人工湿地生态系统中的微生物作用及PCR-DGGE技术的应用

人工湿地作为一种经济高效的污水生态处理工艺,可通过植物、微生物、基质三者的协同作用实现污染物的去除。而微生物作为湿地生态系统的重要组成部分,又是污染物去除的积极分解者,发挥了不可忽视的关键作用,其数量、丰度、多样性及群落结构等均直接影响污水净化效果。本文介绍了湿地生态系统在微生物种群结构、污染物降解机制等方面的国内外研究进展,并针对PCR-DGGE新型分子技术在湿地微生物领域的应用成果进行了探讨,以为湿地生态系统的微生物作用及新型分子技术在其中的应用提供理论支撑和技术支持。     

Effect of selected herbicides on activities of microorganisms in soils

Abstract

With the exception of EPTC, herbicide treatments showed inhibitory effects on bacterial colony counts in a sandy loam soil for the first week. Monolinuron and simazine were stimulatory to the growth of fungi in the organic soil after 2 wk. None of the herbicide treatments affected nitrification during the first week of incubation. Except the treatment of EPTC in organic soil, all herbicides inhibited nitrification after 2 wk in both soils. All herbicide treatments stimulated SO₄ formation during the 8‐wk period in the sandy loam soil. Simazine and tridiphane also stimulated sulfur oxidation after 4 wk in an organic soil. With the exception of EPTC and nitrapyrin, no significant inhibitory effect on the amount of biomass‐C was observed in the organic soil. A stimulatory effect on denitrification was observed with EPTC for 2 wk and monolinuron for 1 wk in the sandy loam soil and with simazine and tridiphane after 2 wk in the organic soil. It is apparent that the indigenous soil microorganisms can tolerate the effects of the chemicals for control of soil weeds.     

利用微生物絮凝剂解决钻井污水治理中存在的问题

钻井污水处理中存在着混凝剂效力不高，处理费用较高并易造成二次污染等问题。解决问题的途径是研究开发机械处理技术和有机高分子絮凝剂。建议利用微生物絮凝剂处理钻井污水，以消除废水处理中的二次污染，提高净化效果，降低成本。     

降酚菌株的固定化细胞处理含酚废水的性能研究

用海藻酸钠作为载体将一株降酚菌株进行固定化包埋.利用正交实验确定了该菌株固定化细胞制备的最优条件.研究表明,该降酚菌株的固定化细胞对苯酚的降解能力和耐受能力均大于游离细胞.降酚菌株固定化细胞降解苯酚的最适温度范围是30～35℃,最适pH值范围为6～8.该菌株的固定化细胞对废水中的COD也具有良好的降解效果.     

Enantioselective effects of imazethapyr residues on Arabidopsis thaliana metabolic profile and phyllosphere microbial communities

Imazethapyr (IM) is a widely used acetolactate synthase-inhibiting chiral herbicide. It has long-term residuals that may be absorbed by the human body through the edible parts of plants, such as vegetable leaves or fruits. Here, we selected a model plant, Arabidopsis thaliana, to determine the effects of R-IM and S-IM on its leaf structure, photosynthetic efficiency, and metabolites, as well as the structures of microorganisms in the phyllosphere, after 7 days of exposure. Our results indicated enantiomeric differences in plant growth between R-IM and S-IM; 133 µg/kg R-IM showed heavier inhibition of photosynthetic efficiency and greater changes to subcellular structure than S-IM. R-IM and S-IM also had different effects on metabolism and leaf microorganisms. S-IM mainly increased lipid compounds and decreased amino acids, while R-IM increased sugar accumulation. The relative abundance of Moraxellaceae human pathogenic bacteria was increased by R-IM treatment, indicating that R-IM treatment may increase leaf surface pathogenic bacteria. Our research provides a new perspective for evaluating the harmfulness of pesticide residues in soil, phyllosphere microbiome changes via the regulation of plant metabolism, and induced pathogenic bacterial accumulation risks.     

玉米秸秆生物炭固化细菌对镉砷吸附

为了确保细菌对镉砷复合污染土壤的修复效果,对细菌进行固定化处理.本研究将细菌悬液(Delftia sp. B9, B9)、玉米秸秆生物炭(corn stalks biochar,CSB)以及玉米秸秆生物炭-细菌复合体(corn stalks biochar-bacteria complex,B-CSB)作为3种吸附材料,探究3种材料对镉和砷的吸附特性及pH对3种材料去除水中镉砷离子性能的影响,进行了等温吸附模型拟合,并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对3种材料进行表征分析,同时探究添加B9、 CSB和B-CSB对土壤中镉和砷形态变化的影响.结果表明, 3种材料对Cd~(2+)的饱和吸附量分别为49.43、 82.68和75.38 mg·g~(-1);对As的饱和吸附量分别为24.67、 42.92和34.03 mg·g~(-1).添加B-CSB可使土壤中的弱酸可溶态Cd显著下降,残渣态Cd显著增加;铁型砷含量显著减少,残渣态砷含量增加.B-CSB是一种更有效地修复镉砷复合污染的材料.     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

脱硫石膏对稻田CH4释放及其功能微生物种群的影响

为探究脱硫石膏对温室气体CH_4排放及其功能微生物种群的影响,采用静态暗箱/气相色谱法,高通量测序和荧光定量PCR技术,研究了FGDG0(0 t·hm~(-2))、FGDG1(2 t·hm~(-2))、FGDG2(4 t·hm~(-2))、FGDG3(8 t·hm~(-2))、FGDG4(16 t·hm~(-2))这5个施加脱硫石膏处理下CH_4排放特征、稻田细菌群落结构及产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度的变化.结果表明施加脱硫石膏后,土壤p H显著提高(P0.05),土壤氧化还原电位、有机质、速效钾含量增加,但处理间无显著差异(P0.05);稻田CH_4平均排放通量随着脱硫石膏用量增加而降低,且FGDG1FGDG2FGDG3FGDG4,较对照分别减少31.56%、57.30%、83.60%、90.66%;与对照相比,FGDG1、FGDG2处理增加了土壤细菌丰富度和多样性,但用量超过4 t·hm~(-2)后,细菌丰富度和多样性逐渐降低;与对照相比,稻田土壤硫酸盐还原菌属相对丰度显著提高6.98%~13.56%,甲烷氧化菌pmo A基因丰度增加0.3%~6.2%,产甲烷菌mrc A基因丰度显著下降2.4%~15.8%,且丰度比(pmo A/mcr A)随着脱硫石膏用量增加而增大;相关性分析表明,CH_4平均排放通量与土壤中硫酸盐还原菌属相对丰度呈显著负相关,与产甲烷菌mcr A基因丰度呈显著正相关,与pmo A/mcr A比呈显著负相关.综上,脱硫石膏能够提高稻田土壤细菌群落多样性,抑制稻田CH_4排放.     

应用生物炭改善填埋场渗滤液的厌氧消化性能

为了评估填埋场新鲜渗滤液的厌氧消化性能以及探索强化其厌氧消化性能的措施,采用了低、中、高三种食微比（分别为0.49,1.02,1.92g渗滤液COD/g污泥VS）,并在高食微比时,比较了分别添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭以及75~150μm的竹炭对渗滤液厌氧消化过程的影响.结果表明,高食微比时渗滤液的甲烷化启动严重滞后,且运行不稳定.在高食微比时,与未添加生物炭的对照组相比,添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭组以及75~150μm的竹炭组,最大产甲烷速率分别提高了179%、93%、83%和64%,最终出水溶解性氮分别下降了21%、16%、16%和12%,NH₄⁺-N分别下降了17%、12%、10%和8%;并且<5μm的木炭组的有机物和有机酸降解,尤其是正丁酸和乙酸的降解,显著快于其他粒径的木炭组.这些结果说明生物炭可以提高渗滤液的厌氧消化效率和工艺稳定性,对于木炭,粒径越小,效果越显著.     

BOD微生物传感器和BOD智能生物检测仪的研究

报道了一种具有广泛底物的高效菌种制成的 BOD微生物传感器及智能型快速 BOD测定仪。采用该仪器 ,可快速测定水中的 BOD,测定周期仅为 3 0分钟