PCBs降解菌的筛选及其降解特性研究

采用富集培养的方法从多氯联苯(PCBs)污染土壤中筛选到1株高效降解PCBs的细菌,命名为PS-11.经16S rDNA初步鉴定,此菌株属于嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia).结果表明,菌株PS-11能够以PCBs作为唯一碳源生长并且能够降解PCBs,菌株PS-11对2 mg.L-1PCB52 4 d的降解率为31.1%,7 d的降解率可达52.9%;对难降解的高氯代多氯联苯PCB153 7 d的降解率为10.9%.此外,该菌株的环境耐受性比较好,在30℃、pH为7～9、PCB52浓度为2～10 mg.L-1的条件下生长较快、降解效果较好,尤其在pH 7、PCB52浓度为2 mg.L-1时降解率最高;碳源种类不同,菌株PS-11的生长能力也不同,其中在以蔗糖为碳源时PS-11的生长能力最强,以葡萄糖为碳源时PS-11的适应期最短,且蔗糖、葡萄糖和Tween-80均可提高PS-11对PCB52的降解率;同时菌株PS-11还可耐受一定浓度的重金属,其耐受性大小为Pb2+>Cd2+>Zn2+>Cu2+.     

重水标记-单细胞拉曼光谱表征反硝化菌代谢活性与电子传递

细菌内部电子传递快慢及其代谢水平是其外在活性的决定因素之一.然而,目前对于细菌活性、电子传递及代谢水平三者之间的关系鲜有报道.本研究针对氮循环的经典过程—反硝化过程,以施氏假单胞菌为模式反硝化菌,系统探究了不同电子供体条件(不同C/N比)下电子传递对反硝化脱氮效率的影响,并通过重水标记(DIP)-拉曼光谱在单细胞水平上分析了代谢活性与电子传递、脱氮相关因素的潜在联系.结果表明,在反硝化前期(0～9 h),NADH脱氢酶活力均处于较高水平,导致电子传递系统活性(ETSA)迅速升高,加速了反硝化脱氮效率,NADH脱氢酶平均活力相对于C/N为5时分别增加50.97%(C/N=10)和83.40%(C/N=20),同时NADH/NAD+比率分别增加43.98%(C/N=10)和65.27%(C/N=20).在反硝化后期(9～24 h),碳源的消耗降低了ETSA,导致脱氮活性降低.同时,在反硝化过程中,C—D键的拉曼特征峰变化表明微生物代谢活性与NO₃^--N还原量呈负向的线性关系,揭示了反硝化菌代谢和脱氮活动的不同步性.     

调控内生正磷酸盐强化好氧颗粒污泥脱氮除磷

采用絮状活性污泥为接种污泥,以人工配水为进水,分别以不同的内生正磷酸盐调节方式运行4组活性污泥序批式反应器(SBR),探究不同内生正磷酸盐调节方式对于富集反硝化聚磷菌(DPAOs)和造粒等方面的影响.结果表明,以内生正磷酸盐排出液回流方式运行的颗粒污泥脱氮除磷效果更好,DPAOs活性更高,并且颗粒沉降性能良好.其中,相较于以微好氧模式运行的颗粒污泥系统,以厌氧/微好氧(AO)模式运行的颗粒污泥系统的污染物处理污染物性能更优,其化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效率可分别达到92.57%、94.7%和97.62%.这主要是由内生正磷酸盐刺激、DPAOs和反硝化聚糖菌(DGAOs)的协同作用等多种因素共同影响的结果,在周期性调控系统中内生正磷酸盐后,系统中污泥的内碳源转化率明显提高,DPAOs和DGAOs的活性得到增强,异养反硝化菌(DOHOs)活性被抑制,这也是在进水水质不变的情况下系统脱氮除磷效果得到明显提高的原因,而在较长的周期运行模式下,氨氧化菌(AOB)与DPAOs形成互生作用的同时也抑制其他异养微生物的生长.本研究结果可为同步短程硝化反硝化除磷(SPNDPR...     

好氧颗粒污泥失稳机理及改善策略之研究进展

好氧颗粒污泥(AGS)技术是当前具有良好发展潜力的废水生物处理强化技术之一。然而,AGS的快速培养及其在连续工艺中的长期运行稳定性仍是该技术应用所面临的主要挑战。通过文献分析,从物理、化学和微生物等方面分析了AGS失稳的主要原因和潜在机理,论述了颗粒污泥稳定性的主要增强策略,即选择性污泥排放、优化颗粒粒径、强化EPS分泌、控制菌群生长速率、抑制丝状菌的过度增殖、外源强化以及外加信号分子。鉴于AGS失稳机理的复杂性和单一改善策略的局限性,AGS结构的长期稳定维持需要采用多种策略进行综合管理,且未来对于AGS适居带(goldilocks zone)的研究应更加注重从物理、化学和微生物学等角度进行系统考虑。     

藻类微生物燃料电池的构型发展及应用现状

在废水处理过程中,探索资源与能源回收方案,实现废水处理的碳中和是目前的重要发展方向。作为一种可持续发展技术,微生物燃料电池（MFC）因可同步实现废水处理与电能回收而备受关注。将MFC与微藻相结合构建光合藻类微生物燃料电池（PAMFC）,系统中微藻与产电菌协同降解有机物,在去除氮、磷等同时将化学能转化为电能。近年来,使用不同构型PAMFC处理废水成为水处理领域的研究前沿,但对PAMFC构型介绍几乎没有。因此,文章详细阐述了PAMFC的各种构型（单室、双室、沉积型和其他构型）以及运行原理,从电极材料、温度、pH等方面分析了PAMFC的产电影响因素,并具体总结了近些年PAMFC系统在处理生活污水、工业废水、养殖废水等方面的应用进展。最后,针对PAMFC在研发过程和实际应用中的难点,提供了解决思路,并对未来PAMFC可行的研究方向进行展望,以提高产电效能。     

β-内酰胺类菌渣肥对生菜根际土壤细菌及抗性基因的影响

内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集等问题,该研究选用经水热干燥喷雾(HT+SD)处理后的头孢菌渣和板框压滤(MD)处理后的青霉素菌渣为研究对象,以空白组、化肥处理组为对照,各施肥处理均采用高施用量(1%)和低施用量(0.5%)两种肥料投加量进行盆栽试验.通过16S rRNA及HT-qPCR方法研究了菌渣肥对生菜根际土壤细菌多样性、物种组成、ARGs以及MGEs(可移动遗传元件)的影响.结果表明：在经过无害化处理后的菌渣中,残留抗生素远低于HPLC-MS检出限(<6.78μg/kg),含水率降低95%,重金属、有机质等指标均能满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)要求;相较于施肥量,施肥类型对土壤细菌群落结构的影响更明显,其中,两种菌渣处理组Shannon-Wiener指数显著高于化肥处理组(P<0.05);两种菌渣的施用均没有改变土壤细菌组成,各处理组中最丰富的菌门皆...     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

镉耐性菌对黑麦草生长特性及镉吸收的影响

本研究以土壤投加镉的方式,通过接种镉耐性菌Cdq4-2(Enterococcus sp.)的处理,进行为期40d的室内培养试验,最终以黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量,抗氧化酶活性(SOD、POD),黑麦草镉以及土壤镉含量等指标的测定比较,探究镉耐性菌对黑麦草生理、生化特性及对镉污染土壤修复效果的影响.试验共设计5个处理,C1-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)、C1B-镉污染土壤(Cd, 4mg/kg)+镉耐性菌、C2-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)以及C2B-镉污染土壤(Cd, 20mg/kg)+镉耐性菌,并以未添加Cd土壤为对照(CK).结果表明,接种镉耐性菌Cdq4-2的C2B处理中黑麦草地上部生物量、地下部生物量及总生物量比未接菌的C2处理分别增加39.57%,171.88%和50.15%; C1B处理中黑麦草的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量比C1分别显著增加了29.81%, 29.65%和29.77%; C1B的黑麦草POD活性比C1显著提高150.75%、C2B比C2显著提高146.51%;C1B的黑麦草地上部镉含量比C...     

温度对好氧颗粒污泥系统污泥膨胀的影响

为探究温度对好氧颗粒污泥系统污泥膨胀的影响以及微生物群落结构特征,采用序批式反应器,进水为人工合成废水,利用Illumina测序技术分析10℃、18℃和25℃3种温度下好氧颗粒污泥系统微生物群落结构及细菌的动态变化.结果表明,18℃条件下好氧颗粒污泥沉降性能良好SVI值维持在40mL/g左右.而10和25℃条件下好氧颗粒污泥均发生膨胀现象,SVI值分别为194.67和100mL/g.通过q PCR分析可知,10℃条件下,特定的丝状菌里Sphaerotilusnatans丰度值最高,该菌大量繁殖导致SVI值极高.Illumina测序结果表明,温度导致好氧颗粒污泥系统的优势菌属具有显著差异性,18℃条件下,好氧颗粒污泥优势菌属为Tsukamurella和unclassified＿f＿Comamonadaceae,系统具有良好的污染物去除能力;10℃条件下,其优势菌属为Sphaerotilus,该菌属不能利用复杂的有机物;25℃条件下,优势菌属为Tsukamurella和unclassified＿f＿Microbacteriacea.从微观角度分析好氧颗粒污泥系统脱氮性能,利用FAPROTA...     

双氰胺和3,4-二甲基吡唑磷酸盐对蔬菜种植土壤氨氧化细菌和古菌的影响

硝化抑制剂双氰胺(DCD)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)在抑制农业土壤硝化作用和提高氮肥利用率等方面效果显著,为了探讨它们对蔬菜种植土壤氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)的作用机制,选取40 a以上蔬菜种植土壤,在施加尿素(CK)基础上,分别添加DCD和DMPP进行室内培养,系统监测了土壤中NH_4~+-N、NO_3~--N和硝化势的变化,同时运用荧光定量PCR和高通量测序等技术揭示了AOB和AOA种群丰度和多样性的演替规律.结果表明,相比CK处理,DCD处理和DMPP处理的NH_4~+-N含量升高了213%和675%; NO_3~--N含量降低了13. 3%和37. 2%;硝化势降低了20. 4%和82. 4%;同时,AOB丰度降低了51. 2%和56. 5%; AOA丰度降低了6. 0%和27. 0%.不同抑制剂处理间AOB和AOA的α多样性指数没有显著差异; nork-environmental-samples、unclassified-Nitrosomonadaceae、unclassified-Bactertia和Nitrosospira是AOB序列属水平的主要优势类群; norank-Crenarchaeota、norank-enviromental-samples和Nitrososphaera是AOA序列属水平的主要优势类群,施用DCD和DMPP显著改变了AOB和AOA的群落组成.综上所述,尿素与DCD和DMPP配施显著抑制NH_4~+-N的转化,降低AOB和AOA的种群丰度并改变其群落组成.相比DCD,DMPP对硝化作用的抑制和对AOB和AOA群落的影响更强.