一体式短程硝化-厌氧氨氧化工艺启动过程的亚硝酸盐调控

以两类中试反应器（SBR,116.6 m³,活性污泥法和SBBR,64.8 m³,泥膜法）为对象,接种猪场废水处理厂的活性污泥,通过控制DO、曝气方式为主和外加NaNO₂为辅的亚硝酸盐调控策略,考察不同反应器在启动一体式短程硝化-厌氧氨氧化（combined partial nitritation and ANAMMOX,CPNA）工艺过程中NO₂^--N浓度对ANAMMOX菌的影响.结果表明,在相同运行条件下,泥膜共生的SBBR更适于短程硝化的快速启动.尽管受到NO₂^--N抑制（100~129 mg ·L^-1,共计7 d）,但SBR在第39 d成功启动了ANAMMOX工艺,其TNRR和TNRE分别为0.069 kg ·（m³ ·d）^-1和23.3%,而长达17 d的NO₂^--N抑制（129~286 mg ·L^-1）则对SBBR中ANAMMOX菌活性造成了难以恢复的影响.外加NaNO₂后,SBR在第77 d成功启动了CPNA工艺,TNRR和TNRE分别从第51 d的0.070 kg ·（m³ ·d）^-1和16.0%迅速提高至第77 d的0.336 kg ·（m³ ·d）^-1和52.2%,ANAMMOX菌的活性也由最初的0.012 kg ·（kg ·d）^-1快速升高至第77 d的0.307 kg ·（kg ·d）^-1;SBR中AOB和ANAMMOX菌的基因拷贝数浓度由最初的8.06×10⁶ copies ·mL^-1和4.42×10⁴ copies ·mL^-1分别增长至第77 d的1.02×10⁹ copies ·mL^-1和1.77×10⁷ copies ·mL^-1,表明以调控DO和曝气方式为主,辅以外加NaNO₂的亚硝酸盐调控策略可有效实现反应器中AOB和ANAMMOX菌的快速增长.合理的NO₂^--N调控是CPNA工艺快速启动的关键因素.     

典型油田区油污土壤微生物群落区域性分布研究

石油污染改变土壤微生态环境,驱动了土壤微生物群落结构的演替与进化.为了深入探究油田区油污土壤中微生物群落分布特征,揭示区域性的土壤微生物群落结构成因,采用Miseq平台的16S rDNA扩增子测序技术分析了辽河油田和大庆油田区6组共计18个土壤样品的微生物群落多样性及结构组成,并结合土壤环境因子指标剖析了群落结构成因,进而预测了具有石油代谢能力的功能菌属.结果表明,石油含量随着距井口距离增加而减少,石油的空间分布特征是影响微生物群落结构变化的关键因子,6组土壤样品的OTU分属于49门、131纲、169目、328科和564属,微生物种群多样性随着污油浓度的增加而减小;两油田共有5个相同优势菌门,2种优势菌属;辽河油田区独特优势菌门为Saccharibacteria门,优势菌属为微枝形杆菌属（Microvirga）、分支杆菌属（Mycobacterium）和Defluviicoccus属;大庆油田独特优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes）,独特优势菌属包括盐单胞菌属（Halomonas）、食烷菌属（Alcanivorax）和海杆菌属（Marinobacter）等.冗余分析（RDA）结果表明污油组成是微生物群落差异性分布的决定性因素,胶质的高含量与强毒性诱导辽河油田区微生物群落获得较强的胁迫抗性;同时区域生态环境背景差异也是影响微生物群落整体胁迫抗性的重要因子.结合PICRUSt分析预测,共发现2种辽河油田区和5种大庆油田区石油功能降解优势菌属,为石油降解功能菌剂的种质资源的高效开发提供目标菌株.     

水保措施对柑橘果园土壤细菌群落结构的影响

为探索水保措施对柑橘果园土壤细菌群落结构的影响,以江西省德安县柑橘果园为研究对象,选取4种水保措施[狗牙根条带覆盖（TD）、狗牙根全园覆盖（QY）、经济作物萝卜-大豆轮作条带覆盖（LZ）和净耕果园（JG）],基于高通量测序技术确定了柑橘果园土壤不同土层[表层（0~10 cm）、中层（10~20 cm）、底层（20~40 cm）]的细菌群落结构,并采用PLS-DA分析和冗余分析（RDA）等统计方法研究了不同水保措施条件下柑橘果园细菌群落结构特征及差异.结果表明:①与JG相比,TD、QY和LZ各层土壤中的全氮（TN）、土壤有机碳（SOC）和土壤有机质（SOM）含量均有提高,尤其是QY提高明显,其3层土壤中的平均TN、SOC和SOM含量分别提高了近50%、40.33%和40.26%.②与JG相比,QY表层土壤的细菌丰度显著增加了近1.51倍,且不同水保措施下QY表层和TD中底层土壤的Shannon-Wiener指数分别最高.③柑橘果园土壤中主要细菌门有Chloroflexi（28.39%~45.32%）、Acidobacteria（13.20%~23.31%）、Proteobacteria（14.65%~22.95%）和Actinobacteria（7.20%~11.26%）.与TD、QY和LZ相比,JG土壤中Chloroflexi的相对丰度较高,Acidobacteria和Proteobacteria的相对丰度较低.除Chloroflexi相对丰度增加外,不同水保措施下Proteobacteria和Actinobacteria的相对丰度均沿剖面深度呈减少趋势;不同水保措施下Acidobacteria的相对丰度亦沿剖面深度呈减少趋势,但TD除外.④不同水保措施下土壤细菌群落差异显著,TN、SOC和SOM（尤其是TN）是主要影响因素.⑤网络分析表明,Proteobacteria是4种水保措施下土壤细菌交互作用的核心细菌;QY土壤细菌群落交互作用网络的稳定性优于TD、LZ和JG.研究显示,水保措施可以通过改变土壤理化环境来影响细菌群落结构,TD、QY和LZ均提高了土壤中的TN、SOC和SOM含量,增加了土壤细菌多样性,其中以QY的提高最为显著,且土壤细菌群落交互作用的稳定性最好.      

Dynamic changes in functional gene copy numbers and microbial communities during degradation of pyrene in soils

This study investigates the dynamics of pyrene degradation rates, microbial communities, and functional gene copy numbers during the incubation of pyrene-spiked soils. Spiking pyrene to the soil was found to have negligible effects on the bacterial community present. Our results demonstrated that there was a significant difference in nidA gene copy numbers between sampling dates in QZ soil. Mycobacterium 16S rDNA clone libraries showed that more than 90% mycobacteria detected were closely related to fast-growing PAH-degrading Mycobacterium in pyrene-spiked soil, while other sequences related to slow-growing Mycobacterium were only detected in the control soil. It is suggested that nidA gene copy number and fast-growing PAH-degrading Mycobacterium could be used as indicators to predict pyrene contamination and its degradation activity in soils.     

酸性矿山5种植被恢复措施下土壤碱性磷酸酶基因细菌群落特征及其与重金属关系

为揭示酸性矿山不同植被恢复措施下碱性磷酸酶基因（pho D）细菌群落特征及其与重金属的关系,以赣州龙南稀土矿区为研究区域,收集了5种植被（百喜草、香根草、桉树、玉兰、芥兰）的土壤,测量不同植被土壤理化性质和重金属含量,利用高通量测序技术分析16S rRNA细菌和pho D基因细菌多样性及其群落特征,并计算pho D基因细菌与重金属含量的相关性.结果表明：不同植被土壤存在Cd、As、Pb、Mn超过江西省背景值现象,其中桉树、香根草土壤Pb含量分别为背景值的5.96倍、4.4倍,桉树土壤Cd含量为背景值的2.6倍. pho D基因细菌多样性Chao1指数排序为百喜草<香根草<桉树<玉兰<芥兰.慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、假单胞菌属（Pseudomonas）、链霉菌属（streptomyces）为主要pho D基因菌属.相关性分析结果表明,Cd、As、Mn含量与铵态氮、硝态氮呈显著正相关,Cd、As、Pb同pho D基因细菌Chao1指数呈显著负相关,pH、TN、OM、TP、AP与pho D基因细菌多样性呈显著正相关.Heatmap热图显示,新根瘤菌...     

部分反硝化耦合厌氧氨氧化IFAS系统脱氮性能

采用部分反硝化活性污泥耦合厌氧氨氧化生物膜处理低碳氮比废水(C/TN=1.63),考察生物膜-活性污泥复合系统(IFAS)进行部分反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)处理低碳氮比废水的可行性及其耦合后两相中功能菌活性与菌群分布变化规律.结果显示,系统耦合运行期间,出水TN为(5.07±0.2)mg/L,去除率为(90.7±0.1)%,厌氧氨氧化途径对TN去除的贡献率高达(86.61±3.4)%;固着相对厌氧氨氧化活性的贡献率为100%,悬浮相上,μ(NO3--N)占比为99.32%,μ(NO2--N)占比为99.22%;与耦合前相比,悬浮相中硝酸盐还原酶(Nar)活性由(0.43±0.05)μmol/(mgprotein·min)增加至(0.49±0.09)μmol/(mgprotein·min),亚硝酸盐转化率明显升高[(70±2.2)%～(90.01±2.3)%];IlluminaMiSeq结果显示,固着相上的优势菌属为Candidatus＿Brocadia,且耦合前后丰度无明显变化(33.61%～33.43%),悬浮相上反硝化菌属Prosthecobacter,Ferruginiba...     

汛期前后老鹳河干流人类干扰下浮游细菌多样性及功能预测

老鹳河是丹江口水库距离调水口最近的入库支流,水质好坏直接影响调水安全.为探究老鹳河干流汛期前后浮游细菌的群落组成和功能变化规律,分别于2018年和2019年汛期前(5月)与汛期后(10月)对老鹳河干流4个典型生态位点进行水质分析和浮游细菌高通量测序,杨河位点(YH)属轻度干扰;西峡北位点(XX)属中度干扰;垱子岭位点(...     

基于高通量定量PCR研究城市化小流域微生物污染特征

水体微生物污染(包括致病菌、病毒、寄生虫)会引起多种传染病和寄生虫病,对生产生活用水安全和人体健康造成重要威胁。本研究应用基于Taq Man探针的高通量荧光定量PCR技术对厦门市后溪流域冬季微生物污染进行检测,包含了5种粪便污染源(人源、反刍动物源、猪源、家禽源、狗源)微生物源示踪分子标记物与12种病原微生物。结果表明,该流域在上游及水库5个位点没有粪便污染,仅在其中一个水库位点检测出棘阿米巴,微生物污染极小;中下游检测出人类、反刍动物、猪、家禽、狗粪便污染,并且检测出产气荚膜梭菌、肠聚集性大肠杆菌、肠毒素型大肠杆菌、幽门螺杆菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、棘阿米巴、克雷伯氏肺炎杆菌等病原菌,其中流经旧城区居民生活生产区水样微生物污染严重,下游新城区微生物污染较小。这些结果暗示着城市人类活动是流域微生物污染主要来源,应从污染源头加强微生物污染控制。     

Bacterial inactivation,DNA damage,and faster ATP degradation induced by ultraviolet disinfection

• Long amplicon is more effective to test DNA damage induced by UV. • ATP in bacteria does not degrade instantly but does eventually after UV exposure. • After medium pressure UV exposure, ATP degraded faster. The efficacy of ultraviolet (UV) disinfection has been validated in numerous studies by using culture-based methods. However, the discovery of viable but non-culturable bacteria has necessitated the investigation of UV disinfection based on bacterial viability parameters. We used quantitative polymerase chain reaction (qPCR) to investigate DNA damage and evaluated adenosine triphosphate (ATP) to indicate bacterial viability. The results of qPCR effectively showed the DNA damage induced by UV when using longer gene amplicons, in that sufficiently long amplicons of both 16S and gadA indicated that the UV induced DNA damages. The copy concentrations of the long amplicons of 16S and gadA decreased by 2.38 log/mL and 1.88 log/mL, respectively, after exposure to 40 mJ/cm² low-pressure UV. After UV exposure, the ATP level in the bacteria did not decrease instantly. Instead it decreased gradually at a rate that was positively related to the UV fluence. For low-pressure UV, this rate of decrease was slow, but for medium pressure UV, this rate of decrease was relatively high when the UV fluence reached 40 mJ/cm². At the same UV fluence, the ATP level in the bacteria decreased at a faster rate after exposure to medium-pressure UV.     

应用FCM-qPCR方法定量检测水中常见病原体

以往对水体病原体的研究主要是通过监测粪大肠杆菌作为指示,然而研究表明粪大肠杆菌与水中病毒和细菌病原体呈现出较差的相关性.因此,选取水中典型病原体并对其进行定量检测是当前需要解决的技术问题.为此本研究建立了流式细胞术和定量PCR联合使用方法,用于快速获取水环境中总病毒、细菌以及几种典型病原体(大肠杆菌、军团菌、腺病毒、贾第虫和隐孢子虫等)的浓度水平,并将该方法应用到污水处理厂进出水及受纳河流上下游的病原体检测中.结果表明,该污水处理厂对总细菌和总病毒以及几种典型病原体都具有较高的去除率(93%);污水处理厂排水对受纳水体病原体浓度水平基本没有负面影响.研究为评估污水处理厂处理效果及排水对受纳水体的生态影响提供了技术支持.