基于启发式元胞自动机模型的群落演替初期营养级联结效率研究

保护和维持生态系统平衡,非确定性模型的发展使得人们掌握了除确定性模型求解以外的另一条建模途径。在解决生态系统这种复杂系统的问题时,要求我们寻找一种可以满足时空特异性与非线性的途径。群落演替的驱动机制与作用规律是生态研究的一个重要问题,本文通过建立群落演替初期第一第二营养级间相互作用关系的元胞自动机模型研究了营养级联结效率的问题,提出了一种除holling模型以外的捕食者——被捕食者模拟方法,并对各自具有不同特征的生态系统的模拟问题提出了建议。     

球形棕囊藻与红树林细菌Flavobacterium sp.相互关系的研究

从深圳福田红树林中分离出一株细菌,对球形棕囊藻有溶藻活性,通过形态鉴定为假单胞菌属细菌。将球形棕囊藻、藻过滤液和提取的溶血毒素与细菌共培养,通过荧光显微计数及平板计数研究活细菌数和可培养细菌数,结果表明:当细菌直接与棕囊藻共培养时,细菌很快进入VBNC状态,细菌能够促进棕囊藻溶血毒素的积累。而将细菌置于透析袋中与棕囊藻一起共培养时,棕囊藻对细菌的VBNC状态影响不大,细菌对棕囊藻溶血毒素的积累无影响。对数期、稳定期棕囊藻培养过滤液和溶血毒素均可使细菌很快进入VBNC状态,溶血毒素可能在球形棕囊藻在被牧食及抑制其他竞争者中(化感作用)扮演着重要的角色。     

营养盐水平对念珠藻胞外有机物产生的影响

以我国湖泊典型固氮蓝藻发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)为研究对象,考察了氮、磷营养盐对发状念珠藻生长特性及其胞外有机物产生的影响.采用藻细胞浓度计数法表征发状念珠藻生长特性;分别采用溶解性有机碳(DOC)、三维荧光光谱(EEM)和紫外-可见光谱法,从总量和主要物质方面分析了发状念珠藻胞外有机物的产生规律.结果表明,在不同氮、磷营养水平下,发状念珠藻的4个关键生长时期基本相同,氮是控制发状念珠藻生长的关键营养控制要素;氮营养元素浓度的增高,有利于发状念珠藻产生胞外有机物,其产生量逐渐增大,而磷营养元素浓度的增高对胞外有机物产生量贡献较小,氮营养盐是发状念珠藻产生胞外有机物的关键限制因子;通过EEM谱图分析,发状念珠藻胞外有机物主要以类氨基酸类物质和类富里酸物质为主.以磷为控制营养盐时,类富里酸是主要的胞外有机物之一,以氮为控制营养盐时,类富里酸产生量极低;作为主要的胞外有机物,蛋白质和碳水化合物的产生规律显著不同,其中蛋白质含量显著高于碳水化合物含量.     

芽孢杆菌 B1胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性研究

从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得1株对球形棕囊藻有显著溶藻效果的芽孢杆菌B1,研究了B1对棕囊藻的溶藻作用方式,溶藻过程中藻细胞结构变化,并采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、酸碱及热稳定性分析等方法探讨了溶藻活性物质的性质.结果表明,B1无菌滤液对棕囊藻有较强的溶藻效应,除藻率达94.9%,B1通过分泌活性物质间接对球形棕囊藻的生长产生抑制;藻培养液中加入B1无菌滤液16 h后,藻细胞发生团聚,细胞壁失去完整性,56 h后藻细胞破碎,胞内物质溶出;相对分子质量<3 500的分泌物是溶藻过程中起主要作用的活性物质,具有较强极性和热稳定性,在121℃加热20 min后,仍然有良好的溶藻能力,除藻率达92.6%,活性物质在pH 9.0左右溶藻能力较强,在乙醇中不发生沉淀反应,由此推测该活性物质为含有酸性或碱性基团的非生物活性分子,不属于蛋白质、核酸、多糖等物质.     

微生物絮凝剂ZS-7的纯化及其结构特征研究

采用透析、乙醇沉淀、凝胶过滤层析对微生物絮凝剂ZS-7进行了纯化.经鉴定纯化后的微生物絮凝剂ZS-7是一种新型的糖蛋白,其产量大约为0.98 g/L发酵液.ZS-7主要由多糖和蛋白质组成,含量分别为91.5%和8.4%.进一步的分析表明ZS-7中含有酸性多糖包括糖醛酸(16.4%)、丙酮酸(7.1%)和乙酸(0.5%).采用凝胶色谱法测得ZS-7的相对分子质量为6.89×104.红外光谱、X射线能谱图和核磁共振图谱说明糖蛋白絮凝剂ZS-7含有羟基、氨基、羧基、甲氧基和磺酸等功能性基团.单糖组成分析说明ZS-7主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,各单糖的摩尔比大致为:半乳糖∶葡萄糖∶甘露糖∶鼠李糖=142∶2.2∶4.5∶3.4.     

微生物对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附多环芳烃（PAHs）菲、苯并［a］芘过程的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌对菲与苯并［a］芘都可进行吸附或生物降解,48h液相PAHs浓度达到平衡时,微生物对菲消除了98％,对苯并［a］芘消除85％;接种的样品48h吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程;在接种微生物情况下,沉积物与土壤对菲和苯并［a］芘吸附特征均发生较大变化,对菲的吸附量增大约35倍,而对苯并［a］芘的吸附量却降低了2/3左右;未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％,接种的样品组为2.9％,而对苯并［a］芘的解吸结果与菲相反,未接种的对照组为4％,接种的样品组为13％.微生物在土壤与沉积物吸附PAHs的过程中起主导作用.     

利用嗜酸性硫杆菌的生物产酸作用处理洗毛废水

利用洗毛废水在低pH条件下,有机物絮凝沉降的特点,通过嗜酸性硫杆菌(Acidophilic thiobacillus)的产酸作用降低体系pH,破坏废水固有的稳定性,改变有机物的亲水性能,实现固液分离,达到去除COD的目的.试验结果表明,生物产酸作用能有效地去除废水COD,改善其脱水性能.当体系pH降至3.00, COD去除率达到最大值91.4%,处理后的废水有很好的机械脱水和沉降性能,比阻从大于9.81×10¹³　m·kg^-1降至5.60×10¹¹ m·kg^-1.而对照处理在整个培养期内,未发生明显的改变,仅有20%的COD被去除.本研究为油脂含量高、难被生物利用的有机废水提供了一条新的处理方法.     

低溶解氧和磷缺乏引发的非丝状菌污泥膨胀及控制

针对污泥培养过程中出现的非丝状菌污泥膨胀,分析了发生膨胀后污泥的特征、性状及其降解污染物性能.反应器中低溶解氧浓度（0～0.7mg/L）和低P/BOD₅值(0.78/100) 2种因素共同作用导致污泥膨胀.污泥胞外多聚糖含量越高,污泥憎水性越小,SVI也越高.通过提高溶解氧浓度和P/BOD₅值,可使污泥沉降性能得到恢复.此外,向膨胀污泥中投加多孔填料,在不降低处理效能的情况下,很快使系统免受污泥沉降性能恶化的困扰,而向膨胀污泥中投加强氧化剂NaClO并不能有效控制污泥膨胀.     

SBR反应器中全自养硝化颗粒污泥的特性研究

在SBR反应器中接种硝化污泥,研究了污泥颗粒化过程中某些性能的变化,包括沉降性能、胞外聚合物、氧利用速率等.结果表明,当SBR沉淀时间由39min缩短至10min时,污泥SVI由接种时的110mL/g降低至24～42mL/g.EPS(以VSS计)中蛋白质含量由接种时的163mg/g增长到250～270mg/g;而EPS中多糖变化不大,基本在20～30mg/g;硝化颗粒污泥中EPS的蛋白质/多糖的比例基本在9～13左右.反应器中污泥浓度(以VSS计)约2.5g/L,VSS/SS基本保持在85%～90%.在反应器运行初期,污泥中氨氧化菌的活性(SOUR-A)和亚硝酸氧化菌的活性(SOUR-N)不断升高,在第17d,SOUR-A和SOUR-N分别达到259mg/(g·h)和119mg/(g·h);为接种污泥的2.4和5.3倍.当硝化颗粒形成且粒径不断增大后,污泥的SOUR-A和SOUR-N开始降低.污泥中异养菌的活性(SOUR-H)和内源呼吸活性(SOUR-E)在颗粒化过程中都保持在10mg/(g·h).     

强化厌氧污泥体系同步脱硫反硝化特性研究

以硫化物为电子给体的自养反硝化厌氧体系是代替传统异养反硝化工艺处理低C/N比含氮废水的有效工艺,可以同时去除硫化物和硝酸盐.将脱氮硫杆菌菌悬液接种到厌氧污泥体系中,脱氮硫杆菌快速富集,采用5组进水比N/S比不同的反应瓶进行试验,运行15d后,测定不同时段的出水硫化物、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐浓度等指标,考察强化厌氧污泥体系去除硫化物和硝酸盐的特性,并对生化反应机制进行初步研究.结果表明,强化厌氧污泥体系运行3h后,进水中90%的硫化物被去除,硫化物的去除与进水N/S比无关,硫化物(以S计)去除速率高达20～24g·(m3·h)-1,是相关文献报道的10倍左右;运行6h后,进水中65%的硝氮被去除,硝氮的去除负荷随着进水N/S比的提高而增大,最高达到940g·(m3·h)-1,约为硫自养反硝化体系硝氮去除负荷的2倍,此时体系中亚硝氮积累,最高浓度达到93mg·L-1,进水N/S比低的条件下,6h后亚硝氮消失,进水N/S比较高时,21h后出水中未检测到亚硝氮.表明强化厌氧污泥体系停留6h后可以实现同时去除硫化物和硝酸盐,但硝酸盐首先转化为亚硝氮.与以往不同的是研究发现硫化物与生物硫粒产生多硫化合物的链式反应,是硫化物迅速转化的主要途径,此外,还原硝氮的电子给体并不来源于硫化物,可能主要来源于体系中产生的单质硫.