX浓度,不同浓度的ROX对氨氧化作用的影响差异明显,环境浓度(0.3~30μg·L~(-1))与中等浓度(300μg·L~(-1)和3000μg·L~(-1))的ROX并未对氨氧化作用产生影响;较高浓度(5 000~12 000μg·L~(-1))的ROX对氨氧化作用产生明显的抑制作用.环境浓度和中等浓度的ROX刺激了AOA增长,而较高浓度的ROX导致AOA的丰度下降.此外,除了环境中的痕量浓度(0.3μg·L~(-1)),其余浓度的ROX均导致AOB丰度下降,且下降趋势比AOA显著,说明AOA对ROX的耐受性高于AOB.高通量测序结果表明,在ROX的选择压下,AOA的OTUs多样性减少,AOB的OTUs多样性增加;但3个样品中最主要的AOA Candidatus Nitrososphaera gargensis的相对丰度随ROX浓度增加而增多,最主要的AOB Nitrosomonas eutropha的相对丰度随ROX浓度增加而减少,这同样说明了AOA对ROX的耐受性高于AOB.冗余分析结果表明:AOA Ca.Nitrososphaera gargensis、Candidatus Nitrosoarchaeum koreensis和AOB Nitrosomonas oligotropha、Nitrosomonas watsonii、Nitrosomonas halophilus均与ROX浓度呈正相关.     

包埋氨氧化细菌短程硝化的高效稳定运行

为了提高包埋氨氧化细菌短程硝化的效率,富集培养氨氧化细菌(AOB)并固定化.富集培养阶段采用连续式运行方式,以游离氨(FA)为抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)生长的手段,并通过定时排泥方法使NOB逐渐从系统中淘洗出去.富集培养结束后以聚乙烯醇(PVA)为包埋材料,对筛选培养的氨氧化细菌进行固定化,反应器包埋填充率为8%.采用连续式运行方式,通过逐步增加氨氮负荷的方法提高氨氧化速率.最终在富集培养系统中实现了污泥比氨氧化速率(以NH_4~+-N/VSS计)2.028 g·(g·d)~(-1)的高表达和亚硝酸盐氮90%以上的高积累.通过对污泥富集培养前后细菌群落组成的高通量测序分析,结果表明,培养前原污泥多样性较大,具有硝化作用的Nitrosomonas仅有0.24%,Nitrospira有2.7%.富集培养后的活性污泥多样性明显变小,优势菌种为Nitrosomonas(18%),而Nitrospira仅剩0.02%;包埋固定化后,系统迅速实现了短程硝化,最终短程硝化的速率达到了50 mg·(L·h)~(-1),亚硝酸盐氮积累率稳定在90%以上.