光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的调控

为研究光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的影响,分析了不同光质下C. sorokiniana的生长情况,利用Illumina平台进行转录组测序.结果表明:红､蓝光是C. sorokiniana生长的有效光质,红､蓝光培养7d后藻细胞密度分别比白光对照组的高52.96%和61.11%.C. sorokiniana在不同光质下具有独特的生理特性,蓝光组Chl a､Chl b和Car最高,分别为(17.84±0.26), (8.39±0.19), (6.04±0.08) mg/L;红光培养7d后微藻的碳水化合物和脂质含量最高,分别达到了(115.60±1.81)μg/mg和(18.64±0.54)%.通过转录组测序分析,不同光质下C. sorokiniana的基因表达存在差异,红光下碳酸酐酶､乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的基因表达量较高,差异表达的基因大部分参与了脂肪酸合成和碳固定过程;蓝光下RubisCO酶的基因表达量最高且光合系统中富集的差异基因均上调表达,光合速率和碳固定速率最快;绿光下微藻大部分的基因表达量较低,新陈代谢潜能较差;白光下C. sorokiniana的TCA循环活跃,不利于储存碳水化合物和脂质.     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明：低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L⁻¹以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L⁻¹;在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L⁻¹以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L⁻¹。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明：第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

悬浮填料生物膜反应器细菌群落季相更替对处理效果的稳定作用

针对生物实验室污水处理难度高及其秋冬季节达标率低的问题,采用改进工艺的悬浮填料生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)进行连续处理,观察秋冬季节MBBR水质处理效果,利用高通量测序技术研究环境因子水温(Tw)、溶解氧(DO)、pH对生物膜细菌群落更替的影响以及主要微生物种群变化。结果表明,Tw由26 ℃下降到10 ℃期间,反应器COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N去除率仍然分别保持在75%、80%左右,MBBR出水稳定在一级A标准。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)是生物膜主要优势菌门,Tw的下降引起拟杆菌门的相对丰度显著升高。假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)在低Tw下成为优势菌属,动胶菌属(Zoogloea)相对丰度保持稳定。通过冗余分析(RDA)发现,DO与短波单胞菌属(Brevundimonas)、pH与脱氯单胞菌(Dechloromonas)、固氮弧菌属(Azoarcus)具有显著正相关性,Tw与假单胞菌属、黄杆菌属具有显著负相关性。MBBR结果揭示,细菌群落动态更替是MBBR出水水质仍然保持稳定的重要原因。     

454焦磷酸测序技术分析A+OSA污泥减量工艺真核生物特征

以缺氧-好氧(AO)工艺为参照,利用454焦磷酸测序技术研究了缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+ OSA)污泥减量工艺真核生物分布特征.实验结果表明,A+ OSA污泥减量工艺真核生物丰富度与多样性均低于AO参照工艺,两工艺主要真核生物门为环节动物门Annelida,纤毛虫门Intramacronucleata和SAR超类群(不等鞭毛生物Stramenopiles,囊泡虫Alveolates,有孔虫Rhizaria),Annelida及SAR相对含量在减量工艺中明显减低.纲水平分类结果表明,前口纲Prostomatea在减量工艺中消失,寡膜纲Oligohymenophorea在减量工艺贮泥池中成为优势真核生物.A+OSA污泥减量工艺贮泥池中选择性富集真核生物Oligohymenophorea表明微型生物捕食作用存在该工艺中,对减量工艺的污泥减量具有贡献.     

厌氧折流板反应器处理N,N-二甲基乙酰胺效能及其微生物群落特征

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)厌氧水解,降低废水碳氮比为预处理目标,采用厌氧折流板反应器(ABR),通过调节水力停留时间(HRT)、增加有机负荷(OLR),研究DMAC在ABR中的降解效能和反应器中微生物群落特征.结果表明,ABR的OLR在2.50～4.06 kg/(m3·d)时,DMAC平均降解率可达95％,CO...     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

膜电解氢自养MBBR反应器深度转化水中高氯酸盐

建立膜电解电化学氢自养MBBR反应器（移动床生物膜反应器）用于去除水中高氯酸盐,微生物利用阴极电解产生的氢气将高氯酸根还原为氯离子,而后氯离子在阳极发生氧化析氯反应生成活性氯进一步提升出水水质,从而实现高氯酸根的深度转化.利用该反应器研究了高氯酸根的转化过程及相关影响因素,结果表明：进水ClO₄^-浓度为（4.98±0.091）mg/L,维持HRT（水力停留时间）为4h,施加电流由6mA增加至15mA,反应器对高氯酸根的去除率由（39.75±2.09）%增加至（98.99±0.05）%,总出水活性氯浓度由（0.057±0.003）mg/L增加至（0.070±0.002）mg/L,pH值稳定在7.96~8.11,浊度较低为（0.89±0.27）NTU.进一步增大施加电流（20mA）,导致阴极室溶液pH值超过9.5,进而影响微生物活性,去除率急剧下降至（30.75±1.19）%.利用扫描电子显微镜（SEM）观察反应器内微生物形貌,发现反应器内微生物均附着于填料表面,以短杆菌为主,增殖缓慢.运用高通量测序技术对接种及运行第24d的微生物群落结构展开分析.结果显示,反应器运行过程中,菌群多样性下降,Thauera菌属为主要的氢自养还原优势菌属,其丰度达到8.25%.     

曝气生态滤池中微生物群落组成及物种多样性

为研究曝气生态滤池滤料表面物种多样性及其净水机理,通过高通量测序和生物信息分析对曝气生态滤池(EAF)中2种填料的不同DO区域微生物丰度和多样性进行研究和分析.结果表明,在EAF运行过程中,变形菌门所占比例均在71%以上,具有绝对优势,优势菌群的大量增殖使装置具有较高的TN去除率(67%),其中好氧区海绵铁表面样本优势菌群比例最高,达到77.49%,表明海绵铁在曝气条件下更适合优势菌群变形菌门的繁殖;Alpha多样性分析发现EAF内填料表面生物膜中微生物菌落丰度均高于空白样,表明EAF较自然环境更适合微生物生长;Beta多样性分析发现装置由于曝气使优势菌群变形菌门在填料表面大量繁殖,限制了其他菌种繁殖,虽然生物多样性略有降低,但随着优势菌群大量增殖从而提升了对TN的去除能力.     

袁河流域不同土地利用方式下河流浮游细菌群落结构特征

于2018年8月采集袁河上游至下游的16个采样点表层水样,基于高通量测序技术分析土地利用方式下河流浮游细菌群落特征并对比土地利用与水化学指标对浮游细菌群落的影响差异.结果表明：①袁河优势浮游细菌群落为变形菌门（Proteobacteria,35.17%）,放线菌门（Actinobacteria,33.99%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,17.59%）,其中Bacteroidetes丰度随流向显著降低;②受农田和建设用地增加的影响,袁河上、下游河段细菌群落多样性均随流向呈升高趋势;中游河段浮游细菌群落多样性由于湖库滞留作用明显下降;③水域和林地是土地利用方式中最佳组合因子,土地利用方式显著影响浮游细菌群落,两者相关系数为0.4797,土地利用方式对浮游细菌群落的方差解释量为31.3%;④土地利用方式对浮游细菌群落的影响大小与水化学指标相近,同时存在土地利用方式与水化学的交叉影响（方差解释量为10.9%）,表明在袁河浮游细菌群落的形成中,质量效应与物种分选机制并存.本研究表明,在河流浮游细菌研究中要重视流域土地利用方式造成的外源细菌输入差异,以及土地利用方式输入的不同水化学成分对浮游细菌的分选作用.     

夏季太湖梅梁湾水体中细菌的群落结构

利用高通量测序技术,选择16S rRNA V6区作为目标片段,对夏季太湖梅梁湾水体中的细菌群落结构进行了分析,结果表明,共产生了101 427条优质序列,细菌为100 935条,占99.5%;在蓝藻暴发期间,共检测到14门,55属,610个操作分类单位。优势门类为蓝藻门(39.7%),放线菌门(27.2%)和变形菌门(23.4%),微囊藻属(21.0%)和聚球藻属(15.9%)为主要优势种。