短程硝化生物脱氮工艺的稳定性

采用序批式活性污泥法 (SBR)处理实际豆制品废水 ,系统研究了温度和曝气时间对短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的影响 .结果表明 ,反应器内温度只有超过 28℃时 ,利用温度实现的短程硝化反硝化生物脱氮工艺才能稳定地运行 ;另外 ,首次发现过度曝气对短程硝化影响较大 ,在过度曝气条件下运行12d ,硝化类型就由NO₂^--N累积率为 96 %的短程硝化转变为NO₂^--N累积率为39.3%的全程硝化 .因此 ,为使短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定、持久地运行必须实现该工艺的实时控制 .     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。     

基于Spark Streaming流回归的煤矿瓦斯浓度实时预测

为了实时分析瓦斯监测流数据并对瓦斯浓度进行准确预测以实现瓦斯灾害实时预警,以实时流数据处理框架Spark Streaming构建基于流回归的瓦斯浓度实时预测系统。系统采用分布式流处理技术,可使基于回归算法的瓦斯浓度预测模型更新周期达到秒级,提高了瓦斯浓度预测精度,满足流式大数据处理的实时性要求。实验表明:应用Spark Streaming流回归预测系统在采样周期为5 s的瓦斯监测数据流上进行实时预测时,预测平均均方根误差随模型更新周期的缩短而减小,模型更新周期可达15 s,且更新周期为45 s时预测总均方根误差最小,既能保证预测精度,又能提高瓦斯灾害预警时效。     

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.     

珠江口典型水产养殖区抗生素抗性基因污染的初步研究

使用普通PCR和荧光定量PCR方法对珠江口典型水产养殖区水和沉积物中3种磺胺类、7种四环素类、1种喹诺酮类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)和1种整合子基因进行了定性和定量研究.结果表明,除tetW外,所有其他ARGs在珠江口养殖区中均被检出,其中sul1、sul2和int1的检出率为100%.相同养殖模式下,养殖时间越长ARGs的相对含量越高,表明ARGs具有累积效应;不同养殖模式池塘中ARGs的含量存在差异,表明养殖模式可能影响ARGs的含量与分布.int1相对含量与sul1和ARGs总量之间均存在显著相关性(P<0.05),表明int1在ARGs的水平传播中起着非常重要的作用.此外,珠江口水产养殖区沉积物中抗生素浓度与ARGs总量存在显著相关性(P<0.05),说明水产养殖区中抗生素残留是诱导养殖区ARGs的主要因素.     

九龙江下游水源水中新发病原微生物和抗生素抗性基因的定量PCR检测

新发水传病原微生物和抗生素抗性基因对于饮用水的生物安全性有重要意义.以7种典型的水传病原微生物和4种抗生素抗性基因作为检测指标,对闽西南地区的重要水源九龙江下游水源水进行了检测.从九龙江下游4个采样点和附近某水厂进出水采集水样,用0.22μm的滤膜过滤后,进行DNA提取及荧光定量PCR检测.结果表明,九龙江下游水源水中Salmonella enterica(Salmonella spp.)、Legionella pneumophila(L.pneumophila)和Pseudomonas aeruginosa(P.aeruginosa)等个别指标可达到103、104、105copies.mL-1的水平.有机物浓度可能对病原微生物和抗生素抗性基因的水平有较大影响.水厂常规工艺对于大多数病原微生物和抗生素抗性基因可以实现有效去除,但对Salmonella spp.的去除效果不理想.因此为保证饮用水安全,需要在清理污染源、提高处理工艺水平以及末端控制方面加强管理.     

鱼类虹彩病毒PCR快速检测试剂盒的准确度评价及其应用

虹彩病毒对鱼类等水生动物有广泛的感染性,给世界水产养殖业造成了巨大的经济损失.针对已研制成功的一种鱼类虹彩病毒PCR快速检测试剂盒,本文对反映其检测准确程度的灵敏性和特异性两个指标进行了检测,并在多个待测鱼样本中进行了试用.结果表明,该试剂盒的检测灵敏度相当于30个病毒粒子,无非特异性扩增反应,适用于多鱼种虹彩病毒病的早期快速诊断、苗种检疫以及水质环境的监测.     

长期施用四环素残留猪粪对土壤中耐药菌及抗性基因形成的影响

探讨了长期施用含兽用四环素药物残留的畜禽粪便对土壤环境中耐药菌及抗性基因形成的影响.分秋季和夏季两次采集苏北黄淮地区沭阳市某养猪场周边长期用含有四环素残留的猪粪作为肥料的耕地土壤,并采集当地没有施加过猪粪的耕地土壤作为对照.分析样品中耐药菌的组成,同时利用PCR技术研究3种目前常见的四环素抗性基因(tetA、tetC、tetE).结果表明,从秋季土壤样品中共分离出59株耐药菌,属于13个菌属,夏季土壤中共分离出35株耐药菌,属于10个菌属,其中致病菌数占总耐药菌数的比例高达38.14%,而对照组中的3株耐药菌只属于一个菌属(Streptomyces).PCR结果显示所有的耐药菌上都携带了抗性基因,tetC是含量最高的抗性基因.施用过含有四环素残留猪粪的土壤样品中四环素的残留含量为41.1~61.9μg·kg-1,干土中四环素抗性基因含量为4.63×105~37.42×105copies·g-1,通过将土壤中四环素的残留量与土壤中抗性基因的量进行拟合,结果发现在一定范围内,四环素残留量与四环素抗性基因量存在着显著的正相关关系.研究还发现合适的气候条件对耐药菌和抗性基因的形成有较好的促进作用.     

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.     

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.