纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

闽江口互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽沉积物硝化-反硝化作用的影响

2014年4、7、10月和2015年1月在闽江口鳝鱼滩湿地选择未被入侵的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草(Spartina alterniflora)入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨互花米草入侵序列下湿地沉积物硝化-反硝化变化规律.结果表明:在互花米草入侵序列中,湿地沉积物硝化速率为0.19~1.66μmol·m~(-2)·h~(-1),反硝化速率为12.41~27.19μmol·m~(-2)·h~(-1).沉积物硝化-反硝化作用存在明显的季节变化,硝化速率表现为夏季春季秋季冬季,反硝化速率表现为夏季秋季冬季春季;入侵不同状态下,沉积物硝化速率表现为BCA,反硝化速率表现为CBA.互花米草入侵提高了沉积物-水界面N_2O交换通量.互花米草入侵引起的沉积物pH、NH_4~+-N、含水量、容重和电导率等理化性质的改变是导致不同入侵阶段沉积物硝化-反硝化速率以及N_2O释放差异的重要原因.     

低温条件IASBR处理养猪沼液脱氮性能研究

以实际养猪沼液为研究对象,考察分步进水间歇曝气序批式生物反应器(IASBR)在低温条件下的脱氮性能.结果表明:IASBR反应器的硝化性能临界水温为10℃,水温低于10℃时硝化性能急剧下降,水温10℃以上时氨氮去除率达到90%以上,且水温15℃以上氨氮负荷极限可达到0.30 kg·m~(-3)·d~(-1);低碳氮比(COD/TN)1.7±0.3条件下,反硝化性能临界水温为20℃,20℃以上时TN去除率可保持在80%以上,最高达90%,20℃以下时脱氮效率明显降低,出现亚硝态氮积累现象.此外,IASBR反应器脱氮除磷效率高,温度对TOC和TP去除率的影响不敏感.不排泥条件下,进水COD/TN为3.1±0.4时,TN去除率高达90%以上,TOC和TP去除率分别高达83.6%±3.9%和58.5%±17.8%;随后COD/TN降低至1.7±0.3后,TN去除率仍高达80%以上,TOC和TP去除率仅略有降低分别为77.3%±4.6%、53.1%±10.1%.     

基于ANN的土壤重金属分布和污染评价研究

农田土壤重金属污染与备受关注的农产品安全问题有密切联系,因此对其进行研究意义重大。以江苏省南通市为研究区,利用采样点实测数据,借助神经网络模型(ANN)并结合3S技术对问题进行研究,从而对土壤重金属的空间动态分布进行描述,并对各个空间位点重金属的污染状况进行评价。结果表明,神经网络模型能够智能地学习各个样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系和预先设计好的分类评价模式,并能够稳健地对各个空间插值点处的重金属含量和各个位点的重金属污染状况进行预测和评价。结论显示,南通市大部分农田土壤重金属污染较轻,但也存在局部地区的严重污染。结论与实际情况相符,表明神经网络模型可以为农田土壤重金属的研究提供一个新的思路和方法。     

长江口滨岸潮滩无齿相手蟹体内重金属元素的时空分布及其在环境监测中的指示作用

对长江口滨岸带无齿相手蟹体内的重金属元素分析表明:无齿相手蟹体内的Zn、Cr、Ni三种元素季节分布的总体趋势是夏季>春季>秋季。无齿相手蟹对重金属元素的累积也存在着地点间的差异。青龙港、浒浦两地的无齿相手蟹对Cu、Pb、Cr、Ni的累积量都很高,东海农场和崇明东滩的无齿相手蟹对Zn的累积量较高。对无齿相手蟹、沉积物、悬浮颗粒物中的重金属含量分析表明,无齿相手蟹对重金属Cu有一定的富集能力,适于做长江口滨岸带Cu的指示生物。     

Isolation, characterization and phylogenetic analysis of a bacterial strain capable of degrading acetamiprid

An aerobic bacterium, capable of degrading the new chloronicotine pesticide acetamiprid, was isolated from the sludge of pesticide factory after successive enrichment cultures and named strain FH2 which is a Gram-negative, rod-shaped, obligate aerobic org     

浮游动物DNA宏条形码标志基因比较研究

DNA宏条形码技术作为一种新型生物监测方法,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游动物DNA宏条形码监测仍在发展阶段,需要首先对其(采样方法、引物选择和数据分析等)进行标准化和调整,然后才能用于常规流域生态监测。其中,如何选择合适的PCR扩增引物是DNA宏条形码生物监测标准化的关键问题之一。本研究比较了COI、18SV9和16S通用引物在浮游动物DNA宏条形码监测中的差异,为初步建立规范化的浮游动物DNA宏条形码监测方法提供技术支撑。结果表明,16S引物对浮游动物具有更好的特异性,其产生的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)有88.1%属于浮游动物。虽然18SV9引物具有更高的物种覆盖度,不仅能扩增出浮游动物,还能扩增出大量藻类和真菌,但其物种识别敏感性较差,不适合浮游动物物种水平多样性监测。COI引物的浮游动物物种特异性、物种覆盖度和物种识别敏感性都适中,检出的浮游动物物种数量高于18SV9引物和16S引物,更加适合浮游动物DNA宏条形码监测。     

Validation of Bacteroidales-based microbial source tracking markers for pig fecal pollution and their application in two rivers of North China

• Pig feces is the predominant excrement produced by animal husbandry in China. • The PF, Pig-1-Bac^TaqMan, and Pig-2-Bac^TaqMan MST assays showed better performance. • The pig-specific MST assays can contribute to managing the pig fecal pollution. In China, pig feces is the predominant source of excrement produced by animal husbandry. Improper use or direct discharge of pig feces can result in contamination of natural water systems. Microbial source tracking (MST) technology can identify the sources of fecal pollution in environmental water, and contribute to the management of pig fecal pollution by local environmental protection agencies. However, the accuracy of such assays can be context-dependent, and they have not been comprehensively evaluated under Chinese conditions. We aimed to compare the performance of five previously reported pig-specific MST assays (PF, Pig-Bac1^SYBR, Pig-Bac2^SYBR, Pig-1-Bac^TaqMan, and Pig-2-Bac^TaqMan, which are based on Bacteroidales 16S rRNA gene markers) and apply them in two rivers of North China. We collected a total of 173 fecal samples from pigs, cows, goats, chickens, humans, and horses across China. The PF assay optimized in this study showed outstanding qualitative performance and achieved 100% specificity and sensitivity. However, the two SYBR green qPCR assays (Pig-Bac1^SYBR and Pig-Bac2^SYBR) cross-reacted with most non-pig fecal samples. In contrast, both the Pig-1-Bac^TaqMan and Pig-2-Bac^TaqMan assays gave 100% specificity and sensitivity. Of these, the Pig-2-Bac^TaqMan assay showed higher reproducibility. Our results regarding the specificity of these pig-specific MST assays differ from those reported in Thailand, Japan, and America. Using the PF and Pig-2-Bac^TaqMan assays, a field test comparing the levels of pig fecal pollution in rivers near a pig farm before and after comprehensive environmental pollution governance indicated that pig fecal pollution was effectively controlled at this location.     

二苯并噻吩降解菌筛选及16S rDNA序列分析

以DBT(dibenzothiophene,二苯并噻吩)为模型化合物,分离得到了一株能降解DBT的微生物HB2,应用HPLC对其脱硫特性进行了检测。应用PCR技术克隆到16SrDNA片段,核苷酸序列分析结果表明,该菌的16SrDNA全序列与假单胞菌存在98%的同源性,初步确定该菌在微生物系统发育学上的地位。     

一株反硝化菌的分离鉴定和系统发育分析

从反硝化反应器中分离到一株异养型兼氧反硝化细菌,命名为菌株JIN1,分离菌株为革兰氏染色阴性杆状。茵落颜色为乳白色。该菌株能以硝酸钠为唯一氮源进行反硝化作用并产生亚硝酸。部分长度的16SrDNA序列分析表明,分离菌株JIN1与Aquaspirillum菌具有99%相似,与Microvirgulaaerodenitrificans菌具有99%相似。其生化性状与Aquaspirillum菌不相符。系统发育学分析表明菌株JIN1与Microvirgulaaerodenitrificans菌关系最近。故确认菌株JIN1属Microvirgulaaerodenitrificans菌。