长期放射性环境下微生物群落多样性变化

针对某铀尾渣库,通过深层垂直钻井方式采集了多个点位不同深度的铀尾渣样品,基于Illumina Miseq高通量测序技术研究了库区微生物群落的三维空间分布,阐释了长期放射性环境下微生物群落的多样性变化和环境因子的相关关系.结果表明,铀尾渣样品间的理化性质差异显著,放射性环境显著降低了微生物多样性水平,但仍存在优势菌群(丰...     

AO工艺处理淀粉污水效能及微生物群落解析

对某淀粉污水厂与实验室的AO处理工艺进行比较研究,通过常规水质监测及Miseq测序技术解析水质处理效果、进水成分差异与AO工艺菌群结构的相关性。结果表明,当进水COD和NH3-N浓度分别为500和450.0 mg·L-1,污水厂稳定运行出水COD和NH3-N浓度分别为83和1.3 mg·L-1,其去除率分别达到96.52%和99.66%;实验室AO处理工艺调试45 d后出水COD和NH3-N浓度分别为78.8和49.9 mg·L-1,其去除率分别达到90.83%和88.50%。Miseq测序结果表明,Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria和Candidate division TM7在各样本中为主要菌门。污水厂与实验室AO处理工艺各样品菌属表现出相同的变化趋势,当AO系统运行良好时,其优势菌属为Anaerolineaceae、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等,三者总相对丰度比例为30%。污水厂与实验室AO处理工艺菌群也存在一定差异,其中较显著的有Firmicutes、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等。     

MTF-CWs工艺对剩余污泥厌氧消化液的强化脱氮效果

采用多级潮汐流人工湿地（multi-stage tidal flow constructed wetlands, MTF-CWs）处理城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液（excess sludge anaerobic digester liquids, ES-ADL）,以垂直潮汐流的运行方式强化硝化,并根据进水NH4+-N和TN浓度分为2种不同工况。实验结果表明：在进水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（293.68±9.62）、（845.70±11.53）和（847.00±11.47）mg·L-1的条件下（工况1）,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（84.47±8.10）、（8.81±1.74）和（351.50±7.78）mg·L-1,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为72.45%、98.93%和56.48%;在进水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（413.31±7.47）、（1 023.85±8.32）和（1 025.78±8.31）mg·L-1的条件下（工况2）,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（51.60±6.05）、（9.58±3.13）和（359.92±7.68）mg·L-1。COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为87.34%、99.05%和64.68%。在上述2种工况条件下,可将城市污水处理厂ES-ADL回流引起的氮循环累积量分别降低58.50%和62.19%。溶解氧消耗计算结果表明：MTF-CWs并没有提供NH4+-N的氧化（全程硝化或短程硝化过程）所需要的溶解氧;氮平衡计算结果表明：2种工况条件下通过非传统硝化-反硝化途径（如厌氧氨氧化）去除的总氮负荷分别占据总氮去除负荷的86.30%和82.53%。采用Miseq高通量测序技术进行菌群分析,结果表明：在反硝化脱氮贡献最大的人工湿地单元存在大量的厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia,且其占比随着取样深度（0.05～0.20 m）增加而增加（其丰度由5.08%增加到13.18%）,表明MTF-CWs处理ES-ADL时存在厌氧氨氧化途径。     

芦竹-砾石A/O生物滤池对农村污水强化脱氮效能的研究

雨污混流农村污水具有低污染、低碳氮比的特性,由于碳源缺乏导致其采用生物法处理时总氮(TN)难以去除,无法达标排放。采用芦竹碎段作为缺氧/好氧(A/O)生物滤池(2#)缺氧段填料和碳源强化对农村污水脱氮,以砾石A/O生物滤池(1#)作为对照组,研究芦竹对氮的强化去除作用,并采用扫描电镜(SEM)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)分析生物滤池中的脱氮微生物群落。结果表明:当进水CODCr、 NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P浓度分别为(79.47±14.21)、(34.49±2.08)、(34.73±3.87)和(2.38±0.46)mg/L,水力停留时间为10 h时,1#和2#生物滤池对其去除率分别为88%±7%和86%±6%、90%±2%和97%±7%、38%±13%和65%±9%、27%±13%和40%±18%。芦竹作为缺氧段填料能显著增强A/O滤池对 NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P的去除效果。1#和2#生物滤池缺氧段填料上的微生物均以短杆菌为主;2#生物滤池缺氧段中微生物反硝化脱氮和厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能基因丰度高于1#生物滤池。     

三峡库区夏季万州段底泥甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响

三峡水库是世界上最大的人工水库,其潜在甲烷释放近年来备受关注。目前将甲烷排放量与甲烷功能菌的生长与作用机制相结合开展研究的报道较少。为探究三峡库区夏季万州段甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响,分别于2019年7月和9月采集了三峡库区万州段底泥,利用16S rRNA基因高通量测序技术,对该区域的万州干流和高阳、黄石支流在属水平上的甲烷功能菌群落组成结构以及甲烷功能菌群落与甲烷排放通量间的关系进行了研究。结果表明：监测期间内高阳、黄石、万州平均甲烷通量为(0.874±0.011)、(0.884±0.234)、(0.507±0.262) μmol·(m²·h)⁻¹,支流大于干流,总体表现为甲烷排放“源”。在产甲烷菌群落中,部分未分类产甲烷古菌unclassified_p_Euryarchaeota、environmental_samples_f_ Methanosarcinaceae以及未命名古菌对产甲烷影响较大,该类细菌可促进甲烷产生。在甲烷氧化菌群落中,Methylobacter、Methylosarcina以及未分类氧化菌对甲烷氧化有较大影响,当该类细菌占比增加时会加速甲烷氧化,从而减少水-气界面中的甲烷排放。除甲烷功能菌群以外,推测温度与河流回水顶托作用也是导致干、支流甲烷排放出现差异的重要因素。以上研究结果可对揭示水库甲烷排放与甲烷功能菌生长和作用机制的关系提供参考。     

H2-MBfR反硝化效能及影响因素

氢自养反硝化因资源节约、无二次污染,是可持续的低碳污水处理工艺。为探究氢基质膜生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor)反硝化的快速启动及其脱氮性能,考察了不同进水浓度、pH、氢通量(J_m)等关键因素对H₂-MBfR反硝化过程的影响,分析了系统的微生物群落特征。结果表明：不同接种污泥14 d内反应器的反硝化效率均可稳定在98%以上,接种反硝化污泥更有利于快速启动;在氢气足够的条件下,通过提高进水NO₃^--N浓度和缩短水力停留时间(HRT),反应器运行负荷提高了3.3倍,系统维持稳定、高效的反硝化性能,相对于异养反硝化,可节省CO₂的理论排放量约为0.83~1.25 g(以NO₃^--N计);最佳初始pH在7.5左右,反硝化过程中亚硝酸盐的积累率最低;J_m与反硝化速率具有很好的一致性,提高J_m有利于提高反硝化效率。16s rRNA高通量测序结果表明,变形菌门Proteobacteria是H₂-MBfR系统中主导菌门,随着系统反硝化性能提升,该门类菌属达到47.5%。unclassified_f__Comamonadaceae、norank_f__Blastocatellaceae、Hydrogenophaga和Rhodobacter是H₂-MBfR系统中典型的反硝化菌属,在稳定期总丰度可达到46%左右。     

永定河怀来段冬季表层沉积物细菌群落特征及其主要影响因子

对永定河怀来段冬季表层沉积物及上覆水水质指标进行分析,通过高通量测序技术研究沉积物细菌群落结构及多样性,并对沉积物细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。结果表明:永定河怀来段冬季表层沉积物OTUs数量平均为7 357;表层沉积物门水平的细菌优势种群包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)等,表层沉积物属水平细菌优势种群并不明显;沉积物细菌Shannon指数为8.135~10.647,ACE指数为6 060.643~7 182.679,Chao1指数为5 553.562~6 967.912,香蒲湿地沉积物中细菌的种类最为丰富,支流冰封水体表层沉积物中细菌种类较少;沉积物有机磷(OP)与氨氮($NH^{+}_{4}$-N)浓度,上覆水总磷(TP)与亚硝氮($NO^{-}_{2}$-N)浓度是沉积物中细菌丰度的主要影响因子,沉积物中细菌丰度与沉积物OP、$NH^{+}_{4}$-N浓度呈负相关,与上覆水TP、$NO^{-}_{2}$-N浓度呈正相关。     

斑石鲷循环水养殖系统生物滤池微生物群落对水质变化的动态响应

为了解斑石鲷循环水养殖系统生物滤池内部细菌群落组成及其净水机制,通过高通量测序方法,研究了不同时期各级生物滤池的细菌群落结构,分析了各级生物滤池的水质参数及水处理效果。结果表明：实验筛选出37 个门和513个细菌属,第3级生物滤池整体微生物群落丰富度和多样性均高于第1级和第2级生物滤池,第2级和第3级生物滤池微生物群落相似性最高。在门水平上,优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes);在属水平上,发现了起硝化作用的亚硝化单胞菌属Nitrosomonas和硝化螺菌属Nitrospira;实验还发现该系统生物滤池可能存在功能上的浪费现象。该系统的细菌群落结构有稳定的演替模式,生物膜微生物群落变化对水质有一定程度的动态响应,Muricauda、Maribacter等反硝化细菌对硝态氮浓度的变化作用不明显。     

丹江口水库早春真核浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系

采用高通量测序技术研究了 2019年早春(2月)丹江口水库浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系.结果显示:①本次调查共检测到浮游植物6门57属,主要包括绿藻门、硅藻门、金藻门、甲藻门、隐藻门等,其中,绿藻种类(47种)＞硅藻(24种)＞金藻(17种),硅藻相对丰度(58.8％)＞绿藻(27.2％)＞金藻(11.8％...     

The use of agricultural substrates to improve methane yield in anaerobic co-digestion with pig slurry: Effect of substrate type and inclusion level

Anaerobic co-digestion of pig slurry with four agricultural substrates (tomato, pepper, persimmon and peach) was investigated. Each agricultural substrate was tested in co-digestion with pig slurry at four inclusion levels: 0%, 15%, 30% and 50%. Inclusion levels consisted in the replacement of the volatile solids (VS) from the pig slurry with the VS from the agricultural substrate. The effect of substrate type and inclusion level on the biochemical methane potential (BMP) was evaluated in a batch assay performed at 35 °C for 100 days. Agricultural substrate’s chemical composition was also analyzed and related with BMP. Additionally, Bacteria and Archaea domains together with the four main methanogenic archaeal orders were quantified using quantitative real-time TaqMan polymerase chain reaction (qPCR) at the end of the experiment to determine the influence of agricultural substrate on sludge’s microbial composition. Results showed that vegetable substrates (pepper and tomato) had higher lipid and protein content and lower carbohydrates than fruit substrates (persimmon and peach). Among substrates, vegetable substrates showed higher BMP than fruit substrates. Higher BMP values were obtained with increasing addition of agricultural substrate. The replacement of 50% of VS from pig slurry by tomato and pepper increased BMP in 41% and 44%, respectively compared with pig slurry only. Lower increments in BMP were achieved with lower inclusion levels. Results from qPCR showed that total bacteria and total archaea gene concentrations were similar in all combinations tested. Methanomicrobiales gene concentrations dominated over the rest of individual archaeal orders.