CANON工艺处理猪场沼液的启动及微生物种群结构分析

在连续流合建式反应器内接种普通活性污泥,以实际猪场沼液作为进水,保持温度为(30±1)℃,控制低溶解氧(DO浓度为(0.5±0.1)mg·L~(-1)),通过分阶段提高氨氮浓度的方式启动CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,同时采用高通量测序技术对反应器启动前后的微生物种群结构进行分析.结果表明,反应器可在210 d实现成功启动CANON工艺,启动成功后,当猪场沼液进水氨氮浓度为450 mg·L~(-1)时,氨氮和总氮的去除率分别达到69.8%和61.1%;出水(NO_3~--N+NO_2~--N)/ΔNH_4~+接近0.11.同时,CANON工艺启动成功后,微生物种群结构发生了很大的变化:其优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(36.16%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(14.22%)、浮霉菌门(Planctomycetes)(11.07%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(10.41%)和绿菌门(Chlorobi)(12.82%);与脱氮功能相关的菌属为Candidatus_Brocadia (ANAMMOX菌)、Nitrosomonas(AOB菌)、Comamonadaceae(反硝化菌)和Xanthomonadaceae(反硝化菌)等.     

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.      

长江口沉积物甲烷产生潜力与产甲烷菌群落特征

采用室内培养与高通量测序技术,研究了长江口沉积物产甲烷潜力及其产甲烷菌群落组成特征.结果表明,研究区沉积物甲烷排放速率为4.15～7.12 nmol·g~(-1)·d~(-1),且表现出厌氧区高、丰氧区低的特点.甲烷产生潜力为丰氧区大于厌氧区,说明甲烷在水体中氧化是减少甲烷排放的重要环境过程.研究区沉积物中产甲烷菌群落组成具有明显的差异.厌氧区沉积物产甲烷菌的优势群落为Methanococcoides(拟甲烷球菌属)、Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃菌属),丰氧区沉积物为Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)、Methanosaeta(甲烷鬃菌属)和Methanocella(甲烷胞菌属),因而缺氧过程会对产甲烷菌群落产生重要的影响.通过估算发现,研究区甲烷的排放量为2487～6819 t·a~(-1),表明长江口是甲烷排放的净产生源.因此,由缺氧过程导致的河口环境因子变化会影响甲烷的代谢循环过程及其微生物群落组成,进而对河口生态系统甲烷排放产生重要的影响.     

温度对ABR反应器处理效果和微生物群落结构的影响

采用厌氧折流板反应器(Anaerobic baffled reactor, ABR)工艺处理模拟养猪场废水,考察低温(15±1)℃、中温(35±1)℃、高温(50±1)℃等3个温度条件对ABR处理效果和微生物群落结构的影响.同时,在水力停留时间HRT为24 h,进水COD为2000 mg·L^-1的条件下,考察了不同温度条件对ABR系统出水COD、pH、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid, VFA)的影响.最后,采用扫描电镜和荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization, FISH)分别考察了不同温度条件对污泥微生物形态、种群结构和相对丰度的影响.结果显示,中温条件下系统的COD去除率最高,保持在96%以上,而低温和高温条件下系统的COD去除率均在70%左右;温度变化对反应器内pH值的影响不大;VFA含量在中温条件下最低,表示反应器运行最稳定;FISH结果显示,中温条件下系统真细菌和古细菌的总相对丰度最高,比低温和高温条件下分别高出12%和27%.     

Simultaneous Fe(III) reduction and ammonia oxidation process in Anammox sludge

In recent years, there have been a number of reports on the phenomenon in which ferric iron (Fe(III)) is reduced to ferrous iron [Fe(II)] in anaerobic environments, accompanied by simultaneous oxidation of ammonia to NO₂^-, NO₃^-, or N₂. However, studies on the relevant reaction characteristics and mechanisms are rare. Recently, in research on the effect of Fe(III) on the activity of Anammox sludge, excess ammonia oxidization has also been found. Hence, in the present study, Fe(III) was used to serve as the electron acceptor instead of NO₂^-, and the feasibility and characteristics of Anammox coupled to Fe(III) reduction (termed Feammox) were investigated. After 160days of cultivation, the conversion rate of ammonia in the reactor was above 80%, accompanied by the production of a large amount of NO₃^- and a small amount of NO₂^-. The total nitrogen removal rate was up to 71.8%. Furthermore, quantities of Fe(II) were detected in the sludge fluorescence in situ hybridization (FISH) and denaturated gradient gel electrophoresis (DGGE) analyses further revealed that in the sludge, some Anammox bacteria were retained, and some microbes were enriched during the acclimatization process. We thus deduced that in Anammox sludge, Fe(III) reduction takes place together with ammonia oxidation to NO₂^- and NO₃^- along with the Anammox process.     

Effect of vegetation of transgenic Bt rice lines and their straw amendment on soil enzymes, respiration, functional diversity and community structure of soil microorganisms under field conditions

With the development of transgenic crops, there is an increasing concern about the possible adverse effects of their vegetation and residues on soil environmental quality. This study was carried out to evaluate the possible effects of the vegetation of transgenic Bt rice lines Huachi B6 (HC) and TT51 (TT) followed by the return of their straw to the soil on soil enzymes (catalase, urease, neutral phosphatase and invertase), anaerobic respiration activity, microbial utilization of carbon substrates and community structure, under field conditions. The results indicated that the vegetation of the two transgenic rice lines (HC and TT) and return of their straw had few adverse effects on soil enzymes and anaerobic respiration activity compared to their parent and distant parent, although some transient differences were observed. The vegetation and subsequent straw amendment of Bt rice HC and TT did not appear to have a harmful effect on the richness, evenness and community structure of soil microorganisms. No different pattern of impact due to plant species was found between HC and TT. It could be concluded that the vegetation of transgenic Bt rice lines and the return of their straw as organic fertilizer may not alter soil microbe-mediated functions.     

酸性矿山废水的危害与防治对策研究

酸性矿山废水的危害与治理已成为当今环境治理领域重要的研究课题,酸性废水中含有大量的金属离子等有毒有害物质,酸性废水的处理利用能改善当地的生态环境,减轻周边的环境压力。文章阐述了酸性矿山废水的形成机理、危害以及防治对策。并对今后的防治进行了展望。     

西枝江流域浮游植物群落结构特征与主要环境因子的关系研究

于2012年枯水期、丰水期与平水期(2、8、11月)在西枝江全流域开展浮游植物群落的种类组成、密度和生物多样性指数研究,并分析环境因子与浮游植物群落之间的关系.结果表明,西枝江流域共检出浮游植物6门98种,其中卵形隐藻(Cryptomonas ovata)为流域全年常见种,西枝江流域浮游植物种类数由上游至下游逐渐增加,且支流淡水河浮游植物种类和数量高于干流;西枝江流域水体浮游植物群落密度变化范围为2.2×104~6.72×106cell·L~(-1);Shannon-Weaver多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数评价结果表明,西枝江流域部分点位浮游植物群落生物多样性受到一定程度的损害.西枝江流域平水期总氮浓度显著高于枯水期、丰水期(p0.05);西枝江干流总磷全年差异不明显(p0.05),支流淡水河总磷在枯水期显著高于丰水期、平水期(p0.05).氮磷含量空间分布特征为淡水河高于西枝江下游高于西枝江中游,西枝江上游水质最优,且浮游植物指示种的演替与流域内水质变化情况相吻合;RDA分析结果表明,氮磷营养盐、T以及CODMn是西枝江流域浮游植物群落结构的重要影响因子.     

不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布与细菌群落结构的关系

为探究不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布规律及其与细菌群落结构的关系,运用16S rRNA高通量测序技术,分析了2018年1月澜沧江小湾、漫湾水库建库后沉积物细菌群落结构特征,并采用Cannoco软件对细菌群落与环境因子关系进行了冗余分析.结果表明,调查期间小湾水库水体表底温差3. 3℃,最大温度梯度为0. 2℃·m~(-1)属于分层水体,漫湾表底温差0. 1℃属于混合水体.小湾间隙水NH_4~+-N和NO_3~--N平均质量浓度分别为2. 233 mg·L~(-1)和0. 030 mg·L~(-1),漫湾分别为2. 569 mg·L~(-1)和0. 016 mg·L~(-1).间隙水NH_4~+-N在两个水库沉积物中均表现垂向向下增大的趋势,而NO_3~--N垂向变化则不明显但均在深层质量浓度最底,库区间比较来看,只有NO_3~--N具有极显著性差异,其中小湾明显高于漫湾.菌群分类发现,小湾与漫湾沉积物细菌群落具有相同的优势菌门和优势菌属,水温分层对间隙水营养盐及细菌群落结构无显著影响.而漫湾相比小湾沉积物中反硝化菌相对丰度更高,硝化菌和厌氧氨氧化菌相对丰度更低,同一库区沉积物深层中反硝化菌相对丰度较高,有机物降解菌、硝化菌、厌氧氨氧化菌和溶磷菌相对丰度较低,是造成沉积物营养盐库间差异和垂向差异的原因.     

三峡工程三期蓄水初期长江口水域春季浮游动物群落特征及其与环境的关系

三峡工程于2010年10月26日达到三期正常蓄水位,为了研究三期蓄水后初期长江口的生态环境特征,于2011年4月对长江口水域24个站位进行了浮游动物的采集,分析了其种类、丰度、优势种及其与环境的关系.结果表明,调查海域共发现浮游动物97种(含20种浮游幼体),其中,桡足类33种,水母类13种,介形类5种,毛颚类5种,还有一些其它浮游种类.夜光虫和中华哲水蚤是该水域的绝对优势种.根据各站位浮游动物种类组成及其丰度,采用聚类分析法将该水域的浮游动物分为4组群落区域:外海高盐区、冲淡水和外海水混合区、长江口南支附近、长江口北支附近.物种丰度和多样性在空间分布上呈相反的趋势,在长江冲淡水和外海水的混合水域丰度最高,多样性指数最低.物种与环境的CCA(典范对应分析)显示,影响长江口春季浮游动物群落结构的主要环境因子为盐度、营养盐和水温.