活性炭对重金属离子铅镉铜的吸附研究

研究了活性炭对水溶液中重金属离子铅镉铜的吸附行为,分析研究了ICP测定重金属铅镉铜的分析方法,并对分析的最佳条件进行了探讨。结果表明,100 mL溶液pH值为4.8,活性炭用量0.2000 g时,活性炭对Pb^2＋、Cd^2＋、Cu^2＋的最大吸附容量分别可达到52.54 mg/g、35.65 mg/g、57.05 mg/g。     

一株芽孢杆菌在低氮源浓度培养基中的生长与氨氮去除特性

对菌株YB3进行了16S rRNA基因序列进化分析,并分别以NH_4Cl、NaNO_2、NaNO_3、尿素和蛋白胨为单一氮源,配制了5种低氮源浓度培养基,研究YB3在与养殖水体相近营养水平条件下的生长与氨氮去除特性.结果显示,菌株YB3属于蜡样芽孢杆菌(Bacullis cereus),在5种培养基中均能够生长,菌悬液(吸光度OD600为1.0)接种量为1.0%(v/v)时,OD600由0.010增长到0.100~0.117.在NH_4Cl培养基中,YB3的氨氮去除速率为1.23 mg·L~(-1)·d~(-1),去除率为93.5%.在尿素、蛋白胨等有机氮源培养基中,YB3将首先导致氨氮的积累,累积倍数分别为51.69和3.38,之后开始去除,去除速率为1.56和0.29 mg·L~(-1)·d~(-1),去除率为93.7%和26.8%.结果也表明,提高YB3接种量至8.0%(v/v),可以使蛋白胨培养基氨氮累积倍数下降至2.02,去除速率提高至1.07 mg·L~(-1)·d~(-1),去除率最终达到98.4%.NaNO_2和NaNO_3培养基中均未检测到氨氮,而NH_4Cl、尿素和蛋白胨培养基中也未检测到NO_2~--N和NO_3~--N,表明YB3的硝化、亚硝化和反硝化作用均不强烈,去除氨氮的同时将不会造成NO_2~--N和NO_3~--N等的大量积累.本文为菌株YB3在养殖水体调控与净化中的应用研究提供了实验基础和理论支持.     

窖水中微生物降解污染物的关键细菌

为探究以氮、磷及有机物污染为主要特征的、窖水中参与污染物降解的关键细菌及它们之间潜在的相关关系,基于16S rRNA的微生物组学截面数据,分析了窖水中细菌群落结构与功能及其与水质因子间的相关性,并通过微生物物种的同现或相关种间作用推断模型,构建了7个微生物菌属间的共现性关联网络.结果表明,窖水中存在具有相对特定生态功能的细菌,进行着诸多活跃的与新陈代谢功能基因相关的代谢活动;窖水微生物类群共现性关联网络中大部分节点的菌属营互利共生类型的生态关系;Lacibacter、Arthrobacter、Candidatus Protochlamydia、Methylocaldum、Sulfuritalea、Mycobacterium、Aquirestis、Rhodobacter、Methylotenera等菌属拥有较高的点度中心度;较强的互作关系发生在Sulfuritalea-Rhodobacter、Azospirillum-Rhodobacter、Methylocaldum-Rhodobacter、Arthrobacter-Rhodobacter、Rhodoplanes-Rhodobacter、Candidatus Protochlamydia-Rhodobacter、Methylotenera-Rhodobacter、Rhodobacter-Aquirestis、Mycobacterium-Rhodobacter、PlanctomycesCandidatus Solibacter、Planctomyces-Legionella、Hymenobacter-Adhaeribacter、Luteolibacter-Crenothrix之间.综合分析节点微生物相关性、点度中心度及菌属间的互作强度,认为Rhodobacter、Methylocaldum、Methylotenera、Acinetobacter、Novosphingobium、Planctomyces、Hymenobacter、Luteolibacter为参与窖水污染物微生物降解的关键细菌,Rhodobacter为关键细菌的代表属.研究结果加深了对窖水中污染物微生物降解机制的认识.     

复合铜盐对有机废弃物高温好氧堆肥的保氮效果

高温好氧堆肥是资源化利用有机废弃物的途径之一,但堆肥过程中氮素损失严重.本文以复合铜盐CCS为保氮剂,粪便混合物为堆肥原料,通过单因素和正交实验,研究了C/N比(20、30、35)、含水率w(50%、55%、60%)、CCS添加量m(1.2%、1.4%、1.6%)等因素对高温好氧堆肥中氮素的影响,初步探讨了氮素固定的机理.实验结果表明,最佳氮素固定条件为:C/N=20、w=60%、m=1.4%,在此条件下,总氮损失减少率(L)高达62.78%.与其他保氮剂对比发现,复合铜盐具有添加量少、总氮损失减少率较高、成本适中等优点,表明复合铜盐适宜用作堆肥过程中的保氮剂.氮素固定的机理可能是铜离子与铵根离子络合.     

微塑料颗粒对虹鳟免疫基因表达的影响

微塑料在海洋中分布广泛,鱼类是否会受到影响及受影响的程度暂并不明确.本文通过实验室产生2×105MP·L-1浓度的微塑料水体,研究当虹鳟暴露在含有不同粒径微塑料颗粒(0.2、1、20、40和90μm)的水体中2 h后,微塑料颗粒在鱼鳃的附着及其鳃组织免疫基因表达的变化特征.结果表明,微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且在从内到外不同鳃片上均有分布,附着程度与微塑料颗粒的粒径大小有关.暴露2 h后虹鳟鳃组织上的部分免疫基因的表达发生变化,包括IFN-γ上调及IL-1β、S100A1和SAA的下调.本文通过对免疫基因表达变化的研究表明,水体中的微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且会导致虹鳟出现免疫反应,论文成果可为相关领域的研究提供基础数据.     

蜡样芽孢杆菌中甲酸脱氢酶基因产氢研究

通过基因筛选,成功分离并克隆到蜡样芽胞杆菌XN12（Bacillus cereus XN12）的甲酸脱氢酶基因fdhF（formate dehydrogenase）,该基因全长2937bp,GC含量39.3%,编码978个氨基酸,与已报道的蜡样芽孢杆菌Q1的fdhF基因（GenBank No.CP000227.1）同源性达到100%.将其连接在表达载体pET32a上并融合His标签,构建了重组质粒pET32a-FDHF-His,转入大肠杆菌BL21（Escherichia coli BL21）后获得了高效表达.重组菌株经IPTG诱导后经WesternBlot分析表明,重组蛋白分子量约为108kDa.通过对重组菌株产氢性能试验表明,重组菌对提高产氢率具有一定促进作用,产氢量为每消耗1mol的葡萄糖和甲酸盐分别能产生0.73mol和0.20mol的氢气.     

Fe (Ⅱ)对反硝化过程及其功能微生物群落的影响

以华南稻田土壤为研究对象,通过室内模拟控制实验,研究了Fe （Ⅱ）对厌氧稻田土壤中反硝化过程及其功能微生物群落结构组成与相对丰度的影响.结果表明,加入Fe （Ⅱ）减缓了土壤中NO₃^-的还原,但促进了NO₂^-的还原和N₂O的生成;同时Fe （Ⅱ）只在Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中发生氧化.通过定量PCR结果发现,Fe （Ⅱ）的加入提高了亚硝酸盐还原基因nirS和N₂O还原基因nosZ的拷贝数;但降低了细胞膜硝酸盐还原基因narG的拷贝数.通过高通量和克隆文库分析发现,Fe （Ⅱ）的加入主要对napA-周质硝酸盐还原微生物群落结构有明显影响,Soil+NO₃^-处理中优势菌是Dechloromonas,而Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中为Azonexus、Dechloromonas和Azospira.Fe （Ⅱ）对厌氧稻田中的反硝化过程及其功能微生物群落具有显著影响,这对了解华南红壤地区稻田体系中的氮元素循环与铁元素转化的关系具有重要意义.     

Effect of Trichoderma viride biofertilizer on ammonia volatilization from an alkaline soil in Northern China

Ammonia(NH3) volatilization is one of the primary pathways of nitrogen(N) loss from soils after chemical fertilizer is applied, especially from the alkaline soils in Northern China, which results in lower efficiency for chemical fertilizers. Therefore, we conducted an incubation experiment using an alkaline soil from Tianjin(p H 8.37–8.43) to evaluate the suppression effect of Trichoderma viride(T. viride) biofertilizer on NH3 volatilization, and compared the differences in microbial community structure among all samples. The results showed that viable T. viride biofertilizer(T) decreased NH_3 volatilization by 42.21% compared with conventional fertilizer((CK), urea), while nonviable T. viride biofertilizer(TS) decreased NH_3 volatilization by 32.42%. NH_3 volatilization was significantly higher in CK and sweet potato starch wastewater(SPSW) treatments during the peak period. T. viride biofertilizer also improved the transfer of ammonium from soil to sweet sorghum. Plant dry weights increased 91.23% and 61.08% for T and TS, respectively, compared to CK. Moreover, T. viride biofertilizer enhanced nitrification by increasing the abundance of ammonium-oxidizing archaea(AOA) and ammonium-oxidizing bacteria(AOB). The results of high-throughput sequencing indicated that the microbial community structure and composition were significantly changed by the application of T. viride biofertilizer. This study demonstrated the immense potential of T. viride biofertilizer in reducing NH_3 volatilization from alkaline soil and simultaneously improving the utilization of fertilizer N by sweet sorghum.     

铜尾矿坝不同恢复年限土壤理化性质和酶活性的特征

金属矿产资源开采使尾矿坝迅速升高,矿区生态环境遭到严重破坏.土壤理化性质和酶活性是衡量生态系统功能的重要指标,可作为评价土壤恢复质量的重要因子.以山西省垣曲县十八河铜尾矿区9个尾矿子坝作为研究对象,分析不同恢复年限子坝土壤理化性质与土壤酶活性之间的关系.结果表明,不同恢复年限子坝的土壤理化性质差异较大,随着恢复年限的增加,土壤养分含量显著升高.过氧化氢酶与碳氮比显著负相关,脲酶与总氮含量和土壤含水量均显著正相关,磷酸酶和蔗糖酶与土壤理化因子之间无显著关系.土壤中铜含量随子坝恢复年限增加而逐渐累积,砷和镉含量先增加后降低,恢复后期逐渐达到稳定水平,各子坝的土壤锌含量无显著差异.为铜尾矿区的土壤生态系统恢复及退化机制的研究提供一定的生态学依据.     

CuO/Ac催化过硫酸盐对模拟废水中苯酚的降解效果

含酚类废水所含有毒有害物质主要为苯酚,其排放量大,微溶于水且毒性较大,难以彻底处理.利用具有吸附性和催化性的CuO/Ac（活性炭负载CuO）催化过硫酸盐产生强氧化性的SO₄-·（硫酸根自由基）对模拟废水中苯酚进行降解,研究了不同因素（如反应温度、pH、水浴时间、CuO负载比、过硫酸盐投加量）对反应前、后模拟废水中苯酚和COD_Cr的去除率,并通过正交试验对这些因素进行了优化.结果表明:①过硫酸盐高级氧化法对苯酚的去除过程以氧化降解为主,在投加0.2 g负载比为1:5的CuO/Ac和过硫酸盐前提下,反应条件为pH 3、反应温度65℃,经过6 h的水浴反应,CuO/Ac催化过硫酸盐对于模拟废水中苯酚和COD_Cr的去除率分别可达到96.83%和91.90%.②通过正交试验得出,影响苯酚去除率大小的因素依次为反应温度>反应时间> pH,影响COD_Cr去除率大小的因素依次为反应温度> pH >反应时间.③在酸性、强碱性、高温条件下反应体系对苯酚的降解作用更明显,苯酚降解过程为先开环再进一步降解;相对于单独采用过硫酸盐和活性炭催化过硫酸盐法,采用活性炭负载CuO催化过硫酸盐法对模拟苯酚废水中苯酚具有去除率高、节省成本、处理速度快等优点.研究显示:在相同的试验设计情况下,应先考虑温度对反应的影响;在反应温度相同的条件下,根据对苯酚或对COD_Cr的去除率的不同要求,分别优先考虑反应时间、pH对试验的影响.