盐分增强对河口淡水潮汐湿地土壤活性碳组分和碳获取酶活性的影响

为了研究未来盐水入侵对河口淡水潮汐湿地土壤有机碳分解的影响,本研究将河口淡水潮汐湿地土壤移置到半咸水潮汐湿地,研究土壤移置30、180和510 d后,河口淡水潮汐湿地土壤活性有机碳（LOC）组分和碳获取酶活性（β-葡萄糖苷酶、纤维素水解酶、过氧化氢酶与酚氧化酶）对盐分增强的响应.结果表明,土壤盐分增强对活性有机碳组分的影响显著,盐分增强促进土壤MBC和DOC的含量增加,土壤EOC的含量减少.植物地上生物量随着土壤盐分的增强而降低,而地下生物量随着盐分的增强而增加.细菌丰度随着土壤盐分增强而减少,真菌丰度随着土壤盐分增强而增加.随着土壤盐分的增强,4种碳获取酶的活性增加.相关分析和回归分析表明碳获取酶的活性受土壤Fe(III)/Fe(II)比值、土壤C/N比值及土壤真菌/细菌（F/B）比值影响.研究结果表明：当河口淡水潮汐湿地由淡水潮汐湿地转变为半咸水潮汐湿地,植物的根系泌氧和有机物分泌都会相应增加,土壤有机质质量变差,故而土壤碳获取酶的活性会相应增加,而土壤活性有机碳的含量大量减少.因此,未来海平面上升后,河口淡水潮汐沼泽湿地土壤碳储量减少,并进一步加剧海平面上升对河口淡水潮汐湿地生态...     

闭合回路电子流强化硝酸盐异化还原为铵性能及功能菌群分析

硝酸盐异化还原为铵(DNRA)是氮循环中的一个重要过程,DNRA能够将硝酸盐还原为铵,是将活性氮保留在自然生态系统中的重要路径.然而,DNRA的效率仍然较低,其内在反应机理仍然不清楚.本研究采用自主搭建的电强化-DNRA(E-DNRA)连续流式反应器,利用闭合回路电子流构建单个细菌周围强还原环境,以提高细菌周围局部微环境的电子供体比例,进而提高DNRA效率.据此,进一步深入探究了电子流强化DNRA过程的内在反应机理及DNRA功能菌的群落特征.结果表明,电阻为50Ω,水力停留时间为20 h,电极面积为847 cm²时可以有效提高硝酸盐异化还原为铵(DNRA)的活性,反应器中c(NH₄⁺)/c(NO₃^-)最高可达79.1%.胞外聚合物(EPS)、电子传递系统活性(ESTA)及NADH分析表明,电子流促进了电极生物膜上各菌属的生物的活性.宏基因分析结果表明,反应器内Thauera、Azonexus、Cupriavidus、Pseudomonas为主要功能菌属.以nrf A基因编码的细...     

慢性噪声暴露对高脂饮食小鼠肝脏脂代谢的影响

为探究慢性噪声暴露对肝脏脂代谢的影响,将C57BL/6J小鼠随机分为正常对照组和噪声暴露组[持续8周85dB(A)稳态宽带噪声暴露(4h/d)].每组又分为两个亚组,分别给予对照饮食和高脂饮食.实验终点检测小鼠体重增长率、葡萄糖耐量、胰岛素耐量、附睾脂肪重量和肝脏重量、血清白介素-6(IL-6)水平、血清和肝脏甘油三酯(TG)及总胆固醇(TC)水平、肝脏丙二醛(MDA)含量以及c-Jun氨基端激酶(JNK)磷酸化水平.结果显示,噪声暴露引起对照饮食小鼠体重增长率显著降低[(23.30±2.54)%vs.(37.13±3.05)%],代谢效率[(545.20±55.06)kJ/(g·mouse)vs.(352.50±20.92)kJ/(g·mouse)]、血清IL-6水平[(44.68±9.77)pg/mL vs.(20.83±0.81)pg/mL]显著升高;噪声暴露引起高脂饮食小鼠肝脏TG[(0.54±0.07)mmol/g protein vs.(0.30±0.03)mmol/g protein]、MDA含量[(1.98±0.13)mmol/gproteinvs.(1.24±0.03...     

厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术,可高效去除污水中的有机物并以CH₄的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标. 为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力,进一步揭示处理系统工艺特性,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征. 结果表明:①在室温条件下,HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除与产甲烷性能,COD去除效率稳定在95%以上,进水77%以上的COD转化为CH₄,出水COD浓度低至(21.2±7.8) mg/L. ②反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计),蛋白质/多糖(含量比,下同)为4.3~5.5,远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0),膜污染潜力高. ③微生物群落分析发现,产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time, SRT)呈显著负相关(P<0.05),且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著,产甲烷古菌在粒径≥10 μm的颗粒中丰度较高,维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡. 研究显示,AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能,但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低,影响反应器高效稳定运行.      

杏鲍菇漆酶的诱导及其对苯并[a]芘的降解研究

杏鲍菇(Pleurotus eryngii)是一种常见的白腐真菌,具有产漆酶的能力。本研究采用液态方式培养杏鲍菇,考察了杏鲍菇的产漆酶性能和杏鲍菇培养液对苯并[a]芘的降解能力。研究结果发现铜离子对杏鲍菇产漆酶有明显的诱导作用,在液体培养基中添加1.0mmol/L铜离子,培养8天后漆酶活性提高8.3倍。杏鲍菇培养液对苯并[a]芘有较好的降解能力,培养7天后液体培养基中苯并[a]芘降解率达到89%。表明杏鲍菇在产漆酶和污染物降解方面具有良好的应用前景。     

碳质纳米材料与枝孢菌KR14的相互影响研究

碳质纳米材料(Carbon Nanomaterials, CNMs)因具有独特的电学及光学等性质而引起了人们的广泛关注,从而被大量使用并释放到环境中,进而影响生态系统环境及生物化学过程,但目前有关CNMs与环境微生物相互作用的研究鲜见报道.因此,本文研究了枝孢菌KR14(Cladosporium sp.)与3种CNMs(单壁碳纳米管(SWCNTs)、石墨烯(Graphene)和氧化石墨烯(GO))的相互作用.结果表明,CNMs的加入促进了3种非特异性酶(漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶)活性增加,其中,对锰过氧化物酶(MnP)活性的促进作用最为显著,18 d最高增加26.1%.在3种类型的CNMs中,SWCNTs对MnP活性刺激最佳,GO最弱.木质素降解实验和电化学分析表明,CNMs可作为电子导体提高真菌胞外电子传递效率,进而提高KR14对木质素的降解.X射线光电子能谱(XPS)结果表明,除GO外,SWCNTs和石墨烯的氧碳比(O/C)均上升,二者表面发生变化.拉曼光谱(Raman)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)结果表明,SWCNTs的I_D/I_G显著提高,无序性增加;石墨烯出现2D峰,即与KR14相互作用后有一定程度堆叠;KR14可引起CNMs结构转变.本研究结果有助于深入理解和评价环境中CNMs与真菌之间的相互作用关系及CNMs对真菌降解木质素和环境碳循环的影响.     

不同来源胡敏酸化学组成及其结合态磷素的生物有效性

磷(P)是存在于腐殖物质中的主要元素之一,然而不同来源腐殖物质中P素的生物有效性及其影响因素尚不清楚.本研究以土壤、泥炭、玉米秸秆、牛粪、猪粪和鸡粪为供试材料,利用酶水解方法比较了不同来源胡敏酸(HA)中P素生物有效性的差异,分析了P素生物有效性与HA化学组成之间的关系.结果发现:HA中活性无机P占HA全P的19.9%～46.4%,活性有机P占HA全P的23.3%～53.8%,活性P总量占HA全P的43.3%～84.7%;活性有机P中,类植酸态P的比例(9.13%～25.1%)最高,其次为简单单酯P(7.06%～22.3%)和多核苷酸P(4.12%～7.46%);不同来源HA相比,活性无机P的含量以土壤HA最高而鸡粪HA最低,活性有机P的含量以秸秆HA最高而牛粪HA最低,活性P总量的顺序为秸秆HA土壤HA≈猪粪HA泥炭HA牛粪HA鸡粪HA;Pearson线性相关分析指出,活性无机P与Al含量之间呈显著的负相关,活性有机P与Ca、Mg、Zn、碳水化合物和双烷氧碳含量之间呈显著的正相关,而活性P总量与Fe含量之间呈显著的负相关.上述结果说明,不同来源HA结合态P素的生物有效性不同,其中秸秆HA结合态P素的生物有效性最高,其次为土壤HA、猪粪HA、泥炭HA和牛粪HA,而鸡粪HA结合态P素的生物有效性最低;HA中酶可水解的活性有机P含量与其中金属元素和有机碳官能团的组成有关,HA中与Ca、Mg和Zn结合的P是酶可水解的有机P形态,同时HA中活性有机碳官能团含量较高则活性有机P的含量也较高.     

磺胺二甲基嘧啶(SM2)高效降解菌J2的分离筛选及降解特性研究

从城市污水处理厂活性污泥中分离得到一株能以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为唯一碳源的菌株,经生理生化鉴定和16S rRNA基因序列同源性分析,将此菌鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为J2.不同条件下的降解特性研究结果表明,J2菌株具有极高的SM2耐受性(100 mg·L~(-1))、较广的温度(20～30℃)和pH(6～8)适用范围;在温度30℃、pH=8.0、初始OD_(600)=0.1、SM2起始浓度为50 mg·L~(-1)的条件下,J2菌株在36 h内对SM2的降解率可达100%,降解效率远超目前已报道的其他SM2降解菌株,展现出了良好的应用潜力.J2菌株降解SM2过程中产生了5种主要中间代谢产物,分析推断其降解SM2的途径分为两条:①磺胺二甲基嘧啶分子首先在酶促反应作用下脱除SO_2,生成嘧啶环和苯胺环自由基,这两种自由基再经过环间耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,该分子中的C—N键在活性氧物种的作用下断开生成苯胺和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;②在漆酶的作用下N~4键断裂,产生N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺,之后N-(3,5-二甲基嘧啶)-苯磺酰胺的N—S键断裂,进一步形成2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和苯亚砜.     

活性污泥降解四溴双酚A的特性、途径及毒性评估

电子行业典型污染物溴代阻燃剂对环境的污染引起了广泛关注.本文以产量最大、应用最广的典型溴代阻燃剂四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)为研究对象,考察了活性污泥降解四溴双酚A的特性、影响因素、降解途径并进行毒性评估.结果显示:活性污泥能有效降解水体中的TBBPA;在初始接菌量OD_(600)=0.77,TBBPA浓度为2.50 mg·L~(-1),温度为40℃,pH值为6.0时,经6 h反应后降解率可达58.46%,脱溴率达43.80%;在自然水体中活性污泥对TBBPA的降解受到抑制,尤其在腐殖质含量较高时;自然光能促进TBBPA降解,紫外光则抑制其降解活性;利用LC-Q-TOF-MS/MS检测到3种中间产物,推测TBBPA可能通过以下两种路径降解:①TBBPA发生甲基化和脱溴反应,产生甲基化的二溴双酚A,随后发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4-甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯酚;②TBBPA发生羟基化反应生成5-[1-(3-溴-4,5-二羟基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯-1,2,3-三醇,随后发生脱溴、羟基化和甲基化反应,生成5-[1-(3-羟基-4,5-二甲氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲氧基-苯-1,3-二醇;最后,利用发光细菌对该降解过程进行毒性评价,结果表明,活性污泥降解TBBPA的过程中其毒性未被完全去除,仍存在一定的环境风险.     

污水地下渗滤系统微生物代谢组学分析

应用超高效液相色谱-质谱技术（UPLC-MS）,基于代谢组学方法,筛选不同进水有机负荷下地下渗滤系统潜在生物标志物.采用偏最小二乘法（PLS-DA）和主成分分析（PCA）模式识别方法对样品进行分型处理,根据模型的变量重要性因子（VIP值）筛选潜在生物标志物,分析代谢产物蕴含的生物学信息,研究代谢通路,通过RDA分析探索代谢产物与环境因子之间的相关性.PLS-DA模型结果表明,当进水有机负荷为250mg/L、400mg/L、500mg/L时,同一高度层代谢产物间存在显著性差异,共筛选出VIP值大于1.5的230种差异代谢物,以有机酸为主;同时也存在一些醇类、酚类等微生物代谢中间产物.此外,微生物代谢产物与模拟土柱高度有显著对应性.在水力负荷为0.14m³/（m²·d）,COD污染负荷为400mg/L条件下,3个高度层H2（500mm）、H4（1000mm）、H6（1500mm）筛选出53种VIP值大于1.5的差异代谢物,以酸类、酮类物质为主.RDA分析表明,随着有机负荷波动和剖面高度的变化,代谢产物受到氧化还原环境（ORP）与硝态氮（NO₃^-）的影响较大,呈负相关.