两株异养硝化菌的复合及其脱氮性能研究

目前国内外常用的脱氮工艺为生物脱氮工艺,但含氮废水总量的不断增加且废水成分的不断复杂化,使得传统脱氮工艺面临挑战。针对这种挑战,研究了两株异养硝化菌,优选出二者最佳的复合方式为吸附复合。利用此种方式构建的复合菌可以在24 h将100 mg/L的氨氮脱除90%左右,且可以重复利用。复合菌具有将100 mg/L的硝酸盐氮完全降解的能力。复合菌较单株菌相比,在脱氨氮及硝态氮速率方面皆有明显优势。     

流体混合状态对微生物的影响——以枯草芽孢杆菌为例

采用雷诺数表征液体环境的混合状态。利用一种自主研发的流体混合设备产生不同的液体流态,研究流态对枯草芽孢杆菌生长的影响。枯草芽孢杆菌是净化污水的一大主要细菌。结果发现,雷诺数越大,越有利于细菌的生长,具体表现为对数期时间缩短,到达平稳期时菌体浓度提高。此外,接种枯草芽孢杆菌后会消耗溶解氧,使培养基中的溶解氧维持在一个较低的水平(0~1mg/L)。     

他用一生去寻找——田向荣的冬虫夏草菌耳诞生记

冬虫夏草产自青藏高原,为我国传统的名贵药材,药用历史悠久,享誉海内外。但冬虫夏草仅在高寒条件下繁衍,对生长环境要求极为苛刻,随着全球工业化的推进和自然气候的变迁,气温升高,加上干旱化等因素,促使雪线上抬,造成冬虫夏草生存区域正在逐渐缩小。近年来,由于经济利益的驱使,冬虫夏草遭到过度采挖,生态环境的破坏严重,这种珍贵药材的分布范围和发生数量已经出现明显的萎缩趋势。长此下去,冬虫夏草这一对人类具有重要药用价值的物种资源势必将更加贫乏,甚至可能面临灭绝的危险。保护和合理利用冬虫夏草资源,寻求通过人为干预促进其生存繁衍的新途径,以满足不断增长的保健与药用的需求,已经成为迫在眉睫的任务。中国农业大学田向荣博士,以一个科学家的良知和坚守,经过多年潜心研究,发明了"冬虫夏草菌的一种仿生学培养方法",这一重大成果的产业化,不仅能生产出让老百姓都吃得起冬虫夏草,更有利于保护天然冬虫夏草物种延续,有利于保护青藏高原生态环境,也必将成为我国的生物多样性保护的典范。     

AHLs群体感应信号分子对硝化污泥附着生长及硝化效果的影响

污水生物脱氮系统中的硝化菌生长慢、易流失,人为添加N-酰基高丝氨酸内酯类(AHLs)群体感应信号分子,可能会强化硝化菌生物膜的形成,从而有助于富集硝化菌,提高硝化效率.本研究以采用低碳氮比(C∶N=8)人工配置废水驯化100 d后的硝化活性污泥为菌源,人为外加2μmol·L-1的AHLs信号分子(C8-HSL或OHHL),分析了两种信号分子对硝化污泥静态附着、氨氮动态降解及微生物生长速率的影响.研究结果表明,信号分子OHHL能快速强化微生物附着生长,且能在一定时间内持续发挥作用,有助于硝化生物膜的形成;而信号分子C8-HSL则能明显提高硝化污泥的氨氮降解速率;两种信号分子都能促进硝化污泥生长,提高微生物生长速率,增强硝化污泥活性,加速硝化污泥生物量累积.人为添加C8-HSL或OHHL信号分子,不仅能保证氨氮降解效率还能降低出水硝氮浓度,减轻氮污染.     

固相微萃取-气质联用法测定水中痕量土臭素和二甲基异崁醇

采用固相微萃-气相色谱/质谱法(SPME-GC/MS)对GSM和2-MIB进行富集检测。实验对萃取富集和仪器条件进行了优化,得出最佳实验条件：NaCl投加量30%,萃取温度65℃,萃取时间40 min,解吸3 min,不分流进样,SIM模式采集数据。实验还对萃取头的使用次数和维护进行了探讨。利用已经建立的SPME-GC/MS法对佛山市28家水厂的出厂水和原水、佛山典型景观千灯湖和亚艺公园湖水进行普查。该法具有操作简单快速、能实现自动化连续检测、准确、灵敏度高等特点,适用于饮用水中嗅味物质定性和定量。     

异噻唑啉酮类杀菌剂对黑斑蛙胚胎和蝌蚪的急性毒性

异噻唑啉酮类杀菌剂1,2-苯并异噻唑-3-酮（BIT）和甲基异噻唑啉酮（MIT）虽已在多种行业中广泛使用,但目前有关其毒性尤其对水体中生物毒性的数据还较少。鉴于BIT和 MIT在水体中普遍存在,本文研究了这两种污染物对两栖动物黑斑蛙胚胎和蝌蚪的急性毒性。黑斑蛙胚胎和蝌蚪分别暴露系列浓度的BIT和 MIT,观察化学品对其生长、发育和运动的影响,计算96小时半数致死浓度（96 h-LC₅₀）和96小时半数致畸浓度（96 h-TC₅₀）,确定最小生长抑制浓度（MCIG）。结果发现,BIT对黑斑蛙胚胎的96 h-LC₅₀和96 h-TC₅₀分别为2.99 mg?L^-1和0.60 mg?L^-1,MCIG小于0.40 mg?L^-1,对蝌蚪的96 h-LC₅₀为6.44 mg?L^-1。MIT对黑斑蛙胚胎的96 h-LC₅₀和96 h-TC₅₀分别为5.30 mg?L^-1和2.36 mg?L^-1,MCIG为2.59 mg?L^-1,对蝌蚪的96 h-LC₅₀为7.58 mg?L^-1。根据《化学农药环境安全评价准则报批稿》中两栖动物蝌蚪急性毒性的分级标准,判定BIT和MIT的毒性等级为中等。该毒性数据为异噻唑啉酮类杀菌剂的环境管理提供参考。     

一株贫营养异养硝化-好氧反硝化菌的筛选及脱氮特性

为了探究并优化菌剂应用于微污染水源水体修复的机制和条件,主要针对水库沉积物内筛选出的贫营养好氧反硝化菌进行了菌种鉴定及脱氮特性研究,考察菌株在不同环境条件下的脱氮效果,明确了该菌株的最适宜生长条件,并基于水库水体中贫营养条件对菌株进行水源水库原水的驯化培养试验研究,以期实现该菌株对微污染水源水库原水中氮源污染物的脱除,为原位投菌技术实际工程应用提供理论依据。从微污染水源水库沉积物中驯化筛分出一株高效异养硝化-好氧反硝化菌A14,通过扫描电镜观察、生理生化特征、16S rRNA基因测序和Biolog GenⅢ鉴定,确定该菌株为革兰氏阴性短杆菌,鉴定为皮特不动杆菌（Acinetobacter pittii）。在好氧条件下,菌株细胞内表达反硝化功能基因napA,以NO3-为唯一氮源进行反硝化作用时,36 h时NO3-去除率为78.89%。以NH4+为唯一氮源时,48 h NH4+去除率为95.25%,TN去除率达80.42%,TOC去除率达98.30%,表明该菌株具有异养硝化-好氧反硝化特性。在改变环境条件过程中,该菌株在以乙酸钠为碳源,温度为30℃,C/N为12,pH为7,接种量为10%时,NO3-去除率最高为86.62%,并且在10℃下脱氮率达到40.18%。在水源水库原水脱氮实验中,接种处理TN去除率为50.95%,NO3-去除率为80.25%。结果表明,菌株A14在微污染水源水体菌剂脱氮修复中具有良好的应用潜力。     

氮磷营养盐因子对缘管浒苔生长、叶绿素荧光特性和氮磷富集的影响

为探讨大型海藻缘管浒苔(Ulva linza)对氮、磷加富的生理响应及其机制,分析了氮、磷浓度变化对藻体相对生长速率(Rr.g),氮、磷富集,叶绿素(Chl)含量,类胡萝卜素(Car)含量,色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,在30μmol·L-1P浓度不变条件下,随着N浓度的增加,藻体P含量持续降低,而其Rr、g、N含量、Chl含量、Car含量、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)和叶绿素荧光参数均逐渐上升,N3处理(500μmol· L-1 N)缘管浒苔Rr.g和叶绿素荧光参数均达到最大值,N4处理(1 000 μmol·L-1)缘管浒苔Chl含量、Car含量和Chl a/Chl b比值均达到最大值.在500 μmol·L-1N浓度不变条件下,依次增加P浓度,缘管浒苔Rr,g没有显著差异,N含量没有显著变化,而P含量则呈明显上升趋势,其他指标变化幅度小.综上所述,与P相比,N的变化对缘管浒苔生长、光合色素和光合作用的影响更明显,在N浓度为500 μmol·L-1、P浓度为30 μmol ·L-1、N/P比值为16.67条件下,藻体生长最佳.当水体富营养化加剧时,缘管浒苔富集氮、磷的能力持续上升.     

水分条件对灰化苔草根茎萌发及幼苗生长的影响

以灰化苔草(Carex cinerascens)根状茎为试验材料,采用室内盆栽培养方式,测定不同土壤水分条件下灰化苔草根状茎萌发、幼苗生长形态和生理参数。试验设置8个土壤体积含水量梯度:C1(2%,重度干旱)、C2(10%)、C3(15%)、C4(20%)、C5(25%)、C6(30%)、C7(40%,水分饱和)和C8(51%,淹水水深为2 cm)。结果表明:(1)在重度干旱和淹水条件下灰化苔草根状茎萌发率较低;轻度干旱(C2处理)条件下萌发率虽达100%,但C2处理幼苗平均株高仅为最大值(C6处理)的2/3。灰化苔草幼苗平均株高、地上生物量均呈随土壤含水量增加而先增大后减小的趋势,幼苗株高与地上生物量之间存在指数函数关系;(2)灰化苔草叶长、叶宽、叶片数和叶面积总体也呈先增大后减小趋势;灰化苔草幼苗通过个体变小、叶片数和叶面积减少、生长速率减缓等调节自身组织结构特点以利用有限的水分维持生命活动。(3)灰化苔草幼苗叶片叶绿素(Chl a、Chl b)含量、相对叶绿素含量(SPAD)、类胡萝卜素(Car)含量具有相同的变化规律,即随土壤含水量的增加而呈先增大后减小的变化趋势;叶绿素a/b比值随土壤含水量的增加而呈先减小后增大趋势;各处理间灰化苔草叶片含水量、Car/Chl比值无明显差异;灰化苔草幼苗叶片在水分缺乏或过多时通过使Chl a/b比值升高、Car/Chl比值保持稳定、合理分配Chl a和Chl b来确保植物能正常地进行光合作用;(4)利用高斯模型定量分析得出灰化苔草根状茎萌发及幼苗生长的水分生态幅在4.15%~51.35%范围内,最适含水量在16.22%~39.55%之间。     

米曲霉发酵厨余垃圾制备富酶产物的研究

为了探讨利用微生物发酵厨余垃圾产酶的最佳条件,实现厨余垃圾高值资源化,选取米曲霉为试验菌种,基于米曲霉BNCC142787 (简称“米曲霉B”)、米曲霉CGMCC3.4427 (简称“米曲霉C”)的生长特性解析,研究不同培养方式(静置、振荡)和培养温度(30、35、40 ℃)对米曲霉好氧发酵厨余垃圾产酶性能的影响. 结果表明:米曲霉B和米曲霉C分别在30 ℃和40 ℃、pH为6的培养条件下生长最佳;与静置培养相比,振荡培养可显著提高米曲霉菌丝体的形成和生长速率,促进淀粉酶和蛋白酶分泌. 米曲霉B在40 ℃下厨余垃圾好氧发酵48 h时蛋白酶活性最高,为66.64 U/g;在30 ℃下好氧发酵48 h时,其淀粉酶活性最佳,为129.44 U/g. 米曲霉C在40 ℃下、厨余垃圾好氧发酵96 h时蛋白质酶和淀粉酶活性均达到最高,分别为64.02和131.11 U/g. 研究显示,米曲霉B和米曲霉C产生蛋白酶与淀粉酶的能力相当,但米曲霉B生长速率快,所需发酵时间短,可在温和的条件下实现产酶,因此采用米曲霉B在40 ℃、好氧发酵48 h条件下进行酶源制备,可充分利用厨余垃圾中的营养物质获得富含淀粉酶和蛋白酶的产物,具有显著的应用潜力.