复垦矿区土壤有机碳和微生物活性变化及其解析

以适当比例混合煤矸石、粉煤灰和活性污泥并种植黑麦草构建植物-矿区复合基质体系,测试复合基质有机碳及酶活性变化,利用群落水平生理结构(CLPP)对复合基质微生物功能多样性进行解析,分析了矿区复合基质中有机碳动态变化及其与酶活性、微生物多样性关系。结果表明:植物-矿区复合基质体系3种基质中有机碳随复垦年限增长而增加,且在第3年煤矸石+粉煤灰+污泥(F+G+S)区有机碳达到最大,分别是煤矸石+粉煤灰(F+G)区和对照区的1.1和1.2倍。3个复垦区域复合基质中蔗糖酶、脱氢酶、酸性磷酸酶酶活性随复垦时间增长而增加。微生物多样性CLPP解析结果表明,微生物种类在复垦1年时最多,微生物优势度和均一性随复垦时间逐渐变大;同时3个区域基质微生物多样性与营养元素相关性不大,可能有机碳可获得性低成为微生物生长的限制因子。     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

处理重金属废水人工湿地中微生物群落结构和酶活性变化

研究了处理含铜、铬与镍废水的三阶段波形潜流人工湿地中微生物群落结构和酶活性的空间变化. 用稀释平板菌落计数法研究了微生物的数量变化,用PCR-DGGE结合测序研究了微生物群落结构变化,并用比色法测定了土壤酶活性. 结果表明,在人工湿地中,细菌数量为(4.10 ± 0.72)×10⁶ ～ (1.61±0.10)×10⁷,真菌数量为(7.21±1.60)×10⁴ ～(1.29±0.02)×10⁵;放线菌数量为(1.41±0.27)×10⁶ ～(3.38±0.11)×10⁶. 回收自DGGE凝胶中的8个不同的条带均为特异的16S rRNA序列或18S rRNA序列,说明微生物群落结构发生了显著变化. 最大的脲酶活性［（0.67 ± 0.2) mg/(g·24 h）］、蔗糖酶活性［（40.15 ± 0.14) mg/(g·24 h）］和碱性磷酸酶活性［（1.03 ± 0.16) mg/(g·2 h）］分别出现在第1、第3和第1阶段. 相关性分析表明,真菌数与全量铬含量、有效态铬含量和铬的活化率均呈显著负相关,蔗糖酶活性与全量铜、全量镍和有效态镍也均呈显著负相关.     

可见光响应GO/g-C3N4改性平板膜的制备条件及其表面性能

以氧化石墨烯(GO)与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)为改性剂,采用界面聚合与超滤抽吸结合,对PVDF平板超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到可见光响应的纳米复合改性膜(简称:GO/g-C_3N_4改性膜),研究改性膜的制备条件及其表面性能.结果表明:(1)最佳制备条件为:g-C_3N_410 mg、g-C_3N_4/GO比值为80、苯胺(An)浓度0.5%、An浸泡时间4 h、过硫酸铵(APS)浓度0.8 g·L~(-1)、APS浸泡时间3 h;(2)GO/g-C_3N_4改性膜表面亲水性与抗污染性能显著提高,表面接触角下降55.1%,通量衰减率下降46.3%,经水力冲洗后膜通量恢复率增加51.5%;(3)改性膜的机械强度与拉伸强度增强,拉伸弹性模量增加;(4)GO/g-C_3N_4改性膜表面具有较强的可见光活性,最大吸收边带为495 nm,表面改性功能层的禁带宽度(Eg)值为2.5 e V.改性膜对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解去除率达到81.2%,而原膜对Rh B吸附去除率仅为42.2%.     

Response of soil catalase activity to chromium contamination

The impact of chromium(III) and (VI) forms on soil catalase activity was presented. The Orthic Podzol, Haplic Phaeozem and Mollic Gleysol from di erent depths were used in the experiment. The soil samples were amended with solution of Cr(III) using CrCl3, and with Cr(VI) using K2Cr2O7 in the concentration range from 0 to 20 mg/kg, whereas the samples without the addition of chromium served as control. Catalase activity was assayed by one of the commonly used spectrophotometric methods. As it was demonstrated in the experiment, both Cr(III) and Cr(VI) have an ability to reduce soil catalase activity. A chromium dosage of 20 mg/kg caused the inhibition of catalase activity and the corresponding contamination levels ranged from 75% to 92% for Cr(III) and 68% to 76% for Cr(VI), with relation to the control. Catalase activity reached maximum in the soil material from surface layers (0–25 cm), typically characterized by the highest content of organic matter creating favorable conditions for microorganisms.     

含氮杂环化合物吡啶缺氧降解过程中硝酸还原酶活性研究

在实验室中，采用摇床试验，在保证缺氧的条件下。研究了含氮杂环化合物吡啶缺氧反硝化降解过程中，硝酸还原酶的适宜作用条件、吡啶降解过程中硝酸还原酶活性变化情况及吡啶和硝态氮等的降解情况。结果表明，C／N对吡啶缺氧反硝化降解具有重要意义，pH和温度均对硝黧还原酶活性具有一定影响。硝酸还原酶的适宜作用条件为：温度25—30℃，pH7．5。吡啶降解过程中，硝酸还原酶活性由低到高逐渐提高，最后达到一个相对稳定的数值。在适宜的碳氮比条件下，吡啶起始浓度越高，硝酸还原酶最后稳定活性越高。     

混晶纳米TiO2薄膜光催化降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为原料采用浸渍提拉法在普通瓷片表面制备TiO2混晶薄膜,用XRD对薄膜进行表征,选用亚甲基蓝催化降解考察TiO2混晶薄膜的催化能力,探讨了紫外光光照强度、亚甲基蓝初始浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明:600℃煅烧4h可制备金红石为13.2%的混晶薄膜,平均粒径为22nm;初始浓度在0.313～0.937mg/L,催化反应符合一级动力学方程,半衰期随初始浓度的增加而减小;在光照强度为40W和pH为13时降解率为45.6%,并可多次重复使用。     

低负荷运行对中试ANAMMOX活性维持的影响和工艺性能恢复特征

基于前置反硝化部分亚硝化耦合部分亚硝化(PN)/厌氧氨氧化(A)垃圾渗滤液中试处理系统,研究了系统无法正常运行时维持PN/A单元低负荷运行保持ANAMMOX微生物活性的可行性,并探究了系统性能恢复特征。结果表明,低负荷运行10 d后PN/A单元总无机氮去除负荷(TINRR_PN/A)仍有0.227 kg·(m³·d)⁻¹,达到稳定运行阶段的43.3%,氨氮和总无机氮去除率都达到89.5%以上,说明低负荷运行可以有效缓解ANAMMOX污泥活性的衰减。采用逐步提高进水氨氮负荷结合控制DO的恢复策略,经过9 d系统性能得到完全恢复。TINRR_PN/A恢复到0.513 kg·(m³·d)⁻¹,达到稳定运行阶段的97.7%。高通量测序结果表明,Ca_Anammoxoglobus菌属更能适应老龄垃圾渗滤液水质,其稳定运行阶段和恢复后的相对丰度分别为12.41%和11.19%。以上研究结果有望为厌氧氨氧化工艺的工程应用提供有益的技术指导。     

生物滞留系统处理水产养殖尾水的效能和机制

为探究生物滞留系统(bioretention system,BS)对水产养殖尾水的处理效能,设计并构建倒置(inverted bioretention system,IBS)和正置(control bioretention system,CBS)2组生物滞留系统,在不同进水条件下比较了2种BS构建方式的运行效能,通过胞外聚合物(EPS)、三维荧光光谱和电子传递活性(ETSA)等方法阐述了不同构建方式下BS的脱氮机制。结果表明：在不同进水条件下IBS的处理效能优于CBS,当运行间隔周期为1 d时,IBS的TN和NO₃⁻-N去除率分别达到71.79%~82.00%和68.70%~85.84%,平均去除率比CBS分别高出10.65%和15.89%。CBS和IBS的TN和NO₃⁻-N去除率随进水负荷的增加呈先升高后稳定的趋势,TP波动最小,去除率均稳定在97.04%~99.22%。构建方式对EPS的组分无明显影响,但对EPS含量和ETSA影响显著。IBS的构建方式可促进微生物分泌更多的EPS,其中EPS的多糖(PS)和蛋白质(PN)含量分别比CBS高出66.89 ug·g⁻¹和603.24 ug·g⁻¹,并且IBS的酪氨酸、色氨酸和微生物代谢产物明显高于CBS;此外,与CBS的ETSA为(0.47±0.07) ug·(g·min)⁻¹,相比IBS提高了0.35 ug·(g·min)⁻¹。以上研究结果为应用生物滞留系统技术处理养殖尾水提供参考。     

不同调控策略对CANON工艺快速适应氨氮浓度提升的影响

针对进水氨氮浓度变化会影响CANON颗粒污泥功能微生物间的协同导致系统不稳定的问题,通过接种常温下贮存2个月的自养颗粒污泥,并采用3种调控策略（维持HRT不变,快速提升氨氮浓度(R1);维持HRT不变,逐级提升氨氮浓度(R2);逐级提升进水氨氮浓度同时调整HRT,以125 mg·L⁻¹为进水氨氮增幅(R3)）,分别考察各种调控策略对系统适应275 mg·L⁻¹和400 mg·L^-1氨氮浓度的效能影响,探讨调控策略与污泥性能的关系及游离氨(FA)、溶解氧(DO)的影响。结果表明,污泥性能提升期,负荷变化最为平稳的策略R3率先适应进水氨氮浓度的提升,仅44 d内总氮去除负荷可达到3.5 kg·(m³·d)⁻¹;污泥性能成熟期,快速提升负荷的策略R1可缩短适应时间至25 d,总氮去除率稳定在80%以上,去除负荷达到5.3 kg·(m³·d)⁻¹。FA会影响功能微生物活性,策略R1在污泥性能提升期,FA浓度高达16.6~26.7 mg·L⁻¹,一定程度上抑制了好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AMX)的活性,导致系统适应期延长。在污泥适应高氨氮负荷过程中,比氨氧化速率(S_AOR)和比总氮去除速率(S_NRR)逐渐提高,污泥浓度和颗粒粒径逐渐增大。f值(Δ$ {\rm{NO}}_3^{-}$-N/ΔTN)可作为DO调节的重要依据,DO与氨氮去除负荷呈良好的正相关性。