多形态多水平氮添加对温带森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影响

为阐明不同水平、不同形态的氮添加对土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸的影响及微生物机制,本研究以温带森林土壤为研究对象,开展多形态(硝态氮(NaNO_3)、铵态氮((NH_4)_2SO_4)和混合态氮(NH_4NO_3))多水平(50 kg N·ha~(-1)·a~(-1)和150 kg N·ha~(-1)·a~(-1))的增氮控制实验.在施氮后的第7—9年,利用静态箱-气相色谱法研究土壤呼吸组分和磷脂脂肪酸方法研究微生物群落丰度和群落结构的改变.结果表明,氮添加显著提高了土壤硝态氮和铵态氮含量,而土壤pH平均降低0.85个单位.在施氮后的第7—9年,氮添加将会减弱土壤呼吸活动,高水平的氮添加效应强于低水平氮添加;就形态来说,(NH_4)_2SO_4起到促进效应,而NH_4NO_3则逐渐由促进效应转变成抑制效应,例如在2019年(施肥后第9年),高水平的(NH_4)_2SO_4施加分别提高土壤总呼吸和微生物呼吸的34.06%和37.95%,而高水平NH_4NO_3添加则分别抑制了土壤总呼吸和微生物呼吸的27.62%和31.70%.而高水平的(NH_4)_2SO_4添加对根系呼吸有促进作用,而高水平的NH_4NO_3则有抑制效应.微生物呼吸和细菌、真菌显著正相关,和真菌/细菌比值也呈正相关.总之,土壤呼吸各组分对氮添加的响应受氮素形态和水平的控制,特定森林土壤碳排放量对土壤氮基质响应具有多阶段性,微生物呼吸的降低反映了土壤有机质分解速度的降低,这有可能会进而促进土壤碳的积累,达到氮促碳汇的效果.     

1株好氧反硝化菌筛选及处理猪场厌氧消化废水

从活性污泥中分离纯化1株好氧反硝化菌并编号为AHP123,通过16S r DNA序列分析鉴定为不动杆菌属。该菌株具有良好的异养硝化和好氧反硝化能力,能够有效利用硝酸盐和铵。单因素条件优化结果表明,该菌株在C/N比20、丁二酸钠为碳源、培养转速为200 r/min、温度为30℃、接种率为2%条件下,以氯化铵为唯一氮源培养24 h,铵的去除率可达到99.26%,去除速率为4.86 mg/(L·h)。在C/N比20、柠檬酸钠为碳源、培养转速为120 r/min、温度为25℃、接种率为2%条件下,以KNO₃为唯一氮源培养24 h,硝氮的去除率可达到92.68%,去除速率为6.11 mg/(L·h)。在氨氮和硝氮作为混合氮源时,氨氮和硝氮的去除率分别达到98.64%、80.38%。进一步地,菌株AHP123在猪场厌氧消化废水(ADPE)等含氮废水的处理中具有良好的应用潜力,处理48 h后,ADPE中的氨氮去除率达到99.19%。     

嗜麦芽寡养单胞菌降解羽毛5 L发酵罐工业小试过程研究

为了将微生物处理羽毛工艺产业化,在摇瓶发酵条件优化的基础上进行5 L发酵罐工业小试研究,确定了放大发酵条件并根据发酵条件记录对发酵过程进行分析,推测代谢过程中的物质及能量变化及产物形成的动力学模型。在通气气压为0.08 MPa,空气流量为2.5 L/min及恒温40℃的条件下,产物得率比摇瓶发酵提高了2～3倍,发酵周期缩短了1 d。为羽毛废弃物的利用提供了可靠的依据。     

内源过氧化氢（H2O2）对Stenotrophomonas maltophilia DHHJ降解羽毛

过氧化氢为好氧微生物代谢的中间产物。本研究考察了Stenotrophomonas maltophilia DHHJ代谢H2O2规律及体内外过氧化氢对酶降解羽毛的促进作用,该菌与代谢相关酶SOD及CAT随发酵时间延长而增长。H2O2含量随培养时间延长而升高,84 h后可达71μg/mL。该菌也可在低浓度下提高酶对羽毛的降解效率,在含量0.015%,即150μg/mL时,可将降解率从17%提高到25%以上。结果为微生物降解羽毛机理研究提供一条新的线索,同时也可为羽毛生物炼制产业化应用提供新思路。     

HRT对异养硝化好氧反硝化菌处理高速列车真空集便废水的影响

利用具有良好异养硝化好氧反硝化功能的菌剂启动生物接触氧化工艺,用以处理经化粪池厌氧消化后的高速列车真空集便废水。重点研究了HRT对生物膜反应器中好氧反硝化菌处理列车集便废水的影响,并进行了动力学模型分析。实验结果表明,在选用立体弹性填料为生物膜载体时,系统的最佳HRT为6 h。该条件下,反应器稳定运行的COD、总氮和氨氮的去除率均大于80%。通过对系统底物降解动力学的初步探究,得出了相关降解动力学常数KS、μmax。经验证,Monod模型较好地描述了系统的基质降解动力学行为,为高速列车真空集便废水的处理提供了相对高效、简便的方法。     

北京市某城市污水处理厂微生物气溶胶污染特性研究

以北京市某城市污水处理厂的格栅间、曝气池、污泥浓缩池和污泥脱水间为对象,研究不同功能区的空气微生物浓度、粒径分布及微生物组成.结果表明:(1)该污水处理厂4个功能区空气异养细菌浓度平均值为3.3×104cfu/m3,范围为1.0×102～4.3×105cfu/m3;真菌浓度平均值为6.1×103cfu/m3,范围为7.5×10～7.6×104cfu/m3.异养细菌和真菌浓度存在显著性差异,尤以曝气池上空最高,其次是污泥脱水间,浓度最低的区域为格栅间和污泥浓缩池.各功能区均存在不同程度的异养细菌和真菌污染.(2)该污水处理厂不同功能区逸散出的异养细菌分布比例最高的为第2～5级,真菌主要分布在第3～5级.4个功能区空气中粒径为2.10～4.70μm(第3、4级)的异养细菌和真菌粒子分别占到了总数的37％～40％和46％～56％,而粒径为0.65～2.10μm(第5、6级)的异养细菌和真菌粒子则分别占到了总数的30％～33％和31％～37％,说明该污水处理厂不同功能区内的空气微生物存在一定的健康风险,可能对人呼吸道构成感染威胁.(3)假单孢菌(Pseudomonas)为该污水处理厂不同功能区均检出的优势异养细菌,而优势真菌种属为毛霉(Mucor)和曲霉(Aspergillus).     

碳纳米管对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性效应及其作用机制

以嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）为实验菌株,探讨不同条件下碳纳米管（CNTs）对其生长的影响,并采用SEM、EDS和FT-IR等手段分析CNTs对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性机制。实验结果表明,CNTs对Acidithiobacillus ferrooxidans生长有抑制作用,并随着CNTs剂量的增加,毒性增大。在CNTs投加量为500 mg/L时,培养40 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.117,低于空白组的0.163。培养温度和培养基的pH对CNTs的细胞毒性效应有较大影响,在菌体生长的适宜条件下（pH 3.0,温度为30℃）,CNTs对菌体的毒性最强。SEM、EDS和FT-IR分析结果显示,CNTs附着在细胞表面,与细胞表面的羟基、氨基等基团相互作用,并可能诱发菌体细胞产生活性氧自由基（ROS）,从而导致细胞死亡。     

菌株RB5-M1脱色活性黑5的动力学及固定化条件

通过研究嗜水气单胞菌RB5-M1菌株对活性黑5的脱色过程,探讨了菌株脱色不同初始浓度的活性黑5的动力学模型,并从机械强度、包埋量和渗漏量3个方面,对菌株的固定化条件进行了优化。结果表明,当初始染料浓度为50、100、150、200、250和300 mg/L时,菌株脱色活性黑5的动力学过程均更为符合Monod零级反应模型。当冷却温度为30℃、PVA与海藻酸钠浓度比为10∶1、氯化钙浓度为2%、明胶浓度0.2%时,可以获得机械强度较好、包埋量较多的固定化颗粒。当氯化钙浓度2%、明胶浓度0.3%、PVA与海藻酸钠浓度9∶2、冷却温度20℃,可获得渗漏量较少的固定化颗粒。     

硝态氮为惟一氮源时异养微生物增长特性

采用SBR研究了缺氧条件下硝态氮为惟一氮源时异养微生物的增长特性。结果表明,异养微生物能利用硝态氮作为氮源进行增殖。当进水COD浓度为1 400 mg/L,硝态氮浓度为280 mg/L时,COD和硝态氮的去除率分别达到97%和99%;污泥中微生物的含氮量为8.8%,低于常规利用氨氮作为氮源的微生物;在实验条件下活性污泥的产率系数为0.30 g VSS/g COD。反硝化菌可利用硝态氮作为氮源进行细胞合成对含硝氮的废水处理具有重要意义。一方面由于无需投加氨氮降低了废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。