以关键酶为基础共代谢模型的建立——以甲烷细菌共代谢三氯乙烯为例

根据共代谢过程扣特点，详细推导建立了一个以关键酶为中心的综合性数学模型，模型不仅包括传统的基质降解迷率和微生物生长，而且包括关键产诱导，毒性抑制和自我恢复，以及能量的调节等重要因素，模型能够在理解释文献报道的各种实验现象。     

百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

区域土地利用变化的物质代谢响应初步研究

文章在描述相关研究进展的基础上,认为在物质资源不断减少的情形下,物质代谢效率提高对于人类社会发展具有更为重要的意义。并在此基础上,分析了土地利用方式、土地利用强度、土地利用布局等土地利用变化过程对于物质代谢变化的影响机理。以江苏省为例进行实证分析,构建区域土地利用变化的物质代谢驱动力模型。结果表明,随着1989年以来江苏省土地利用强度的不断提高,物质代谢通量快速增长。土地利用强度越高,物质代谢通量值越大,土地利用强度提高10%,则物质代谢通量将提高5.62%,因此,资源利用量与污染物排放量越多,带来的环境冲击也就越大;但土地利用强度越高,物质代谢效率值就越小,土地利用强度每提高10%,物质代谢效率就提高5.03%,因而单位GD P的资源利用量与污染物排放量也就越少。虽然物质代谢效率在提高,但是物质资源日益稀缺,物质代谢效率需进一步提升。最后提出了区域土地利用变化物质代谢效应响应的研究方向。     

硫酸盐还原过程中乙酸型代谢方式的形成及其稳定性

通过产酸脱硫反应器处理高浓度硫酸盐废水的连续流试验,考察了不同试验阶段硫酸盐去除率和产气量稳定期,液相末端产物中挥发酸组成的变化、乙酸的分布特征、微生物种群组成和种群间关系.试验结果表明,各试验阶段液相末端产物中乙酸的分布比例高达50%～82%,微生物群体呈现特定的乙酸型代谢方式.乙酸型代谢方式本质上是产酸相反应器处理硫酸盐废水过程中,硫酸盐还原菌(SRB)与产酸菌(AB)建立起生物链式协同代谢关系,并通过非完全氧化型方式分解有机物,从而在末端产物中积累大量乙酸.乙酸型代谢方式的形成取决于利用乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB)的竞争能力和它对乙酸的利用能力.乙酸型代谢方式可以为后续产甲烷相反应器提供适宜的底物,对提高硫酸盐废水处理系统的效率和运行稳定性具有重要意义.     

异生型化合物生物降解及调控机理研究进展

异生型化合物是一种具有多种毒害作用的难降解污染物,因此利用微生物资源降解异生型化合物具有十分重要的意义。文章综述了异生型化合物微生物降解途径及调控机理方面的最新研究进展,同时探讨了功能基因组学、宏基因组学以及蛋白质组学技术在相关研究中的应用。     

克拉玛依石油污染土壤微生物类群及其代谢活性研究

采用GC、平板稀释法、Biolog微平板技术研究了克拉玛依石油污染地区不同土层(0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm)的土壤烷烃含量、微生物的群落变异情况和微生物代谢活性。结果表明:石油污染土壤烷烃含量高,其与细菌、真菌、放线菌数量分别呈显著负相关(r=-0.885,P0.05)、负相关及极显著负相关(r=-0.948,P0.01)。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤中细菌、真菌、放线菌数量随深度增加呈递减趋势。不同土层清洁土壤受石油胁迫之后细菌、放线菌数量极显著减少(P0.01),0~15 cm土层真菌数量增加极显著(P0.01),15~30 cm、30~45 cm土层增加不显著(P0.01)。不同土层清洁土壤微生物代谢活性极显著高于石油污染土壤(P0.01),土壤微生物代谢活性随深度增加代谢活性降低。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤微生物群落对六大碳源利用体现出差异。主成分分析(PCA)表明,不同土层的清洁土壤与石油污染土壤微生物群落对31种碳源利用在PC1方向有极显著差异(P0.01),不同土层之间差异主要体现在PC2方向。综合PC1、PC2对碳源利用差异主要是I-赤藻糖醇、L-苏氨酸。     

活性污泥合成聚羟基烷酸酯代谢机制研究进展

聚羟基烷酸酯(PHAs)是生物制备型环境友好塑料,具有广阔的应用前景.活性污泥合成PHAs可降低生产成本,实现废水处理厂剩余污泥的减量化和资源化.研究微生物合成PHAs的代谢机制,有利于优化PHAs的工业化生产,目前其代谢研究多集中在以纯菌种合成PHAs,而以活性污泥合成PHAs的研究尚不成熟.资料表明,DO变化对活性污泥合成PHAs的代谢途径有显著影响,进而改变其PHAs产物的产量和单体组成.综述了活性污泥合成PHAs在厌氧/好氧工艺、微氧/好氧工艺、缺氧/好氧工艺、好氧动态底物投加工艺条件下的代谢机制,分析了现有PHAs合成代谢模型中存在的问题,展望了PHAs合成代谢机制研究的发展方向.     

河水-地下水交互带沉积物中抗生素和代谢产物提取方法优化及其分布特征

河水-地下水交互带是污染物发生富集、降解和转化等生物地球化学过程的重要场所.抗生素作为一类广泛关注的有机污染物,探索其在交互带中的分布特征对认识特殊生境下污染物迁移转化过程具有重要意义.由于交互带氧化还原条件变化敏感,沉积物组成特殊,建立了一种有效提取交互带中22种抗生素及4种磺胺类代谢产物的前处理方法,并对样品初始状态、提取温度、提取液p H值以及有机提取溶剂进行了优化.同时对汉江下游河水-地下水交互带沉积物中的抗生素含量进行分析,结果表明,采用p H=3的乙腈/乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)-Mcllvaine缓冲液(1∶1,体积比)对未经氧化的沉积物原样在40℃条件下进行3次微波提取,目标抗生素的回收效果最好.汉江下游交互带沉积物中共检出11种抗生素,其中以土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFL)为主,最高检出含量分别为6.77 ng·g^-1和5.81 ng·g^-1.不同交互剖面中抗生素含量的垂向分布差异较大,主要与沉积物岩性、抗生素理化性质和地表水-地下水交互作用等影响因素有关.     

邯郸市物质流分析

利用邯郸市统计年鉴数据和实地调研资料,采用城市物质流分析框架研究邯郸市2005年物质流全景和1993─2005年物质输入和输出结构的时间序列变化.结果表明:13年间邯郸市地区生产总值增长3.4倍,物质输入增长1.1倍,物质生产力增长1.1倍,由1993年的151.8元/t上升至2005年的320.9元/t,反映了邯郸市前期经济发展与资源投入具有明显的“脱钩"现象;另一方面,邯郸市仍然遵循着“高投入、高排放"的发展模式,2005年物质净存量仅占全年物质通量的12.2%,大部分物质在开采当年并不进入经济系统而直接排放到生态系统中;同时,邯郸市经济发展的对外依存度逐年升高,从该市外调入的物质量所占比例由1993年的10.2%上升至2005年的39.2%,表明邯郸市经济发展将面临更大的资源