DGGE及T-RFLP分析光照下电位对细菌群落的影响

电位和光照能影响生物电化学系统中产电光合微生物的富集和生长,为了明确电位对细菌多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)两种方法分析光照条件下电位对电极生物膜细菌群落多样性的影响,实验设置0、0.2、0.4、0.6 V(vs.Ag/AgCl)4个电位.结果表明,0.6 V(vs.Ag/AgCl)下电极生物膜细菌DGGE条带数量较其他处理明显降低,对条带的测序结果显示不同电位下电极生物膜细菌主要属于α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和梭菌纲(Clostridia).而0.2 V(vs.Ag/AgCl)处理下末端限制性片段(terminal restriction fragment,T-RF)的数量最高,片段数量随电压进一步升高呈现降低趋势.虽然DGGE和T-RFLP两种方法分析结果有一定差异,但都能反映电位对电极生物膜细菌群落多样性影响显著,高电位降低了细菌多样性.     

一株光合细菌的分离鉴定及其产电特性

采用光照富集及厌氧划线法从污水厂二沉池活性污泥分离到一株光合细菌YC-1,结合菌落特征、细胞形态、活细胞吸收光谱及16S rRNA基因序列分析等对其进行了分类学鉴定,并研究了YC-1在不同光源照射下的产电性能。结果表明,该菌为短杆状,有鞭毛,菌落呈淡粉色,含有大量细菌叶绿素a,16S rRNA基因序列与Rhodopseudomonas palustris DX-1相似度为99%,属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.);双室微生物燃料电池的阳极室接种YC-1,并以乙酸钠为底物,铁氰化钾作为阴极电子受体,外载为1 000Ω时,电池稳定运行时输出电压为0.58 V,且输出电压不受光源光谱影响。     

纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

开闭路条件下沉积物微生物燃料电池阳极细菌群落差异解析

采用Solixa高通量测序技术对比了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)开闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构差异.SMFCs开路条件下启动阳极生物膜获得优化序列3 936条,经过97%相似度归并后得到1 581个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs);SMFCs连接5 kΩ电阻闭路启动阳极生物膜获得优化序列3 930条,聚类归并后产生1 551个OTUs,α多样性指数分析表明开路条件下启动阳极生物膜菌群多样性相对更丰富.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜优势菌均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,它们在开路下阳极生物膜中的含量分别为59.79%、12.54%和9.02%,而在闭路条件下分别为63.02%、10.01%和3.60%,SMFCs闭路条件下运行,地杆菌Geobacter在阳极生物膜中含量高达16.55%.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构的差异说明SMFCs启动过程电子的传递影响电极生物膜微生物群落结构.     

生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻去除水中的氨氮

以海藻酸钠为包埋材料,生物炭为添加剂,固定小球藻,制得生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球,并将其用于水中氨氮的去除。实验结果表明:生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻具有生物炭吸附和小球藻吸收协同作用,促进了小球藻的生长和水中氨氮的去除,且氨氮的去除率随着胶球加入量和胶球粒径的增加而提高。生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球制备最优方案为:生物炭浓度为0.26 g·L~(-1)、海藻酸钠质量分数为1.8%、胶球中藻细胞密度为3.0×10~6个·mL~(-1)、CaCl_2质量分数为1%;胶球重复使用一次的氨氮去除率可达66.87%。生物炭促进了固定化微藻对高浓度氨氮废水的资源化利用。     

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.     

美人蕉有机酸组分对铜绿微囊藻的化感作用

对美人蕉叶片水浸提液进行液液萃取得到美人蕉有机酸组分,研究了美人蕉有机酸组分对铜绿微囊藻化感抑制作用,实验结果表明,美人蕉有机酸组分对铜绿微囊藻生长具有低促高抑作用,13.3 g/L和20.0 g/L处理组6 d 后抑制率分别达到98.57%和99.37%,铜绿微囊藻在高浓度美人蕉有机酸组分下,叶绿素含量逐渐降低,总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性出现先增大后减小,说明美人蕉有机酸组分可能通过对铜绿微囊藻抗氧化酶系统逐渐损伤,最终藻类死亡.通过气相色谱-质谱(GC-MS)分析,鉴定出美人蕉有机酸组分共含有32种有机酸成分,其中饱和脂肪酸18种、不饱和脂肪酸7种、芳香酸5种以及酚酸2种.     

基于高通量测序解析碳化温度对麻秆电极微生物群落影响

采用Solixa高通量测序技术比较了1 000℃和1 800℃碳化麻秆制备电极OCP-1000和OCP-1800在生物电化学系统运行过程中形成的生物膜微生物群落结构差异.测序分别获得OCP-1000和OCP-1800附着生物膜16S rRNA基因V3区优化序列4 231和5 263条,经过97%相似度归并后获得OTUs数量分别为1 187和1 338个.α多样性指数(Chao、Shannon指数)分析表明碳化温度越低,电极生物膜微生物多样性越丰富.电极OCP-1000和OCP-1800生物膜中优势菌群均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,这3个门的细菌在OCP-1000生物膜含量分别为66%、10%和9%,但在电极OCP-1800生物膜中含量分别为71%、7%和9%.不同碳化温度制备的麻秆电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜不仅存在共有细菌种类,也含有独特菌种,说明电极制备过程碳化温度影响电极生物膜微生物群落结构.     

厦门市工业源VOCs治理技术及区域性治理效果评估

选取厦门市8大重点监测行业370家企业的439套废气处理系统进行了调研,对不同VOCs治理技术在不同行业的应用情况及实际净化效果进行分析,并结合GIS平台,对厦门市的VOCs治理效果进行了区域性评估。结果表明：活性炭吸附、UV光解、UV光解+活性炭、等离子+UV光解、燃烧类工艺及其他类(低温等离子法、冷凝回收法、生物法)等6类治理技术对VOCs的平均去除率分别为79.6%、73.7%、71.9%、69.2%、82.1%、68.6%;燃烧类工艺对苯系物去除率最高,其次是活性炭吸附工艺,UV光解及其组合工艺对苯系物的去除率较低;UV光解及其组合工艺在设备管理及企业工艺选取方面尚存在问题,整体处理效果较差,但该工艺适用于低浓度有机废气的处理,例如在汽修行业的去除率较高(80%左右);燃烧类工艺及活性炭吸附工艺处理效果较好,燃烧类工艺的去除率较高,且对工况的适应性较强,可用于高浓度VOCs(>1 000 kg·d⁻¹)和高进口风量(>20 000 m³·h⁻¹)条件下的废气治理;其他类相关工艺由于成本较低,虽处理效率不高,但可根据实际情况选择应用。厦门市域各二级行政区对VOCs 8大重点监测行业区域治理效果排序为：思明区>湖里区>海沧区>翔安区>集美区>同安区。     

可降解壬基酚的产电假单胞菌LQF-6的分离及其特性研究

从稳定运行以壬基酚为燃料的微生物燃料电池阳极生物膜分离到一株能以壬基酚为唯一碳源生长的产电菌LQF-6。对菌株LQF-6的形态和16S rDNA序列分析表明该菌为假单胞菌。LQF-6以壬基酚为唯一碳源,培养84 h壬基酚降解率为53.80%。差分脉冲伏安测定结果表明,LQF-6分别在-0.088 V和0.272 V出现两个氧化峰。菌株LQF-6接种至微生物燃料电池阳极室,以壬基酚为底物,铁氰化钾为阴极电子受体,外接电阻为1000Ω时,微生物燃料电池最大输出电压达0.17 V,电池最大功率密度为(58.51±2.24)m W/m²。