Methods Currently Used in Testing Microbiological Degradation and Deterioration of a Wide Range of Polymeric Materials with Various Degree of Degradability: A Review

Biodegradation of polymeric materials affect a wide range of industries, information on degradability can provide fundamental information facilitating design and life-time analysis of materials. Among the methods currently used in testing, traditional gravimetric and respirometric techniques are tailored to readily degradable polymeric materials mostly and polymer blends with biodegradable components, but they are not applicable to the new generation of engineering polymers which are relatively resistant to biodegradation. However, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been tested for monitoring biodeterioration of high strength materials and the technique has very high sensitivity. A wide range of materials including electronic insulation polyimides, fiber-reinforced polymeric composites (FRPCs) and corrosion protective polyurethane coatings have been successfully measured under inoculation of degradative microorganisms using EIS. In addition, the mechanism of degradation of high strength polymers is mainly due to the presence of plasticizers in the polymer matrices. The information on various methods discussed in this review is intended to illustrate a suite of methods for those who are interested in testing biodeterioration of polymeric materials under different environmental conditions and in selecting appropriate techniques for specific applications.     

生物脱氮除磷工艺中的微生物及其相互关系

本文着重对近年来脱氮除磷微生物学方面的研究进展进行了综述 ,分析了生物脱氮除磷反应器中各类功能微生物间的相互作用关系 ,营养物代谢机理和对处理效率的贡献 ,讨论了脱氮除磷生物学应深入研究的一些问题。     

Response of anaerobes to methyl fluoride, 2-bromoethanesulfonate and hydrogen during acetate degradation

To use the selective inhibition method for quantitative analysis of acetate metabolism in methanogenic systems,the responses of microbial communities and metabolic activities,which were involved in anaerobic degradation of acetate,to the addition of methyl fluoride(CH3F),2-bromoethanesulfonate(BES)and hydrogen were investigated in a thermophilic batch experiment.Both the methanogenic inhibitors,i.e.,CH3F and BES,showed their effectiveness on inhibiting CH4 production,whereas acetate metabolism other than acetoclastic methanogenesis was stimulated by BES,as reflected by the fluctuated acetate concentration.Syntrophic acetate oxidation was thermodynamically blocked by hydrogen(H2),while H2-utilizing reactions as hydrogenotrophic methanogenesis and homoacetogenesis were correspondingly promoted.Results of PCR-DGGE fingerprinting showed that,CH3F did not influence the microbial populations significantly.However,the BES and hydrogen notably altered the bacterial community structures and increased the diversity.BES gradually changed the methanogenic community structure by affecting the existence of different populations to different levels,whilst H2 greatly changed the abundance of different methanogenic populations,and induced growth of new species.     

论活性污泥微生物指示作用

为研究石化污水处理场生化处理过程中微生物相的特性与曝气池运行状态、处理效果之间的关系,选用锦西石化分公司污水处理场合建式完全混合曝气池为研究对象,以其活性污泥做样品直接进行镜检。通过观察丝状菌、游离细菌、钟虫、变形虫、鞭毛虫生长繁殖变化,分析各种微生物对应水质条件,得出活性污泥微生物对合建式曝气池运行状态和水质的指示规律。     

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.     

汾河下游水体nirS型反硝化细菌群落组成与无机氮关系

为了探明汾河下游水体中nir S型反硝化细菌群落结构组成及其与无机氮的相互影响关系,在分析河流9个水样水质指标的基础上,运用Illumina高通量测序技术对水样中的nir S型反硝化细菌群落结构和多样性进行诊断,并进行统计分析,解析水体nir S型反硝化细菌群落与无机氮之间的关系.结果表明,汾河下游无机氮污染严重,整体水质为Ⅴ类水标准.Shannon指数变化范围为3. 36～7. 54,说明该流域反硝化细菌群落多样性较高;水体中主导菌属相对丰度占总群落的89. 8%,分别为红细菌属Rhodobacter、假单胞菌属Pseudomonas和陶厄氏菌属Thauera; DO、p H值及无机氮含量是影响汾河下游水体反硝化细菌群落的主要因素;优势菌属红细菌属Rhodobacter、陶厄氏菌属Thauera与NO_3~--N、NO_2~--N呈负相关,与NH_4~+-N呈正相关,稷山、河津和入黄口这3处的主要菌属假单胞菌属Pseudomomas与NO_3~--N、NO_2~--N呈负相关,与NH_4~+-N呈正相关.汾河下游水体中nir S型反硝化细菌中的主要菌属促进了反硝化作用,对降低水体中硝态氮的含量有一定的影响.     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.     

重庆市河水中粪源微生物污染特征及源解析

以重庆主要河流水体作为研究对象,使用传统培养技术评估了细菌总数、粪链球菌、肠球菌、脆弱拟杆菌、总大肠菌群及粪大肠菌群的污染水平;同时以拟杆菌作为特异性指示菌,选取人源性粪便专一指示菌引物（HF183）和猪源性粪便专一指示菌引物（Pig-2-Bac）进行源追踪.微生物培养结果表明：重庆市主要河流在春季有15.4%的研究断面未达到Ⅲ类水质,秋季有61.5%的研究断面未达到Ⅲ类水质.在春季,主城区河流主要受人类粪便污染,区县河流主要受动物粪便污染;在秋季,主城区和区县河流都主要受人类粪便污染.指示微生物指标间Pearson相关性分析结果表明粪链球菌、粪大肠菌群、肠球菌两两之间有显著相关性,肠球菌与脆弱拟杆菌有显著相关性.猪源性拟杆菌特异性生物标记Pig-2-Bac和人源拟杆菌特异性生物标记HF183对人和动物粪便污染区分成功率达100%;用这两种特异性引物对春季水样DNA进行扩增,发现13个采样点均未受到猪源粪便污染,唐家沱、朝天门、鸡冠石、合川受到人源粪便污染.     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

复合菌剂对盆栽番茄土壤理化性质及微生物活性的影响

通过盆栽对照试验的方法,研究复合菌剂C1、C2对土壤理化性质及微生物活性的影响,结果表明：与对照相比,施用复合菌剂C1、C2能够减少土壤真菌的数量,在施菌剂早期可以增加土壤细菌的数量,对土壤放线菌影响较小;提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分的质量分数,降低土壤酸度;同时还能够显著地增强土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶及过氧化氢酶的活性。进一步对各处理的土壤因素进行主成分分析,结果显示PC1为土壤碱解氮、速效磷、速效钾,PC2为土壤矿化氮、脲酶、纤维素酶。综合评价土壤质量,复合菌剂C2在各处理中综合得分最大。