原子力显微镜在环境样品研究与表征中的应用与展望

简要阐述了原子力显微镜仪器操作原理及最新成像技术发展情况;结合作者近期的研究工作,从环境微生物界面观察与表征、腐殖酸在微界面上的聚集行为观测、无机高分子絮凝剂的界面形貌及行为观察以及膜材料表面结构观测与表征等4个方面对原子力显微镜在环境领域内的应用情况作了概括介绍．最后,对原子力显微镜在环境微界面研究与表征中的应用前景进行了展望。     

污水灌溉对土壤重金属含量、酶活性和微生物类群分布的影响

以沈阳张士灌区长期污灌的农田土壤为对象,研究了土壤重金属、土壤酶活性、微生物生物量和种群分布特征,分析了土壤微生物参数与土壤重金属和土壤性质的相关关系.结果表明,虽然已停止污灌十余年,张士灌区农田土壤仍存在Cd、Zn、Cu等多种重金属污染.土壤Cd污染最严重,含量达1.75～3.89 mg·kg-1.土壤耕作层(0～30cm)Zn、Cu、Pb总含量随土层深度增加逐渐减少,而Cd元素的垂直分布呈向下迁移的趋势.Cd、Zn、Cu、Pb等4种重金属含量水平分布特征相似,均为1号样地＞2号样地＞3号样地＞4号样地.相关性分析表明,张士灌区土壤酶活性、微生物生物量和种群分布受重金属污染和土壤养分的影响,土壤养分含量(有机碳、N、P、K)对微生物的正面效应大于重金属对微生物的负面效应.土壤全量Cd和速效K对微生物参数的影响最为明显,Cd含量与多酚氧化酶活性和微生物生物量(Cmic)呈极显著负相关,与纤维素酶活性呈极显著正相关(P＜0 01),速效K含量与多酚氧化酶活性、微生物生物量以及可培养微生物种群数量均呈极显著正相关(P＜0.01).     

Effects of cultivation on N2O emission and seasonal quantitative variations of related microbes in a temperate grassland soil

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅ (Ｎ2 Ｏ)ｉｓａｖｅｒｙｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｌｙａｃｔｉｖｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓ,ａｌｓｏｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｏｚｏｎｅｌａｙｅｒｏｆｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ .ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＮ2 Ｏｍａｉｎｌｙｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ.Ｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ,ａｃｃｏｕｎ…     

净化烹饪油污微生物菌种的选育

利用正交试验方法优化了净化烹饪油污菌种选育的环境和营养条件 ,即 :油 :2 0mL、NaNO3( 2g L) :4mL、KH2 PO4( 0 .5g L) :3mL、微量元素溶液 (CuSO4·5H2 O 0 .0 3g L ,ZnSO4·7H2 O 0 .1g L ,MnCl2 ·4H2 O 0 .0 5g L) :1mL和温度 3 7℃ ;而且得出氮源是影响菌体增长的最重要因素 ,温度是影响微生物降解的重要因素 ,而微量元素和磷源对菌种培育结果影响较小。在此优化条件下选育出了合适降解烹饪油污的c种子菌液 ,其每天可降解油 2 2mg L以上 ,并鉴定出主要的微生物是嗜水性气单孢菌 (Aeromonashydrophila 4AK4)、黄丝藻属 (Tribonema)和多甲藻属 (Peridinium)等菌体 ;分析了选育过程活性微生物、目标污染物和微生物的代谢产物三者之间的关系 ,发现所选微生物能利用油类物质作为碳源进行生长代谢     

造粒处理对城镇污泥蚯蚓堆肥微生物群落碳源利用的影响

采用Biolog Eco微平板法探讨了城镇污泥造粒的预处理方法对蚯蚓堆肥系统中微生物碳源利用的影响.结果显示,造粒处理会显著提高城镇污泥中微生物群落对碳源利用的优势度和均匀度,但会降低碳源利用的多样性.与初始污泥相比,造粒处理对氧环境的改善在蚯蚓堆肥的前15 d明显提高了H1(a-D-乳糖)、A3(D-半乳糖酸γ内酯)、D4(L-丝氨酸)、C1(吐温40)、E1(a-环状糊精)、C3(2-羟苯甲酸)、B3(D-半乳糖醛酸)和F3(衣康酸)这8种碳源的代谢强度,增高幅度达到10.81%~24.83%.从碳源利用模式来看,蚯蚓堆肥系统中微生物的碳源利用表现出多元化向单一化发展的特点.胺类和酚类是微生物利用的主要碳源,约占总利用率的40%.污泥造粒和蚯蚓堆肥对胺类的利用无明显影响.与S组相比,15 d前造粒处理会提高氨基酸类和羧酸类的利用率8%以上,对酚类、聚合物类和碳水化合物类无明显影响.但这3类碳源对蚯蚓的作用更加敏感,蚯蚓可以使这3类碳源的利用率提高11%以上.15 d后随着基质中可利用物质的减少和蚓粪的积累,微生物对酚类、羧酸类和氨基酸类的代谢产生了明显的偏好,总体的碳源代谢能力却有所降低.     

微生物资源的开发利用与农业可持续发展

对微生物资源在农业可持续发展中的作用及其合理开发利用进行了阐述和总结。认为微生物作为一种宝贵的资源,它与农业可持续发展的关系十分密切,它在土壤肥力的提高与保持、营养元素的转化、环境净化与生态系统的平衡等方面起着极其重要的作用。因此,加强以微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物饲料、环境激素和环境工程微生物等为核心的农业清洁生产技术的研究与开发利用将具有广阔的应用前景。微生物农业即所谓的"白色农业"将成为未来农业可持续发展的重要方向之一。     

磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

微生物调控对牛粪堆肥的生物特性影响

研究了微生物调控对牛粪堆肥生物特性的影响.结果表明:(1)与对照相比,接菌(添加HM菌剂)处理可使牛粪堆肥提前2d进入高温期,高温持续时间延长2d.即接菌处理的堆肥温度在第4天达到50.5℃,并保持50℃以上的温度14 d;而对照在第6天达到50.0℃,并保持50℃以上的温度12 d.(2)2种处理堆肥的pH总体呈先升高后降低的趋势,接菌处理的堆肥pH上升幅度不大,比对照低0.1～0.5个pH单位.(3)接菌处理有利于提高牛粪堆肥的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶活性水平和峰值.(4)脲酶活性与其他因素之间呈显著负相关(p＜0.01),而温度、pH、蔗糖酶活性和纤维素酶活性之间呈显著正相关(p＜0.01).     

Effects of long-term amendment of organic manure and nitrogen fertilizer on nitrous oxide emission in a sandy loam soil

To understand the effects of long-term amendment of organic manure and N fertilizer on N2O emission in the North China Plain, a laboratory incubation at different temperatures and soil moistures were carried out using soils treated with organic manure （OM）, half organic manure plus half fertilizer N （HOM）, fertilizer NPK （NPK）, fertilizer NP （NP）, fertilizer NK （NK）, fertilizer PK （NK） and control （CK） since 1989. Cumulative N2O emission in OM soil during the 17 d incubation period was slightly higher than in NPK soil under optimum nitrification conditions （25℃ and 60% water-filled pore space, WFPS）, but more than twice under the optimum denitrification conditions （35℃ and 90% WFPS）. N2O produced by denitrification was 2.1-2.3 times greater than that by nitrification in OM and HOM soils, but only 1.5 times greater in NPK and NP soils. These results implied that the long-term amendment of organic manure could significantly increase the N2O emission via denitrification in OM soil as compared to NPK soil. This is quite different from field measurement between OM soil and NPK soil. Substantial inhibition of the formation of anaerobic environment for denitrification in field might result in no marked difference in N2O emission between OM and NPK soils. This is due in part to more rapid oxygen diffusion in coarse textured soils than consumption by aerobic microbes until WFPS was 75% and to low easily decomposed organic C of organic manure. This finding suggested that addition of organic manure in the tested sandy loam might be a good management option since it seldom caused a burst of N2O emission but sequestered atmospheric C and maintained efficiently applied N in soil.     

白腐真菌降解染料反应器微生物群落结构研究

利用DGGE分子标记技术分析了两种白腐真菌生物反应器处理染料废水过程中生物膜微生物群落结构的动态变化及其差异性,结果表明:运行方式和染料废水浓度对敞开式白腐真菌生物反应器处理染料废水过程中生物膜微生物群落结构及其变化趋势有一定影响。序批式反应器运行的起始阶段其生物膜上黄孢原毛平革菌在数量上占绝对优势,但约1个月后逐渐侵染了热带假丝酵母、白地霉和哈茨木霉等杂菌;连续运行的白腐真菌生物反应器虽然在起始阶段存在哈茨木霉等杂菌的侵染,但约3个月后杂菌被逐渐淘汰,黄孢原毛平革菌在数量上重新占据优势,使其有利于发挥高效的降解功能。