石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

两个CANON污水处理系统中氨氧化古菌的丰度和多样性研究

近期,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)在各类环境中的发现,打破了人们原来认为氨氧化主要是由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)完成的观点.但是在全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)污水处理系统中关于AOA的研究却鲜有提及.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,q PCR)等分子生物学技术,对1个小试(lab-scale,L)和1个中试(pilot-scale,P)CANON系统中的生物膜和活性污泥絮体两种形态的污泥进行AOA数量和种属特征的研究.结果表明:1系统L和P中,AOA的amo A基因数量平均值(以dry sludge计)分别为2.42×106copies·g-1和6.51×106copies·g-1;2 AOA的amo A基因丰度随污泥形态不同数量相差很大:L系统中,生物膜AOA amo A丰度约为活性污泥絮体的11.1~15.1倍;P系统中,污泥絮体AOA amo A数量是生物膜中的2.8倍;3多样性方面:P系统的AOA多样性较低,仅出现一个OTU,该OTU属于Nitrosopumilus subcluster 5.2类群;L系统AOA多样性较高,共有8个OTU出现,分别属于Nitrososphaera subcluster 9、subcluster 8.1、subcluster 4.1、subcluster 1.1和Nitrosopumilus subcluster 5.2这5个类群.总之,在同一个CANON系统中,污泥形态不同,AOA的丰度和群落结构相差较大;AOA可能发挥着氨氧化的作用.     

Performance and microbial community of a membrane bioreactor system——Treating wastewater from ethanol fermentation of food waste

In this study, a lab-scale biological anaerobic/anaerobic/anoxic/membrane bioreactor(A_-~3MBR) was designed to treat wastewater from the ethanol fermentation of food waste,a promising way for the disposal of food waste and reclamation of resources. The 454 pyrosequencing technique was used to investigate the composition of the microbial community in the treatment system. The system yielded a stable effluent concentration of chemical oxygen demand(202 ± 23 mg/L), total nitrogen(62.1 ± 7.1 mg/L), ammonia(0.3 ±0.13 mg/L) and total phosphorus(8.3 ± 0.9 mg/L), and the reactors played different roles in specific pollutant removal. The exploration of the microbial community in the system revealed that:(1) the microbial diversity of anaerobic reactors A_1 and A_2, in which organic pollutants were massively degraded, was much higher than that in anoxic A_3 and aerobic MBR;(2) although the community composition in each reactor was quite different, bacteria assigned to the classes Clostridia, Bacteroidia, and Synergistia were important and common microorganisms for organic pollutant degradation in the anaerobic units, and bacteria from Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria were the dominant microbial population in A_3 and MBR;(3) the taxon identification indicated that Arcobacter in the anaerobic reactors and Thauera in the anoxic reactor were two representative genera in the biological process. Our results proved that the biological A_-~3MBR process is an alternative technique for treating wastewater from food waste.     

原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化

为了全面了解原始红松林退化演替为次生林后土壤生境及土壤微生物功能多样性的变化规律,以小兴安岭典型的原始阔叶红松林、退化演替后先锋阶段的白桦林及亚顶级阶段的硬阔叶林为研究对象,采用Biolog-ECO微平板检测法,分析三者0~ < 10 cm和10~20 cm表层土的土壤微生物功能多样性变化规律.结果表明:各林型土壤微生物的AWCD值（平均颜色变化率）随培养时间的延长而增加,培养初期表现为原始阔叶红松林>硬阔叶林>白桦林;培养末期表现为原始阔叶红松林>白桦林>硬阔叶林,三者的AWCD值在0~ < 10 cm土层分别为1.06、0.86、0.81,10~20 cm土层分别为0.68、0.47、0.45,原始林显著高于次生林（P < 0.05）,说明原始林土壤微生物对单一碳源的代谢活性显著高于次生林;同一林型下土壤微生物的AWCD值均表现为0~ < 10 cm土层显著高于10~20 cm土层（P < 0.05）. Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数和Richness丰富度指数也均表现为原始林显著高于次生林（P < 0.05）.原始林土壤微生物对各类碳源的综合利用强度均大于次生林,不同林型下土壤微生物群落的优势碳源类型存在一定的差异,碳水类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是原始林退化演替后土壤微生物群落在碳源利用上发生变化的敏感碳源.      

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物多样性分析

采用PCR-DGGE等分析手段,研究了餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物种群动态变化.结果表明,餐厨垃圾不灭菌而接种的开放式发酵体系中微生物的多样性高于灭菌后接种的非开放式发酵体系,而乳酸产量也是前者高于后者.说明发酵体系中的微生物多样性与乳酸产量有很大的相关性.通过对部分条带的测序可知,餐厨垃圾开放式发酵体系中除含有接种用的嗜淀粉乳杆菌外,还含有很多土著乳酸菌,如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei和Lactobacillus plantarum,以及土著水解菌,如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等,这些土著菌的存在是促进乳酸发酵的重要因素.PCR-DGGE结合技术对于成分复杂的餐厨垃圾中的细菌种群结构的动态变化分析是可行的.     

象山港国华电厂强增温海域浮游动物群落结构和多样性的时空特征

为探明电厂强增温海域浮游动物群落结构和多样性的时空特征,于2011年在象山港国华电厂附近海域,采用浮游生物Ⅱ型网(网目160μm)进行10站位2重复的浮游动物季节性采样.结果表明,共识别出62种浮游动物(含幼体),平均丰度为9 531.1 ind.m-3.该海域浮游动物群落主要由桡足类和浮游幼体类组成,且以浮游幼体类为主,比例高达66.6%.相似性分析显示,各月间浮游动物群落结构差异极显著(P<0.01),控制群落结构的优势种有18种,最重要的判别种有瘦尾胸刺水蚤Centropages tenuiremis、大同长腹剑水蚤Oithona similis、伪长腹剑水蚤Oithona fallax、克氏纺锤水蚤Acartia clausi、长尾基齿哲水蚤Clausocalanus furcatus、针刺拟哲水蚤Paracalanus aculeatus和小拟哲水蚤Paracalanus parvus.GLM分析显示,月份间的多样性指数也存在极显著差异(P<0.01),经计算,各多样性指数随水温增加而下降的拐点水温范围为20.31～22.31℃.在断面上,离排水口0.2 km断面(D02)的平均水温比2 km断面高2.16℃.受温度影响,主要优势种如瘦尾胸刺水蚤和大同长腹剑水蚤倾向于向D02断面移动,克氏纺锤水蚤、尤其是大型浮游动物倾向于远离排水口,并向1.2 km断面聚集,使D02断面的种类数最少(33种)、丰度最低(5 522.8 ind.m-3),而1.2 km断面的种类数(53种)和丰度(16 491.0 ind.m-3)最高;同时,D02断面的多样性指数也明显低于其它断面.经线性回归分析,海域增温使多样性指数极显著下降(P<0.01),每增温1℃浮游动物丰富度下降12.3%.     

蔗渣垫料在零排放发酵床养猪中的应用研究

目前微生物发酵床养猪垫料是选用木屑、谷壳作为原料,来实现零排放养猪。文章选用农业固体废弃物——蔗渣为垫料应用于零排放漏缝发酵床养猪,跟踪了3个月垫料在实际使用中的温度、有机质、氮、磷、钾、微生物指标,对蔗渣的使用效果进行了评价,并建立PCR反应体系来扩增DNA,利用PCR-DGGE技术对垫料中的微生物群落多样性进行研究。结果表明:蔗渣作为垫料,能使垫床温度控制在40⁶5℃之间,保证了良好的发酵效果、且有效活菌数达到0.22×109cfu/g,可以对猪粪便等有机质进行较彻底的消解,因此蔗渣可以作为一种垫料应用于零排放漏缝发酵床;垫料中总养分达到1.371 7%,使用后的垫料可以作为一种原料生产生物有机肥。     

溶解氧变化对底泥酶活性及微生物多样性的影响

采用室内静态实验考察了溶解氧变化对底泥酶活性影响,同时采用BIOLOG ECO微平板构造了不同溶解氧水平下底泥微生物多样性指数。结果表明:高溶解氧条件下,底泥多酚氧化酶及过氧化物酶活性显著高于缺氧条件及厌氧条件(P<0.01),脱氢酶活性高于背景值;厌氧条件下脱氢酶、脲酶及碱性磷酸酶活性显著高于高溶解氧组、缺氧组及背景值(P<0.05);缺氧条件下硝酸盐还原酶活性显著高于高溶解氧组及厌氧组(P<0.05);蛋白酶活性受溶解氧水平变化的影响较小。BIOLOG ECO微平板法分析表明,溶解氧变化对底泥微生物多样性有不同程度的负面影响,微生物多样性的降低程度从大到小依次为高溶解氧组>厌氧组>缺氧组。主成分分析结果表明:缺氧条件及厌氧条件下,底泥微生物对大分子有机物的利用出现不同程度的降低,相对地,高溶解氧条件下微生物对大分子有机物的利用程度呈现先下降后上升的趋势;高溶解氧组及缺氧组底泥微生物对碳水化合物利用程度升高,厌氧组对碳水化合物利用程度降低。总之,高溶解氧条件更有利于形成底泥有机物完整的代谢循环,提高大分子有机物的利用程度。     

溪源宫水源保护区浮游植物群落结构分析研究

文章主要对2011年8月至12月溪源宫水源保护区浮游植物群落结构进行调查分析。溪源宫水体共鉴定出浮游植物6门51属137种,主要都是以绿藻门、硅藻门、蓝藻门为主。通过采用浮游植物生物量以及多样性指数对研究区域水体进行了评价,结果表明溪源宫水源保护区水质状况较好。同时还将溪源宫水源保护区、闽江、山仔水库等不同水源地的浮游植物群落结构进行对比分析,发现不同营养状态下,水体中浮游植物群落结构有显著的不同。