微生物絮凝剂的研究进展及应用现状

絮凝（混凝）技术是一种既经济、简便又最普遍使用的处理方法。目前,研制高效无毒的絮凝剂成为环境科学与工程领域中的重要内容。介绍微生物絮凝剂在环境中的应用优势以及国内外对微生物絮凝剂的应用现状,论述其在印染废水、啤酒废水、味精废水和淀粉废水中的应用,并提出今后微生物絮凝剂的发展前景及方向。     

华北平原典型城市土壤微生物群落时空变化规律及其驱动因子

微生物群落结构和功能受多种环境因素的共同影响,为阐明典型城市土壤中微生物群落的时空变化规律及其主要影响因素,亟需开展典型城市土壤中微生物群落时空动态变化特征研究.鉴于此,选取华北平原典型城市——石家庄市为研究区,共设置12个采样点,分别于2021年6月（夏季）和9月（秋季）采集表层土壤,并利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,探究其时空变化规律;同时运用Pearson相关性分析建立微生物群落与环境因子间的相关性,识别微生物群落时空变化的主要驱动因子.结果表明：①石家庄市表层土壤中主要优势菌门为放线菌（Actinobacteriota）和变形菌（Proteobacteria）;就季节变化而言,在门水平上,Actinobacteriota和Proteobacteria相对丰度均呈降低趋势;在属水平上,夏季主要优势菌属为节杆菌属（Arthrobacter）和未知分类菌属,秋季主要优势菌属为Arthrobacter和Candidatus_Nitrocosmicus,且优势菌属呈显著季节差异（P<0.05）;②就季节变化而言,Simpson、Ace和Chao指数均值呈升高趋势,而OTU均值呈降低趋势;就空间差异而言,Shannon指数和Simpson指数呈显著空间差异（P<0.01和P<0.05）;③各类功能基因无显著季节和空间差异;其中能源生产和转换类功能基因相对丰度最高,在夏季和秋季的相对丰度分别为24.06%~24.84%和24.63%~25.98%;④微生物群落结构组成、多样性指数和功能基因与喹诺酮类抗生素（QNs）、总磷（TP）和硝氮（NO₃^--N）呈显著相关,且与QNs显著相关性最强（|r| >0.900）;这表明在石家庄市表层土壤中抗生素成为影响微生物群落变化的主要驱动因素.因此,为保障城市土壤中微生物群落结构和功能稳定,应进一步加强土壤中抗生素污染的综合管控.     

设施番茄种植年限对土壤理化性质及微生物群落的影响

为探究设施番茄种植年限对土壤理化性质和微生物群落影响,以种植1~3 a、5~7 a和>10 a的设施番茄耕层土壤为研究对象,采用常规分析方法测定土壤理化性质,采用Illumina NovaSeq高通量测序技术测定土壤微生物群落结构和多样性.结果表明,随着种植年限的延长,土壤容重和pH呈现降低趋势,最大持水量和有机质等指标逐渐增加,电导率（EC值）和全盐含量先降低后升高,显现出土壤次生盐渍化的趋势,其中土壤有机质、全氮和速效钾含量不同连作年限间差异显著（P<0.05）.土壤碱性磷酸酶在种植1~3 a与5~7 a存在显著性差异.各处理间真菌群落相对丰度存在显著性差异,Simpson指数和Shannon指数先升高后降低,Chao1指数逐渐降低;在属水平上,随种植年限的增加,链霉菌属（Streptomyces）等有益细菌群落相对丰度升高成为优势菌属;曲霉菌属（Aspergillus）和Pseudaleuria等致病真菌群落相对丰度逐渐增加成为优势菌属.冗余分析表明设施番茄种植年限与速效钾、速效氮呈显著正相关关系.研究认为,随种植年限的延长,设施番茄土壤次生盐渍化加重、氮磷钾养分累积和微生物群落失衡,导致设施番茄连作障碍.     

双酚类化合物的毒理学效应及微生物降解机制的研究进展

双酚类化合物作为重要的有机化工原料,广泛应用于各行各业。然而双酚类化合物是一类内分泌干扰物,毒性评价结果表明其与许多疾病发病率的升高密切相关。伴随双酚类化合物的大量使用,诸多环境样品中都检测出双酚类化合物。由于双酚类化合物的结构稳定,很难在自然界中被完全降解,会不断累积,对生态安全和人体健康产生危害,亟待有效修复。有机污染物的物理化学修复方法易对环境造成二次污染,微生物降解因其获取容易、无二次污染等特点成为双酚类化合物修复的有效途径。本文总结概述了几种典型双酚类化合物的毒性评价及微生物降解机制。     

电磁波加载内回流硝化液对A/A/O缺氧池反硝化功能的影响

为了提升缺氧池的反硝化功能,对A/A/O系统的内回流硝化液进行电磁波加载.考察了加载时间（T）75s,加载功率（P）分别为100和400W的条件下,不同的硝化液加载百分比（L）（5%、10%、20%）对A/A/O系统功能的影响,优选出工况Ⅰ、工况Ⅲ和工况Ⅵ,分析3种工况下缺氧池混合液的微生物特性和群落结构变化.结果表明电磁波加载可致硝化液絮体结构破裂,有机物的溶出为缺氧池补充大量反硝化碳源,促进异养反硝化菌（Dechloromonas、Azospira、Haliangium）的富集,冗余分析（RDA）结果表明电磁波加载功率增大会使缺氧池中Dechloromonas大量富集.缺氧池的反硝化速率得到较大提高.电磁波加载条件为P=100W,T=75s,L=10%时,池内污泥的比亚硝酸盐还原速率（SNIRR）和比硝酸盐还原速率（SNRR）分别提升至（10.15±1.02）和（14.37±0.63） mg N/（g MLVSS·h）,比未加载时分别提高了20.55%和46.63%;当电磁波加载条件为P=400W,T=75s,L=10%时,二者提高至（10.57±0.82）和（12.16±0.74） mg N/（g MLVSS·h）,比未加载时分别提高了25.53%和28.03%,表明电磁波加载内回流硝化液能够提高A/A/O缺氧池的反硝化功能.     

磁性活性炭强化SBR脱氮除磷及微生物种群分析

为了提高传统活性污泥法脱氮除磷效率,改善污泥易膨胀等问题,在序批式活性污泥反应器（SBR）中,投加140目1.00g/L的磁性活性炭构建磁性炭基活性污泥系统（1^#）,同时,以不投加任何材料（单独活性污泥系统）为对照组（0^#）,研究磁性活性炭对活性污泥系统除污性能和主要微生物种群结构组成的影响,探讨了磁性活性炭强化活性污泥系统脱氮除磷机理.结果表明：1^#对TN和TP的平均去除率分别为68.59%和78.25%;而0^#对于TN和TP的平均去除率则为53.17%与54.10%,1^#出水NO₃^--N浓度平均降低了7.03mg/L,两系统对NH₄⁺-N和COD的去除效率差别不大,均在95.00%以上.典型周期内1^#中TN、NH₄⁺-N、TP、COD的下降速率快于0^#;0^#同步硝化反硝化效率为60.31%,反硝化速率为4.44mg/（L·h）,1^#同步硝化反硝化效率为80.74%,反硝化速率为6.13mg/（L·h）,实验组1^#脱氮速率明显快于空白对照组0^#.高通量测序结果表明,1^#内污泥的优势菌门为Saccharibacteria（38.74%）、Proteobacteria（22.52%）、Actinobacteria（18.54%）和Chloroflexi（8.40%）.此外,与0^#相比,1^#引发污泥膨胀密切相关的Actinobacteria菌门的微生物相对丰度显著下降;与脱氮除磷功能相关的Micropruina、Shinella、norank_f_Anaerolineaceae和norank_f_Xanthomonadaceae 4种菌属的相对丰度都明显上升.SBR系统中加载一定量的磁性活性炭既能抑制引起污泥膨胀微生物的生长,又能利于脱氮除磷微生物的富集,整个污泥系统表现出良好的稳定性和脱氮除磷性能.     

土壤微生物电化学系统降解四环素的机理

以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统（SMES）,避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌.     

共代谢条件下荧蒽降解菌的差异蛋白质组学分析

以课题组筛选出的多环芳烃高效降解菌--蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DQ01菌株为研究对象,以荧蒽为目标污染物,以牛肉膏蛋白胨培养基(LB培养基)为共代谢基质,基于同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)比较细菌在无机盐培养基(MSM培养基)和MSM-LB培养环境中降解荧蒽的全蛋白表达水平,旨在揭示蜡样芽孢杆菌在共代谢过程中分子代谢水平上的变化.结果共检测到64个差异表达蛋白质,其中上调表达的蛋白质有28个,下调表达的蛋白质36个.鉴定到差异蛋白的功能集中在代谢、应激反应、信息传递和调控等方面,同时对比KEGG通路富集分析的结果,也显示细菌有关能量代谢和信息传递、调控的通路产生的变化.比较细菌在是否处于共代谢下的差异蛋白表达,推测细菌在降解多环芳烃过程中的关键环节是小分子代谢和适应外界环境的通路.     

温度冲击引起的丝状菌污泥膨胀菌群特征

为探究温度冲击引起的污泥膨胀机理,以生活污水为处理对象,采用SBR工艺分别运行温度骤降系统和温度梯度降低系统,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析温度变化过程中微生物群落整体变化,并对膨胀阶段优势丝状菌类型进行解析.结果表明,温度骤降系统优势丝状菌为微丝菌(Microthrixparvicella),SVI值升高至291mL/g以上,温度梯度降低系统优势丝状菌为Eikelboom Type 0092型丝状菌,SVI值稳定维持在250mL/g,因此Eikelboom Type 0092型丝状菌适宜在温度冲击环境中生长繁殖.温度冲击方式不同导致菌群组成具有差异性,Proteobacteria相对丰度均值为39.3%,其占比在不同阶段变化较小.两个系统在污泥膨胀阶段Actinobacteria和Chloroflexi的相对丰度占比不同.各样本中与去除有机物相关微生物菌群丰度均值为13.6%,Nitrospira其相对丰度均值为2.48%,占NOB总含量80%以上.温度梯度降低系统发生的Eikelboom Type 0092型丝状菌型污泥微膨胀,其出水水质没有发生严重恶化,COD和NH₄⁺-N的去除效果均高于温度骤降系统.     

改性生物炭负载零价铁对土壤中三氯乙烯的去除及微生物响应

三氯乙烯是场地及地下水中广泛存在的典型有机污染物,生物炭基零价铁材料可用于去除地下水中三氯乙烯,然而其也会影响含水层土壤的微生物群落,进而改变三氯乙烯的归趋.通过限氧控温热解,NaOH和HNO₃改性处理,并采用球磨法合成了改性生物炭负载零价铁复合材料,研究了不同改性生物炭负载零价铁对模拟含水层土壤中三氯乙烯的去除及微生物群落的作用机制.结果表明,NaOH改性显著提高了复合材料的比表面积.NaOH改性和Fe/BC为1∶10的复合材料(BC＿2处理组)对三氯乙烯的去除率最高,为90.01%.除BC＿1处理组外,不同处理组均提高了土壤微生物的多样性,改变了微生物群落结构,其中芽孢杆菌属(Bacillus)、硫杆菌属(Thiobacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)可能是三氯乙烯的降解菌属.BC＿2处理组增加了土壤中硫杆菌属和假单胞菌属的相对丰度,有利于三氯乙烯的降解.类诺卡氏菌属(Nocardioideas)、Thermincola、溶杆菌属(Lysobacter)、Gemmatimonas、Microvirga和假单胞菌属维持了微生物群落结构的稳定.微...