微生物育种技术在废水处理工程菌株研制中的应用

随着环境污染的日益严重,仅靠从自然环境中分离筛选有降解酶活菌株的方法已不能适应废水处理实践的要求,需要应用先进的微生物育种技术来更加快速而定向地制备降解工程菌株并用以组成高效的废水生物处理系统.本文从细胞和分子生物学水平综述了国内外应用微生物育种技术研制环保工程菌的部分理论研究进展和应用概况,对各种育种方法的利弊及目前研究中尚存的问题也作了探讨.     

1株高效油脂降解菌株的筛选及其降解特性研究

从学校餐厅污泥中分离得到7株油脂降解菌。以芝麻油为唯一碳源,通过驯化培养、初筛和复筛得到1株芝麻油降解优势菌株。菌种特性研究表明其为好氧菌,降解芝麻油的最适温度为30~37℃左右,pH值为8.0;在最佳生长环境下,该菌株在含20g·L-1芝麻油的培养基中72h内对油脂的降解率达80%以上。     

东江水源林不同混交组合林地枯落物和土壤持水能力研究

东江是广东省重要的河流,东江水源林的质量直接关系到流域内的社会和经济的发展,关系到深圳和香港的生活用水。作者针对现有水源林生态功能较差的情况,在广东省东源县设计和营造了8种不同混交类型的水源林,并对其林地枯落物和土壤持水能力进行了调查研究。结果表明,与对照的马尾松纯林相比,红锥×枫香混交组合、楠木×锥栗混交组合以及格木×海南红豆混交组合林地枯落物持水能力有较大提高;枫香×樟树混交组合、楠木×锥栗混交组合、红苞木×枫香混交组合以及红锥×枫香混交组合土壤持水能力明显提高。综合枯落物和土壤持水特性对各混交类型进行聚类分析,将8个混交组合进行分类,其中椆木×红锥混交组合、马尾松纯林、火力楠×红锥混交组合以及木荷×椆木混交组合林地持水能力较差；格木×海南红豆混交组合和红锥×枫香混交组合林地持水能力一般;红苞木×枫香混交组合和枫香×樟树混交组合林地持水能力较好;楠木×锥栗混交组合林地持水能力最好。总体上,造林初期,水源涵养试验林在提高原有林地持水能力方面已取得了一定的效果。     

鼎湖山针阔叶混交林土壤酸度与土壤养分的季节动态

研究了鼎湖山南亚热带森林演替系列中处于中间阶段的针阔叶混交林土壤的pH值、水解氮、速效磷、钾、交换性钙、镁等几种营养元素的含量现状及季节动态。结果表明：混交林土壤为强酸性土壤，表层(0--20cm)土壤酸度高于中(20--40cm)、下(40-60cm)层土壤，0～40cm土壤pH值具有明显的季节波动性。降雨、温度、凋落物、植物根系以及微生物的活动等因素可能是鼎湖山混交林土壤pH值季节动态变化的主要因素。除Ca外，在同一剖面内，表层土壤养分的含量明显高于中下层，而中下层之间相差不大，养分大多在冬季较高，随着季节变动(1，4，7，10月)呈下降趋势。     

混合型微生物絮凝剂产生菌的最佳培养条件

从活性污泥中筛选出具有较高絮凝活性的混合菌MBFH,研究了各种条件对混合菌产絮凝剂的影响.结果表明,混合菌MBFH产絮凝剂的最佳培养条件为:温度30℃、初始pH8.0、摇床转速为120r/min、培养基含糖量2%、相对接种量15%,其对高岭土悬浊液的絮凝率可达到88%.图5表4参9     

马尾松纯林及其与阔叶树混交林的凋落量与养分通量

在25a生马尾松林下分别套种1a生火力楠、闽粤栲、苦槠、格氏栲、青栲和拉氏栲等阔叶树种的幼苗,16a后形成郁闭的针阔混交异龄林.通过定位监测和化学分析,对上述6种混交林类型及林下未套种阔叶树的马尾松纯林的森林凋落量及养分通量进行了研究.统计结果显示,6个混交群落的年凋落量分别为7137.3kghm-2、6741.1kghm-2、8041.7kghm-2、7151.3kghm-2、7533.2kghm-2和6149.1kghm-2,而马尾松纯林的年凋落量仅3442.8kghm-2.在所有林分的凋落物组成中,枯叶占绝对优势,占凋落物总量的49.7%~71.5%,其余依次为枯枝(5.7%~26.1%)、其它组分(5.5%~17.1%)、树皮(7.7%~18.9%)和果实(0.7%~2.0%).各混交林分中来自马尾松的凋落物占50.4%~58.0%,而来自阔叶树的凋落物占42.0%~49.6%,且两者的组成存在明显差异.各林分总凋落量的季节动态呈双峰型,第1次峰值出现在2~4月份,第2次峰值出现在8、9月份.凋落物中主要养分元素的含量依林分类型、凋落物组分和凋落时间不同而异,N、P、K、Ca和Mg的含量范围依次为3.25~12.98gkg-1、0.23~0.97gkg-1、0.42~4.02gkg-1、7.34~32.57gkg-1和1.34~5.58gkg-1.不同的林分类型,凋落物中各养分元素的年通量大小均为:Ca>N>Mg>K>P.马尾松纯林中,通过凋落物的5种养分元素的年流通量为142.01kghm-2;而在林下分别套种上述6种阔叶树后,其养分年流通量依次增加到204.95kghm-2、223.93kghm-2、304.12kghm-2、288.46kghm-2、213.77kghm-2、238.05kghm-2.图3表4参13     

混合菌对石油的降解

从含油污水中分离得到4株能高效降解石油的微生物菌株(X2、X3、X4、X5),经鉴定,4株菌分别属于黄单胞菌属(Xanthomonas sp.)、动胶菌属(Zoogloea sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和邻单胞菌属(Plesiomonas sp.).通过观察4株菌在原油培养基中的生长变化过程,确定了其中的优势菌;并对4株菌进行复配实验以确定各株菌混合后的石油降解效果;用正交实验法确定达到最佳石油降解效果各菌的投加量;通过对残油的Gc-MS测定分析,确定各菌在降解石油时所起的作用.结果表明,混合菌株中菌X4为优势菌,且有高的降解效果(达68,60％),其它3株降解率不高的菌混合投加也能达到较高的降解效果(达63.17％),菌X4是混合菌株维持高降解率的关键;达到最佳降解效果的各菌投加量分别为0.1％、0.1％、0.5％、2.0％;菌X2和菌X3降解C12-C16直链烃和少量支链烃,菌X4和菌X5对C12-C22直链烃有好的降解效果.图2表4参10     

玉米-花生混作系统中的氮铁营养效应

采用盆栽试验的方法研究了不同施氮水平和种间相互作用对花生铁营养、根瘤固氮能力以及系统氮营养的影响。结果表明,在本试验种植密度下,施氮水平和种植方式对下针期单株花生生物量无显著影响。在不同施氮水平下,玉米-花生混作不仅均显著改善了花生铁营养,而且玉米对氮素的大量吸收显著降低了混作花生根际土壤硝态氮的质量分数,从而使得花生根瘤数增加,根瘤固氮酶活性增强。混作花生铁营养受混作玉米氮营养及作物发育状况的影响较大,并且下针期花生固氮酶活性受施氮抑制及花生铁营养改善的促进。这说明,根际土壤硝态氮的质量分数的降低和花生铁营养的改善是石灰性土壤上花生固氮能力增强的关键因素,而花生生物固氮作用的增强是该混作系统体现氮营养优势的主要原因。     

一体化间歇曝气完全混合活性污泥法

一体化间歇曝气完全混合活性污泥法处理装置采取特殊的沉淀区构造,改变了活性污泥的循环流动方式,通过间歇曝气,反应区交替处于好氧/缺氧状态,达到了有机物高效去除、高效硝化反硝化及控制污泥膨胀的效果.该方法具有出水水质好、运行稳定、能耗低、流程简洁和操作管理方便的特点,是一种很有发展潜力的一体化中小型生活污水、城市污水处理系统.     

一体化间歇曝气完全混合活性污泥法

一体化间歇曝气完全混合活性污泥法处理装置采取特殊的沉淀区构造,改变了活性污泥的循环流动方式,通过间歇曝气,反应区交替处于好氧/缺氧状态,达到了有机物高效去除、高效硝化反硝化及控制污泥膨胀的效果.该方法具有出水水质好、运行稳定、能耗低、流程简洁和操作管理方便的特点,是一种很有发展潜力的一体化中小型生活污水、城市污水处理系统.