Characterization of extracellular polymeric substances in the biofilms of typical bacteria by the sulfur K-edge XANES spectroscopy

A combined approach of physicochemical extraction and sulfur K-edge X-ray absorption near-edge structure（XANES） spectroscopy was applied to characterize the extracellular polymeric substances（EPS） of typical bacterial biofilms in this study. Physicochemical analysis showed variation of the contents of DNA,polysaccharide and protein in different fractions of EPS in different mediums. The sulfur K-edge XANES analysis yielded a variety of spectra.Spectral fitting of the XANES spectra utilizing a large set of model compounds showed that there was more reduced sulfur in both LB-EPS（loosely bound EPS） and TB-EPS（tightly bound EPS） of all the biofilms in LB medium than in R2 A medium. More oxidized sulfur was identified in LB-EPS than that in TB-EPS,suggesting different niches and physiological heterogeneity in the biofilms. Our results suggested that the sulfur K-edge XANES can be a useful tool to analyze the sulfur speciation in EPS of biofilms.     

茅尾海沉积物重金属空间分布特征与生态风险

于2010年1月在茅尾海采集了7个沉积物样品,分析了不同深度沉积物的基本理化性质及w(As)、w(Cd)、w(Cu)、w(Fe)、w(Hg)、w(Mn)、w(Ni)、w(Pb)和w(Zn),并采用潜在生态危害指数法进行了潜在生态风险分析.结果表明:这些元素的质量分数空间分布差异显著,总体上呈湾内大于湾外,其中w(Cd)和w(Hg)平均值分别为1.1、0.3 mg/kg,污染最为严重并有加重的趋势;Cd污染可能与周边农田磷肥使用及磷矿开采有关,而Hg污染可能主要是大量使用化石燃料所致.重金属(除As外)质量分数与w(OM)、w(Fe)和w(TN)密切相关,其中w(Cd)与w(TP)密切相关,说明生物和化学过程都显著影响这些元素的空间分布.w(Cu)、w(Hg)、w(Ni)、w(Pb)和w(Zn)之间呈极显著正相关(P0.01),说明这几种重金属可能具有同源性;而沉积物中w(Cd)与w(Zn)、w(Pb)、w(Ni)和w(Cu)均呈显著负相关(P0.05),暗示Cd的来源及生物地球化学过程与其他元素不同.该海域重金属潜在生态危害指数依次为CdHgPbZnCuAs,其中Cd与Hg属于中等生态危害;靠近茅岭江汇入区的采样点重金属潜在生态危害指数较高,属于中等生态危害,其余采样点的综合污染也已接近中等生态危害水平.     

真菌LP-20对金属矿土壤镉锌的固定化作用研究

采用真菌分离纯化的方法从某重金属污染土壤中筛选分离出一株能够耐受并吸附二价镉、锌离子(Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ))的真菌菌株LP-20。考察不同修复时间以及土壤p H值对固定化效率的影响。固定化效率以反应前后的镉锌有效态含量(利用TCLP提取液提取法测定)变化衡量。根据ITS(Internal transcribed spacer)r RNA基因测序结果,菌株LP-20属于Trichoderma spirale。LP-20对于Cd(Ⅱ)的固定效果普遍优于Zn(Ⅱ),并且对Cd(Ⅱ)的固定时间(10 d)少于对Zn(Ⅱ)的固定时间(20 d)。LP-20对于Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的固定作用的最适宜p H范围为3~5。发现能够对土壤中镉锌离子具有良好固定化效果的真菌菌株对于发展土壤重金属污染的原位无毒无害化治理技术具有重要的实际意义。     

胡敏酸改性膨润土钝化污染土壤Pb&Cd及机理

通过盆栽试验,探讨了胡敏酸改性膨润土对重金属铅、镉污染土壤的钝化效果及机理。结果表明,铅、镉污染土壤中施加胡敏酸改性膨润土能显著降低小白菜中Pb、Cd的含量,在添加Cd(3 mg/kg)/Pb(250 mg/kg)污染土壤和Cd(1 0 mg/kg)/Pb(5 00 mg/kg)污染土壤上小白菜地上部分Pb含量分别比对照降低19.08%和47.91%,Cd含量分别比对照降低9.79%和14.89%。土壤本身对添加的重金属Pb/Cd有一定的耐受力和自我净化能力,在添加重金属后,添加的Pb/Cd元素大部分直接转化为较为稳定的碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态。相关性分析显示小白菜的鲜重与小白菜Pb/Cd含量极显著负相关,进一步说明胡敏酸改性膨润土是通过提高小白菜的生物量,从而降低Pb/Cd在小白菜中的含量。     

南京市黑臭河流水体中细菌多样性的研究

以南京市城南河为研究对象,分别提取上中下游的水体样本,分析水质中的氮、磷、COD等水质指标,并利用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)分析了城南河不同位置的细菌多样性。结果表明:城南河水体中的平均总氮为30.06 mg/L,总磷为6.14 mg/L,COD为42.03 mg/L,均超过国家V类水质标准。结合外观,城南河属于严重污染的典型黑臭河流。DGGE分析的结果表明:城南河具有较高的细菌多样性,优势菌群主要是变形菌门和拟杆菌门2大类群,且不同取样点细菌种类差别不大。     

土壤pH对东南景天修复镉污染土壤的影响研究

东南景天是一种镉和锌的超积累植物,改变土壤p H能否有效提高其吸收镉的效率,需要进一步验证。采用盆栽实验研究不同土壤p H下东南景天吸收和积累Cd的差异以及对Ca Cl2提取有效态镉的影响。结果表明,降低土壤p H值显著提高了土壤镉的有效态含量。弱酸性土壤即p H接近5.5时东南景天生物量及累积镉的量最大,土壤镉去除率也最高,达6.6%。强酸性即当p H接近4时,虽然植物地上与地下镉含量均最高,但生物量最小,植物去除率较其他处理低。研究证实降低土壤p H是提高植物提取效率的有效办法,这为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供了科学依据。     

石油污染对海水中细菌数量和酶活性的影响

在实验室条件下,研究了不同浓度(0,0.05 mg/L,0.15 mg/L,0.45 mg/L和1.35 mg/L)的石油,对海水中细菌数量和酶活性在短期(96 h)和较长期(28 d)内的影响,结果表明:(1)海水中的细菌数量随着石油污染时间和浓度的不同,表现出不同的变化特征。可培养异养菌数在96 h内,所有实验组均呈现先升高后下降的趋势,其后低浓度实验组保持缓慢上升至7 d后数值维持稳定,但最高浓度组(1.35 mg/L)海水中的异养细菌数在7 d后明显下降,之后逐渐上升。实验持续28 d时,各组间差别不显著(P0.05)。在培养24 h时,各实验组细菌总数有明显增长,且随石油浓度增加而升高,随后其变化没有明显规律,但培养7 d后,较低浓度组细菌总数一直高于对照组,而高浓度组(1.35 mg/L)细菌总数一直低于对照组。(2)石油污染对海水中细菌脱氢酶和超氧化物歧化酶(SOD)具有诱导作用。细菌脱氢酶活性和SOD活性分别在培养72 h和24 h时显著升高,且随着石油浓度增加,其活性上升。经过长时间培养后,细菌酶活恢复正常,与对照组没有显著差别。     

不同浓度Cd~(2+)对酿酒酵母的毒害作用研究

以"模式生物"——酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为载体,通过测定酵母细胞的生物量、活细胞/死细胞的计数比值以及胞外聚合物(EPS)的含量,研究了不同浓度的Cd2+(Cd2+浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、8.0mg/L)对酿酒酵母的毒害作用。试验结果表明:当Cd2+浓度小于或等于0.1mg/L时,活细胞/死细胞的计数比值随着时间的推移分别降低了7.86和8.37,在0.5 mg/L、1.0 mg/L和2.0mg/L的Cd2+浓度下,活细胞/死细胞的计数比值则分别上升了3.35、5.64和0.89,8.0mg/L浓度的Cd2+则会完全抑制酵母细胞的增殖,活细胞/死细胞的计数比值波动在0.86~1.11之间;同时,随着Cd2+浓度的上升,酵母细胞的生物量会逐渐减少,0.1mg/L浓度的Cd2+对酵母细胞生物量无明显影响,0.5~8.0mg/L浓度的Cd2+可使酵母细胞生物量比不含Cd2+的培养基分别下降了7.01%、35.14%、59.89%和96.86%;此外,0.5 mg/L和1.0mg/L浓度的Cd2+能显著刺激酵母细胞分泌更多的EPS,增幅分别为20.26%和7.54%。上述结果表明酵母细胞在一定的Cd2+浓度下可以通过提高EPS的产量来抵御Cd2+对细胞的毒性作用。     

重金属抗性解磷细菌的磷溶解特性研究

从湖南省湘西州花垣县的铅锌矿表层土壤中,筛选出两株具有重金属抗性和解磷特性的细菌T PSB1和T PSB2.通过16S rRNA基因序列比对,分别鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和唐菖蒲伯克霍尔德菌(Burkholderia gladioli).T PSB1和T PSB2在含有难溶性无机磷液体培养基中,其上清液的可溶性磷含量最高分别达到了402.9 mg·L-1和589.9 mg·L-1;在难溶性有机磷固体和液体培养基中,固体平板上均出现解磷圈,而液体培养基上清液中,可溶性磷含量也分别达到了2.97 mg·L-1和4.69 mg·L-1.另外,两株细菌对重金属Zn2+的抗性最高,在其浓度为2000 mg·L-1固体和液体培养基条件下均可以生长,磷溶解浓度分别为114.8 mg·L-1和125.1 mg·L-1.而在含铬和铅的浓度为1 000 mg·L-1的液体培养基中,两株细菌同样表现出重金属抗性.在Pb2+浓度为1000 mg·L-1的液体培养基中,磷溶解浓度分别达到了57.9 mg·L-1和71.7 mg·L-1;而在Cr2+浓度为1000 mg·L-1的培养基中磷溶解浓度分别为60.1 mg·L-1和98.4 mg·L-1.     

DGGE及T-RFLP分析光照下电位对细菌群落的影响

电位和光照能影响生物电化学系统中产电光合微生物的富集和生长,为了明确电位对细菌多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)两种方法分析光照条件下电位对电极生物膜细菌群落多样性的影响,实验设置0、0.2、0.4、0.6 V(vs.Ag/AgCl)4个电位.结果表明,0.6 V(vs.Ag/AgCl)下电极生物膜细菌DGGE条带数量较其他处理明显降低,对条带的测序结果显示不同电位下电极生物膜细菌主要属于α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和梭菌纲(Clostridia).而0.2 V(vs.Ag/AgCl)处理下末端限制性片段(terminal restriction fragment,T-RF)的数量最高,片段数量随电压进一步升高呈现降低趋势.虽然DGGE和T-RFLP两种方法分析结果有一定差异,但都能反映电位对电极生物膜细菌群落多样性影响显著,高电位降低了细菌多样性.