氨化菌分离鉴定及其对草甘膦-镉的联合毒性响应

文章为考察环境中典型污染物农药与重金属复合污染物对生态环境的影响,选取氨化菌这一自然界中的常见菌种作为实验对象,以种植土壤作为菌源,分离筛选得到一株氨化菌(Z1)。经鉴定,菌株Z1为假单胞菌属,12 h氨化速率可达0.792 mg/(L·h),48 h氨氮生成量达到22.500 mg/L。以草甘膦(GLY)和重金属镉(Cd)为目标污染物,应用直接均分射线法设计二元混合物体系,运用时间毒性微板分析法系统测定GLY、Cd及其二元混合物体系对氨化菌Z1在不同暴露时间的浓度-效应数据,应用拟合归零法分析GLY-Cd混合物组分间的相互作用类型及强度。结果表明,单个污染物对Z1的毒性随浓度升高逐渐增强,具有浓度和时间依赖毒性,且Cd对Z1的毒性始终大于GLY。GLY-Cd混合物体系的5条射线(R1～R5)具有浓度、时间和组分比依赖毒性,毒性相互作用主要表现为拮抗作用,其中R3在第8小时d CA值最大,可达65.4%,GLY与Cd的复合污染使得它们在土壤中的毒性和生物利用度有所降低。     

微氧生物亚铁氧化及其重金属固定效应研究进展

铁的生物地球化学循环对于多种环境过程至关重要,如碳封存、温室气体排放以及营养元素和有毒金属的迁移和转化。近年来,随着分离培养方式及分子生物学方法的发展,作为铁循环的重要组成部分的微氧生物铁氧化的研究取得了显著的进展。微氧型亚铁氧化菌广泛分布于近中性环境中,其分离栖息地从地下水、湿地、溪流延展至深海环境。微氧生物亚铁氧化成矿过程主要发生在细胞表面,生成比表面积较大的无定型铁氧化物。大部分微氧型亚铁氧化菌通过形成鞘状或螺旋柄状结构的胞外多聚物吸附生成的铁氧化物,防止自身被铁氧化物包埋,导致无法正常代谢而死亡。亚铁氧化成矿过程可吸附和共沉淀重金属元素,降低重金属的移动性和生物可利用性,从而缓解重金属的污染,为治理环境污染提供新的思路。文章主要总结了近年来国内外对嗜中性微氧型亚铁氧化菌的研究进展,包括其代谢特征、种类及分布、以及亚铁氧化菌的成矿机制和成矿过程对重金属迁移转化的影响。最后对如何快速有效地分离微氧型亚铁氧化菌、明确成矿过程中的特殊结构的形成机制等问题进行了讨论和展望。     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明:采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)-1上升至338.7 mg·(L·h)-1;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

厌氧型甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验研究

以贵州六枝特区龙岭煤矿大巷中泥样作为厌氧型甲烷氧化菌富集源,以甲烷作为培养过程中唯一碳源,从中筛选出可以在低氧(1.99%)或无氧条件下对甲烷具有较高降解效能的菌种,并自主开发出甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验分析系统。实验结果表明,在压力为1~5 MPa范围内无论是低氧或无氧状况下,甲烷压力越大越有利于其降解;稀氧条件下煤样对甲烷的吸附量相对于纯甲烷气体吸附量有所降低,然而在同等压力条件下稀氧环境中二氧化碳的增加量及甲烷的降解率都要明显大于无氧条件下,低氧状况下甲烷的最高降解率为47%,最大二氧化碳生成量可达40 cm^3。     

煤化工废水中硫酸盐还原菌的分离及鉴定

从煤化工废水和厌氧污泥中分离出2株高效的硫酸盐还原菌,通过革兰氏染色、扫描电子显微镜观察其形态,通过16S r DNA序列分析法鉴定其种属,并研究其生长特性和硫酸盐还原性能。实验结果表明:菌株SRB-1为革兰氏阴性柠檬酸杆菌;菌株SRB-2为革兰氏阳性丁酸梭菌;两种菌株在最佳条件下培养4 d,菌液菌量均可达到1×106个/m L的水平;在SO2-4质量浓度为1 360 mg/L的条件下,两种菌株的SO2-4去除率分别达到93%和95%。     

混合菌株诱导碳酸钙沉淀修复Cd污染水

利用微生物的酶化作用对水体中重金属镉(Cd)进行矿化固定,以减少交换态重金属在环境中的危害;采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外谱(FT-IR)等分析测试手段对2株产脲酶矿化菌株(CZW-1和CZW-3)在单一和混合培养体系下生成的矿化产物进行了表征。结果表明,混合培养能提高细菌脲酶活性、提高细菌对Cd的耐受性及对Cd的去除率。单一培养菌株CZW-1和CZW-3的产脲酶活性分别为17.09 U·mL~(-1)和18.23 U·mL~(-1),对Cd的耐受性为2 mmol·L~(-1),对Cd的去除率为78.15%、80.32%;混合培养细菌脲酶活性为20.79 U·mL~(-1),对Cd耐受性为2.5 mmol·L~(-1),对Cd的去除率为85.50%。3组矿化体系矿化产物均为晶格掺杂、椭球状的CdCO_3和CaCO_3,但细菌混合体系矿化产物的粒度更大。混合培养体系由于微生物协同作用对于重金属污染修复具有更好的效果。     

微丝菌诱发污泥膨胀生长特性控制策略研究进展

丝状菌过量生长诱发的污泥膨胀现象是城市污水生物处理系统稳定运行面临的巨大挑战,它会造成二沉池固液分离困难、出水水质恶化,严重时导致整体生物处理系统的崩溃。其中,微丝菌(Microthrix parvicella)诱发的污泥膨胀现象因其发生普遍,后果严重,在污水日常工艺运行中对其的预防与控制显得尤为重要。目前,由于微丝菌分离困难,已获得的纯培养物在实验室条件下生长极为缓慢,限制了人们对其生理生化特性的深入认识,为建立有针对性的通用控制策略带来了相当难度。从实际污水处理厂的污泥膨胀现象调查与解析、混合培养体系富集模拟实验的结果表明,微丝菌在低水温(12～15℃)、低污泥负荷(0.1 kg·(kg·d)~(-1)(以MLSS计))及含长链脂肪酸的环境中具有竞争生长优势,相关组学研究也证实了其对长链脂肪酸具有良好的吸收能力。丝状菌污泥膨胀的控制手段主要包括非特异性技术(如杀菌剂投加)和针对目标丝状菌的特异性技术(如絮凝剂投加、工艺运行参数调节等);而微丝菌膨胀的传统控制策略存在见效慢、成本高、通用性差等特点。迄今为止,我国针对微丝菌诱发污泥膨胀的有效特异性调控策略依然较少。因此,系统总结目前国内外对微丝菌理化特征与生长特性,详细介绍实际工艺运行过程中对其膨胀现象的控制方法,并提出可能的控制策略对未来的研究方向具有重要的现实意义。     

复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性

以S~(2-)的氧化率为主要考察指标,对从北京黑臭水体东沙河筛选获得的3株高效S~(2-)氧化土著微生物sp1(Citrobacter sp.)、 sp2(Ochrobactrum sp.)和sp3(Stenotrophomonas sp.)进行复配,获得硫氧化复合菌(sulphur oxidizing composite microorganisms, SOCM),比较单株菌sp1、sp2和sp3和SOCM对S~(2-)的氧化效果。结果表明,SOCM对S~(2-)的氧化能力明显优于单菌株。SOCM在复配比例为1∶1∶1,温度为25℃,初始pH为7时对北京市东沙河黑臭水样中S~(2-)的氧化效果最好,氧化率最高达到76.7%;同时,色度、COD、NH3-N和TP的去除率可分别达到83.3%、69.2%、77.9%和68.2%。此外,建立了SOCM氧化S~(2-)的动力学方程。当SOCM初始菌浓度从0.01 g·L~(-1)逐渐提高到10 g·L~(-1)时,底物比氧化速率常数Km随之减小,S~(2-)平均氧化速率提高。但是,当SOCM初始菌浓度从10 g·L~(-1)逐渐提高到50 g·L~(-1)时,S~(2-)平均氧化速率不再随着初始菌浓度的升高而加快。最后,将SOCM接种于北京清河和景观沟渠黑臭水样中,其对S~(2-)氧化率分别达到67.0%和64.1%;同时,色度亦分别下降了83.3%和79.2%。研究为黑臭水体的微生物法治理提供了参考。     

应用模式生物检测饮用水源颗粒物的毒性效应

悬浮颗粒物在自然水体中广泛存在,大量小颗粒物(粒径<1μm)可吸附、聚集水中多种污染物,从而形成新的复合污染,影响水生生态系统。已有研究表明,颗粒物粒径越小,传统饮用水处理工艺越难以去除,因此,其表面吸附的污染物也会随之残留在水体中,对饮用水安全产生影响。本研究对南京某自来水厂进水和出水中的颗粒物进行了测定和对比,并选用3种不同种类的模式生物包括发光菌(Photobacterium phosphoreum)、纤细裸藻(Euglena gracilis)和蚕豆(Vicia faba L.),对饮用水源水中不同粒径颗粒物的毒性效应进行了测试。结果表明,传统水处理工艺对小颗粒物(粒径<1μm)的去除效果并不理想;经传统水处理工艺处理后,出水仍显著抑制发光菌发光强度以及纤细裸藻生长,对蚕豆的污染指数较高,可能存在一定健康隐患;进水中颗粒物粒径<1μm组对发光菌发光强度和纤细裸藻生长的抑制效应显著大于粒径≥1μm颗粒物组,蚕豆根尖的污染指数也更高,毒性更强。本研究结果可为饮用水的生物毒性检测和水处理工艺改良提供参考。