小型景观水体中病原微生物的分布特性

为了研究病原微生物在景观水体中的分布特性,采用定量PCR方法,监测了校园景观湖水中指示微生物(粪大肠菌群和大肠杆菌),病原性细菌(沙门氏菌和志贺氏菌)和病毒(肠道病毒、轮状病毒和诺如病毒)等典型肠道微生物的分布及变化情况.结果显示,粪大肠菌群未在景观水体中检出,而其他微生物均可检出,表明该水体未受到来自粪便源的污染,其他病原微生物来源于非粪便来源的面源污染.大肠杆菌、沙门氏菌和肠道病毒的检出率(>50%)比其他病原微生物的高;细菌和病毒的浓度分别分布在10-2~101 copies/mL和100~102 copies/mL.统计学分析结果表明,各病原微生物的浓度均服从对数正态分布,大肠杆菌与沙门氏菌和志贺氏菌无显著相关性.而肠道病毒与轮状病毒和诺如病毒在0.05置信水平上显著相关,相关系数分别为0.744和0.609.进一步分析病原微生物在景观水体中一年的变化,结果表明,随着降雨的汇入病原微生物的浓度明显增大,在高温和日光照射可致使病原微生物检出率和浓度明显降低.     

基于浮游细菌生物完整性指数的城市河流健康评价：以深圳河流域为例

河流中的细菌是生态系统中物质循环的重要参与者,能反映河流健康状况,其群落生物指标具有评估城市河流生态状况的潜力。通过调查深圳河流域内深圳河、布吉河和福田河3条河流中的浮游细菌群落,构建了生物完整性指数 (Ba-IBI) ,评估了该流域的健康状况。基于河水浮游细菌的Illumina高通量测序结果,通过差异性检验、箱线图筛选和相关性分析方法从163个候选指标中筛选出变形菌门、放线菌门和微丝藻菌目相对丰度及门水平Simpson多样性指数作为核心指标,构建Ba-IBI评价体系。结果表明,深圳河流域内的20个位点中处于健康状态、亚健康状态、一般状态和较差状态的位点数分别为7个、4个、5个和4个。其中,深圳河处于一般和较差状态的点位比例高达85.7%;健康状况从上游到下游逐渐恶化;整体健康状况较差。布吉河和福田河健康状况相对较好,处于亚健康状态。各采样点Ba-IBI得分与水质状况的相关性较高 (R=0.77,P<0.01) ,表明Ba-IBI能有效评价城市河流的健康状况。本研究结果可为深圳市河流的修复和管理工作提供参考。     

悬浮填料生物膜反应器细菌群落季相更替对处理效果的稳定作用

针对生物实验室污水处理难度高及其秋冬季节达标率低的问题,采用改进工艺的悬浮填料生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)进行连续处理,观察秋冬季节MBBR水质处理效果,利用高通量测序技术研究环境因子水温(Tw)、溶解氧(DO)、pH对生物膜细菌群落更替的影响以及主要微生物种群变化。结果表明,Tw由26 ℃下降到10 ℃期间,反应器COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N去除率仍然分别保持在75%、80%左右,MBBR出水稳定在一级A标准。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)是生物膜主要优势菌门,Tw的下降引起拟杆菌门的相对丰度显著升高。假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)在低Tw下成为优势菌属,动胶菌属(Zoogloea)相对丰度保持稳定。通过冗余分析(RDA)发现,DO与短波单胞菌属(Brevundimonas)、pH与脱氯单胞菌(Dechloromonas)、固氮弧菌属(Azoarcus)具有显著正相关性,Tw与假单胞菌属、黄杆菌属具有显著负相关性。MBBR结果揭示,细菌群落动态更替是MBBR出水水质仍然保持稳定的重要原因。     

污泥施用对根际和非根际石灰性土壤中细菌多样性的影响

为研究污泥施用对石灰性土壤细菌多样性的影响,在连续2年种植夏玉米大田系统中,施用不同量的腐熟污泥,采集根际和非根际土壤进行16S rDNA-V3-V4区高通量测序,分析污泥施用对石灰性土壤细菌丰富度、多样性指数、群落结构、功能基因在代谢途径的影响,同时对细菌群落和环境因素之间的相关性进行分析。结果表明：污泥用量分别在3.5～37.5 t·hm⁻²和3.5～7.5 t·hm⁻²有利于非根际和根际土壤OTU数量增加;但污泥在75 t·hm⁻²过量施用时,根际和非根际土壤细菌的Shannon多样性指数显著降低,Simpson指数显著增加,Ace,Chao丰富度指数显著降低。主成分和门水平物种丰度分析表明：污泥施用量不同会造成根际和非根际细菌群落结构差异,并且当污泥施用量为75 t·hm⁻²时,明显降低了非根际土壤放线菌门的丰度;污泥施用量在3.75～37.5 t·hm⁻²时,非根际土壤中拟杆菌门丰度会明显增加。与对照相比,当污泥用量为75 t·hm⁻²时,根际土壤拟杆菌门有明显的增加,增加丰度达1.45倍,但酸杆菌门和放线菌门丰度降低了49.74%和80.57%。冗余分析(RDA)表明,土壤TN、Cd、Cu、TP是影响土壤细菌群落最主要的因素,其中TN、Cd、Cu和细菌Shannon、Simpson多样性指数呈现显著相关性(P< 0.05)。由此可见,连续过量施入污泥会对根际和非根际石灰性土壤中细菌多样性造成不利影响,而且上述微生物多样性变化可作为污泥合理施用的判断依据。     

亚硝酸盐对生物膜CANON工艺脱氮性能和N2O释放的影响

通过调控进水NO2--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L-1,研究不同初始NO2--N浓度对CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响。结果表明：SBBR中,初始NO2--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L-1时,TN去除率分别达到81.65%、89.09%,87.75%和88.39%;对应的N2O释放率分别为7.03%、7.93%、10.21%和11.94%;前1/2周期内N2O释放量分别占总释放量的46%、53%、68%和75%。通过分析可知,较高初始NO2--N浓度,可以增加TN去除率,但是会刺激CANON工艺中N2O释放量的增加。     

炭砂滤池对农村饮用水中浊度及细菌的去除效果

粗滤-炭砂过滤是简单实用的农村水处理工艺。通过中试装置,检测了滤池对浊度、细菌总数和大肠杆菌的去除效果,研究了炭砂滤池出水安全性。结果表明：炭砂滤池能进一步降低粗滤池出水浊度,并将其控制在0.7~2.2 NTU;砂层作为保证出水浊度的屏障,其浊度去除率在炭层基础上可再增加11.1%;炭砂滤池对大肠杆菌的平均去除率随着滤速的降低而增大,且该差异主要是由炭层贡献的;当滤速为5 m·h⁻¹时,炭砂滤池对大肠杆菌平均对数去除率为0.79;但滤池运行过程中会产生微生物泄露的现象,对细菌总数基本无去除作用。因此,为保障出水的微生物安全性,炭砂滤工艺后须增加行之有效的消毒工艺。     

黄河三角洲盐沼湿地甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落对铁锰输入的响应研究

铁、锰是滨海湿地环境中重要的变价金属元素,金属依赖型甲烷厌氧氧化（Anaerobic oxidation of methane, AOM）过程与碳循环相耦合,在生物地球化学循环过程中起到重要的驱动作用.研究铁、锰对湿地甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落的作用对于减缓因甲烷释放而带来的 全球气候变暖具有重要意义.以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,通过室内厌氧培养及高通量测序方法,系统研究了碱蓬盐沼湿地下甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落对Fe³⁺、Mn⁴⁺输入的响应.结果表明：向土壤输入不同浓度的Fe³⁺和Mn⁴⁺后,浅层土的AOM潜力皆被抑制,深层土的AOM潜力则受到促进作用,且作用显著（p<0.05）,说明不同土层对铁、锰输入的响应不同,这可能取决于土壤中铁、锰含量的本底值;在微生物层面,铁、锰输入对土壤微生物的丰富度及均匀度产生影响,土壤中的微生物群落结构同时也发生了显著变化,在门水平下,细菌中的Proteobacteria（变形菌门）和古菌中的Euryarchaeota（广古菌门）丰度显著升高,科、属水平下富集了可以促进甲烷氧化的Methylomonaceae（甲基单胞菌）且使其成为优势种,表明该菌可能深度参与了甲烷消耗及金属元素循环过程.本研究对滨海湿地甲烷厌氧氧化的机理研究及黄河 三角洲微生物的多样性保护具有重要意义,同时也可为滨海湿地CH₄减排提供科学依据.     

不同填埋龄垃圾腐殖土中细菌群落结构特征

为探究填埋龄对垃圾腐殖土内细菌群落结构的影响,以我国江苏省某生活垃圾填埋场中腐殖土为研究对象,采用Illumina Miseq高通量测序技术分析了填埋年限分别为1~3、3~6、6~10 a的腐殖土及填埋场周边土壤中的细菌群落组成。结果表明:腐殖土中细菌群落的丰富度和多样性随填埋年限呈增加趋势,但均低于填埋场周边土壤。非度量多维尺度(NMDS)分析结果表明,不同填埋年限的腐殖土中细菌群落结构差异性较大,但填埋场周边土壤中细菌群落与填埋年限为6~10 a的腐殖土相似度较高,可能是周边土壤在一定程度上受到了垃圾渗滤液的污染。厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门和拟杆菌门均为各阶段腐殖土中的优势菌门,厚壁菌门的相对丰度随填埋年限增加先增加后减少,绿弯菌门则先减少后增加,拟杆菌门的相对丰度在填埋后期出现下降,而变形菌门和放线菌门在整个过程中无明显变化。冗余分析(RDA)结果表明,腐殖土中细菌群落结构的变化与总氮(TN)、重金属(Cd、Zn)及pH密切相关。     

矿区土壤与地下水中铁锰菌群分布规律及成因解析

针对大量煤矿区地下水环境和土壤中铁锰富集的现象,采用16S rDNA联合DGGE分子生物学方法测定某矿区煤层-潜层地下水-土壤层微生物的垂向分布规律和生活区-矿区边界-核心采矿区中微生物的横向分布规律,与铁锰离子浓度分布进行对比分析,研究铁锰细菌不同种属在空间上的变化规律,揭示区域地下水环境和土壤环境质量铁锰超标的水文...     

富砷湖滨湿地底泥细菌群落结构及多样性对水位变化的响应

为探究富砷底质下高原湖滨湿地底泥微生物群落对水位变化的响应特征,本研究以室内模拟实验的方式,探讨不同水位条件对富砷湖滨湿地底泥细菌群落结构及多样性的影响.结果 表明,细菌丰度、多样性与水位高低具有显著相关性,细菌丰度由多到少排序为:高水位＞中水位＞无水位,即水位越高,细菌丰度越高,细菌群落多样性则表现为高水位条件下较高...