高温ASBR处理热水解污泥的梯度升温法启动试验研究

采用序批式运行方式、梯度升温方法进行了高温ASBR处理热水解污泥的启动实验.结果表明,梯度升温法能在131 d内较快地启动高温ASBR反应器.在3个梯度升温阶段中（35℃→40℃→47℃→53℃）,反应器的性能都出现了一定的波动,其中在中温→中温（35℃→40℃）、高温→高温（47℃→53℃）阶段出现的波动比较小,而在中温→高温（40℃→47℃）阶段反应器的产气量、甲烷含量、出水COD和反应器内微生物量都出现了较大的变化,反应器的性能波动较大,40℃和47℃分别为中温和高温的上限和下限.在反应器启动过程的稳态期,反应器的平均产气量为2.038 L/d,甲烷含量为72.0％,COD产气率（CH₄/COD_投入）为188.8　mL/g,TCOD和SCOD平均去除率分别为63.8％和83.3％.扫描电镜和DGGE分析结果表明,启动过程中反应器中的微生物形态和种类都发生了变化,启动初期（35℃）和稳定期（53℃）的优势菌种明显不同.     

Amplification of plasmid DNA bound on soil colloidal particles and clay minerals by the polymerase chain reaction

Polymerase chain reaction(PCR)was used to amplify a 600-base pair(bp)sequence of plasmid pGEX-2T DNA bound on soil colloidal particles from Brown soil(Alfisol)and Red soil(Ultisol),and three different minerals(goethite,kaolinite,montmorillonite). DNA bound on soil colloids,kaolinite,and montmorillonite was not amplified when the complexes were used directly but amplification occurred when the soil colloid or kaolinite-DNA complex was diluted,10- and 20-fold.The montmorillonite-DNA complex required at least 100-fold dilution before amplification could be detected.DNA bound on goethile was amplified irrespective of whether the complex was used directly,or diluted 10- and 20-fold.The amplification of mineral-bound plasmid DNA by PCR is,therefore,markedly influenced by the type and concentration of minerals used.This information is of fundamental importance to soil molecular microbial ecology with particular reference to monitoring the fate of genetically engineered microorganisms and their recombinant DNA in soil environments.     

太湖表层底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的时空变化

为了研究太湖底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的时空变化,分别于2010年冬季(2月)、春季(4月)和夏季(6月)采集太湖不同湖区底泥样品,应用基于mcyA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和实时定量PCR(QPCR)技术分析底泥样品.结果表明,产毒蓝藻在太湖底泥中分布广泛,其群落结构和种群丰度存在空间和季节差异性:不同湖区间群落组成相似性系数变化范围为67%～97%;冬季、春季和夏季底泥中产毒蓝藻群落结构的香农多样性指数变化范围分别为2.774～3.392、1.649～2.619和0.681～1.996,呈逐渐下降趋势;且香农多样性指数与样品中优势基因型所占比例呈极显著负相关(p<0.01,r=-0.95);从冬季到夏季,底泥中蓝藻复苏进入水体中,产毒蓝藻种群丰度逐渐降低.底泥中产毒蓝藻群落结构和种群丰度的动态变化与温度、光照、溶解氧、电导率和pH值密切相关.     

泉州湾河口湿地土壤硝化细菌的数量变化

为了解硝化细菌在泉州湾湿地中不同区域和不同植被土壤中的数量变化规律,应用实时荧光定量PCR方法分别对不同红树林植被土壤中的硝化杆菌属、硝化螺菌属、亚硝化单胞菌属进行鉴定和相对定量。结果表明:不同区域和不同植被土壤中三属硝化细菌相对数量有显著差异,有植被土壤高于空地和裸地;在有植被的土壤中,白骨壤下土壤最低;原生桐花树的硝化螺菌属数量明显高于其他植被土壤,互花米草的硝化杆菌属和亚硝化单胞菌属数量明显都高于红树林植被土壤。硝化细菌数量变化与植被类型和土壤的理化因子有关。     

未开发油气田地表烃氧化菌空间定量分布

利用Real-time PCR技术,分别对非油气田对照区域、未开发油田、未开发气田地表30、60、100、150、200 cm深度的甲烷氧化菌、C5～C16烃氧化菌进行定量研究,目的在于加深对该类型区域烃氧化菌空间分布特征的了解,为微生物油气勘探技术的发展提供基础资料.结果表明,气田区域甲烷氧化菌(pmoA)含量为1.34E+04～3.90E+05 copies.g-1,并随深度的加深逐渐减少;油田仅为3.14E+02～4.32E+03 copies.g-1.100～200 cm深度,油田C5～C16烃氧化菌(alkB)含量为1.38E+07～3.61E+07 copies.g-1,高于等深度对照(4.24E+06～2.14E+07 copies.g-1)和气田区域(5.82E+06～3.52E+07copies.g-1).甲烷氧化菌分布受全氮、有机碳、pH影响显著,相关系数分别为0.859、0.631、-0.549,而C5～C16烃氧化菌分布受环境因素影响相对较小.100～200 cm深度范围内,该区域全氮、有机碳、pH等理化因素相对稳定,烃氧化菌含量在不同深度间差异较小.因此,本研究表明,气田区域具有明显的甲烷氧化菌异常,油田在100 cm以下深度具有一定的C5～C16烃氧化菌异常;100～200 cm更适于作为统一取样深度进行大范围定量调查,但仍需要进一步的验证.     

崇明东滩夏冬季表层沉积物细菌多样性研究

以长江口崇明东滩高、中、低潮滩夏、冬两季表层沉积物中基因组DNA为模板,PCR扩增样品中细菌16S rRNA基因V3区片段,通过克隆、测序,构建相应基因文库.系统发育分析结果表明,崇明东滩高、中、低潮滩表层沉积物共包含12个主要门类的细菌:变形菌门(Proteobacteria)(α-、β-、γ-、δ-和ε-亚群)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、螺旋体门(Spirochaetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿菌门(Chlorobi)、网团菌门(Dictyoglomi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae),此外还存在大量未被认知的序列.中潮滩和低潮滩的优势菌为变形菌,高潮滩的优势菌为拟杆菌.DOTUR多样性分析结果表明,崇明中潮滩细菌多样性最高,低潮滩次之,高潮滩最低;夏季细菌多样性高于冬季.夏、冬两季细菌群落差异高潮滩最大,低潮滩次之,中潮滩最小.     

SBR后置缺氧反硝化除磷的启动及去除性能

为实现对氮磷的高效同步去除,采用将缺氧后置的SBR工艺,以生活污水为处理对象,考察反硝化除磷工艺的启动与运行效果.结果表明,先通过短污泥龄(SRT)驯化富集聚磷菌(PAOs),再延长污泥龄并引入缺氧段,39d即可实现反硝化除磷工艺的启动,COD、TP、NH₄⁺-N、TN去除率分别为92.9%、98.4%、100%和87.6%.进水COD与TN比(C/N)对系统氮磷去除有一定影响:C/N短暂的降低幅度不超过17.65%时,氮磷去除效率并没有明显变化;当超过33.3%时,脱氮除磷性能下降,但伴随着运行时间的延长,出水COD浓度减少,反硝化除磷菌(DPAOs)在PAOs比例也会提升,这在一定程度上弥补了DPAOs反硝化脱氮效率的下降.周期实验表明,pH值与DO可以作为厌氧释磷结束与周期结束的实时控制参数,大大缩短反应时间,降低曝气能耗.     

Abundance and distribution of ammonia-oxidizing archaea in Tibetan and Yunnan plateau agricultural soils of China

As low oxygen and high ultraviolet （UV） exposure might significantly affect the microbial existence in plateau, it could lead to a specialized microbial community. To determine the abundance and distribution of ammonia-oxidizing archaea （AOA） in agricultural soil of plateau, seven soil samples were collected respectively from farmlands in Tibet and Yunnan cultivating the wheat, highland-barley, and colza, which are located at altitudes of 3200-3800 m above sea level. Quantitative PCR （q-PCR） and clone library targeting on amoA gene were used to quantify the abundances of AOA and ammonia-oxidizing bacteria （AOB）, and characterize the community structures of AOA in the samples. The number of AOA cells （9.34 × 10^7-2.32× 10^8 g^-1 soil） was 3.86-21.84 times greater than that of AOB cells （6.91 × 10^6-1.24 × 10^8 g^-1 soil） in most of the samples, except a soil sample cultivating highland- barley with an AOA/AOB ratio of 0.90. Based Kendall＇s correlation coefficient, no remarkable correlation between AOA abundance and the environmental factor was observed. Additionally, the diversities of AOA community were affected by total nitrogen and organic matter concentration in soils, suggesting that AOA was probably sensitive to several environmental factors, and could adjust its community structure to adapt to the environmental variation while maintaining its abundance.     

铁矿区重金属污染对土壤微生物群落变化的影响

以密云水库上游某铁矿区为研究对象,采用荧光定量PCR研究了矿区内不同采样点土壤中细菌、真菌、放线菌基因数量的变化,并结合土壤的理化性质与重金属污染情况进行了相关分析. 结果表明,研究区微生物的基因数量与该地区的w(AP)(AP为有效磷)均呈显著正相关(P<0.05);细菌、放线菌的基因数量与该地区的内梅罗污染指数呈显著负相关〔二者R分别为-0.756(P<0.01)和-0.614(P<0.05)〕,而真菌的基因数量与内梅罗污染指数无显著相关性. 采用PCR-DGGE研究了细菌、真菌、放线菌的群落结构变化,冗余度分析结果表明,内梅罗污染指数对细菌、放线菌的种群分布影响较大(P<0.05),对真菌的影响则较小. 细菌、放线菌的种群多样性水平随着污染程度升高呈先升后降的趋势. 微生物数量和结构的变化都表明,不同类群的微生物对重金属敏感程度为真菌抗性最强,放线菌和细菌次之. Cd和Cu污染抑制了土壤中微生物的数量和群落多样性,而轻度Cr、Pb和Zn污染则促进了群落数量的增加和群落结构多样性的丰富.      

三种纳米金颗粒对聚合酶链式反应扩增效率和特异性的影响

比较了采用柠檬酸三钠(Trisodium citrate,Na3Ct)还原法、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)包裹法和巯基丙酸-同型半胱氨酸(Mercaptopropionic Acid-Homocystine,MPA-HCys)包裹法制备的3种纳米金颗粒(Gold nanoparticles,AuNPs)对聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增效率及特异性的影响,以评估金纳米材料表面性质与DNA生物大分子之间的相互作用.实验结果显示,3种AuNPs均能显著提高PCR效率,它们提高PCR效率的能力依次为:Na3 Ct-AuNPs(12 nm)MPA-HCys-AuNPs(12 nm)PVP-AuNPs(4 nm),而且这种增强效应与其浓度和尺寸相关.相同实验条件下,具有相似尺寸大小的Na3Ct-AuNPs比MPA-HCys-AuNPs更能有效提高PCR效率,这说明AuNPs的表面性质也是影响PCR效率的重要因素之一.另外,3种AuNPs均能有效消除竞争性引物对PCR的抑制作用,并且这种作用与其浓度密切相关.上述研究结果表明,具有不同表面性质的3种AuNPs均能有效提高PCR效率和特异性,并且这种作用与其浓度、尺寸和表面性质密切相关.