人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

汞的微生物甲基化与去甲基化机理研究进展

甲基汞具有强烈的生物毒性和生物积累性,环境中甲基汞的产生主要与微生物相关,同时微生物也能通过去甲基化作用使甲基汞转变为无机汞.然而,目前国内外研究主要集中在汞的甲基化机理及影响因素,对汞的微生物去甲基化研究甚少.本文综述了汞的微生物甲基化、去甲基化研究史,以及微生物的主要作用机理,并对相关研究进行了展望,指出微生物酶促甲基化与氧化去甲基化机理研究将是以后工作的重点.     

Impact of invasive plant and environmental conditions on denitrification potential in urban riparian ecosystems

One of the most serious problems involved in riparian restoration is the proliferation of invasive plants during or after a restoration project. Although many studies have assessed ecological influences of invasive plants, life history in particular, only a few have clarified the functional consequences of such changes. In this study, we aimed to determine the influences of an invasive plant, Humulus japonicus, and environmental conditions on riparian ecosystem functions, focusing on denitrification. Soil samples from five riparian ecosystems in Korea were collected on four occasions over a one-year period, and denitrification enzyme activity (DEA) was measured using an acetylene blocking method. DEA varied between 2.5 and>7000 ng N₂O g^?1 soil h^?1. Overall results suggest that DEA was fairly high in winter, but the influences of H. japonicus were minimal. The results suggest that water availability may be a more dominant controlling variable than the presence of H. japonicus for DEA.     

16S rDNA克隆文库解析江汉平原高砷地下水系统中的细菌多样性

为研究江汉平原高砷地下水系统中细菌多样性和种群结构,以2011年11月采自江汉平原仙桃市沙湖镇高砷含水层沉积物为研究对象,沉积物采自同一50m钻井,分别选取埋深9.9～10.1m和15.7～16.0m样品。提取沉积物中总DNA,采用16SrDNA克隆文库方法,分析高砷含水层沉积物中土壤细菌的多样性。结果发现,伯克氏菌目(Burkholderiales)、假单胞杆菌目(Pseudomonadales)和肠杆菌目(Enterobacteriales)构成了高砷系统中抗砷的优势菌群。结果表明,高砷含水层中生活有大量微生物,这些微生物在砷的地球化学循环中扮演着重要角色。     

小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.     

微生物菌剂处理炼油废水的工程设计

炼油废水具有污染物浓度高、水质波动大、可生化性差等特点,采用常规生物处理,难以稳定达标。采用"高效微生物+生物模块"工艺路线,应用石油降解菌剂、硝化菌剂和与之匹配的工艺,处理炼油废水,出水水质稳定达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准,对COD和NH3-N的平均去除率分别为94.2%和93.1%。该工艺具有抗冲击负荷强、运行费用省、出水水质好等优点,有较好的应用价值。     

西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物及其活性研究

通过现场采样及室内培养分析,研究了西藏当雄拉屋矿区污染土壤微生物区系组成、主要生理类群及其活性。结果表明：矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,矿区污染土壤几种重金属质量分数比非矿区土壤有明显的增加。矿区土壤微生物区系组成和各生理类群发生了明显变化,土壤细菌、真菌、放线菌以及各生理类群数量均显著降低,且3大微生物以及各生理类群对矿区污染的敏感性大小分别表现为放线菌〉细菌〉真菌,硝化细菌〉氨化细菌〉纤维分解菌。矿区土壤酶活性较低,对照土壤的各种酶活性最高,而矿区土壤基础呼吸和代谢商则受到刺激明显提高,其中土壤脱氢酶的活性变化最大,作为矿区重金属污染的指标更灵敏。可见,土壤中微生物区系组成及参与物质转化的生理类群种类、数量及土壤酶活和微生物活性在一定程度上可反映该矿区污染生境的重金属污染特征及其生态功能的演变规律。     

1株筛自柴油污染土壤的铜绿假单胞菌对萘的降解特性研究

从柴油污染土壤中筛选分离出1株萘降解菌HD-5,经16S r DNA序列分析鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),对功能基因进行PCR扩增证实该菌株中含有萘双加氧酶基因nah.采用生物强化、生物刺激以及二者相结合的方式修复萘含量为0.5%的自配污染土壤,综合比较了在不同修复方式下土壤中萘的降解率,修复过程中土壤FDA水解酶活和脱氢酶活的变化,以及运用定量PCR的方法动态分析了总细菌基因拷贝数和nah基因拷贝数.结果表明,在生物强化(B)、生物刺激(S)以及生物强化与生物刺激相结合(BS)这3种修复方式下,31 d后萘去除率分别为71.94%、62.22%和83.14%,BS组在修复过程中土壤FDA水解酶活和脱氢酶活明显高于另外两组,31 d后BS组土壤中总细菌基因拷贝数和nah基因拷贝数分别增长了约2.67×1011g-1和8.67×108g-1.上述研究结果表明筛选得到的萘降解菌株在土壤中具有良好的定植特性,在生物刺激与该降解菌株的共同作用下,可以有效地实现土壤中萘降解,这对此类污染生物修复过程研究具有一定的指导意义.     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.     

微氧环境中电化学活性微生物的分离与鉴定

电化学活性微生物在金属、碳等元素的生物地球化学循环,以及生物能源合成中具有重要作用.与微生物燃料电池厌氧阳极相比,微氧阳极能够捕集更多电能.但是相比于厌氧阳极中功能微生物的广泛研究,微氧阳极中的功能微生物还未被分离和研究.本研究采用传统好氧分离技术从微生物燃料电池微氧阳极分离获得3株纯菌Aeromonas sp.WS-XY2、Citrobacter sp.WS-XY3和Bacterium strain WS-XY4,其中WS-XY2和WS-XY3属于变形菌门,WS-XY4初步鉴定为新种.循环伏安、计时电流结果表明3株菌均具有电化学活性,且具有相似的直接胞外电子传递机制.3株菌在微生物分类学和电化学性质上的异同,表明微氧阳极能够定向筛选具有相似电化学性质的电化学活性微生物.微生物燃料电池微氧阳极具有更高效多样的功能微生物,可能是微氧阳极性能优于厌氧阳极的一个原因.因此,进一步针对微生物燃料电池微氧阳极中功能微生物的研究,将有助于阐明微氧阳极提高微生物燃料电池电能捕集的微生物机制.