滞流前后管道生物膜微生物群落径向分布差异

为了探究供水管道管壁生物膜在滞流前、后的细菌数量和微生物群落结构在空间分布上变化的差异性,依托建设于实际供水管网系统中的管网中试平台开展研究.采用电子扫描电镜(SEM)观察管道生物膜的形态差异,采用实时荧光定量PCR计数生物膜中细菌总数,采用高通量测序分析管道不同空间位置上微生物群落种类和含量.研究结果表明,滞流后细菌总数在两种管道上部增加较少,中部和下部增加较大.微生物群落在高密度聚乙烯管道内壁空间位置上分布较均匀,种群结构变化不大,球墨铸铁管中的种群结构分布变化较大.其中腐蚀菌属从空间位置的上部至下部含量依次增加,滞流后管道中部腐蚀菌落含量变化较大,应重点关注管道中部腐蚀菌落对管道腐蚀的影响.     

氯和氯胺冲击消毒对二次供水管道生物膜的控制作用

针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制.     

醉制食品卫生评价及醉蟹宝杀菌效果的实验观察

对醉制用水产原料及其醉制后的细菌数变化、残存细菌菌相、醉蟹宝的杀菌效果进行了实验性检测.结果表明,水产原料带菌量为螃蟹、螃蜞>河虾,细菌总数为6.2×10~2～6.4×10~4cfu/g.市售醉制品醉螺、醉螃蜞(瓶装制品)带菌量较低,细菌总数只有 10～40 Cfu/g.厨房醉制品在醉制数小时至数天后,都有活菌残存,残存菌相为弧菌属及革兰氏阳性芽胞杆菌.将自行研制的醉蟹宝以100％浓度使用于醉蟹、醉虾醉蟹在24d内无菌检出,醉虾则在3～4h内杀菌率达92％～95％,并在此基础上初步确定了厨房醉制品的保藏期限参考值.     

给水管网生物膜变形细菌变化及其影响

为研究饮用水系统的生物稳定性和微生物的控制策略,基于南方某市的实际给水管网,利用分子生物学方法对管壁生物膜中的3类变形细菌进行研究,探讨管壁生物膜特性和生物膜细菌数量与水中细菌再生长潜力(BRP)的相互关系.结果表明,随着管网水质的提高,以γ-变形细菌为主(所占比例分别为52.14%~77.34%、51.02%~77.45%、51.86%~65.99%)的变形细菌组成向以α-变形细菌为主(所占比例分别达62.56%~91.36%、75.27%~96.20%、73.08%~96.76%)的组成转变,致病威胁降低,生物稳定性得到提高.此外,管壁生物膜的脱落,使得管网水的营养物质浓度升高,促进细菌的再生长,其与BRP存在一定的相关性.     

氯/二氧化氯消毒对热水管壁生物膜的控制作用

建筑生活热水存在严重的生物安全性问题,需要采取必要的消毒措施.为此,采用建筑生活热水模拟管道系统,对比研究氯或二氧化氯冲击消毒对管壁生物膜微生物的灭活效果,并通过高通量测序和扫描电子显微镜评估冲击消毒对管壁生物膜群落组成和生物膜表观特征的影响.结果表明,高消毒剂质量浓度可显著提高微生物的灭活速率,但已不能进一步改善微生物灭活率; 1. 5 mg/L氯或二氧化氯的消毒效果不佳; 3～5 mg/L氯或二氧化氯在冲击消毒120 min后,总大肠菌群、细菌总数和异养菌(HPC)均可达到完全灭活的程度,能够有效控制热水管道生物膜,说明足够的消毒剂质量浓度和消毒时间对保持高效灭活率非常必要.生活热水管壁生物膜的微生物多样性丰富,异常球菌-栖热菌门和变形菌门为优势门,并含有多种致病菌,与市政供水和二次供水管道系统的优势菌群有很大差异;氯或二氧化氯冲击消毒对各种菌门均有不同程度的灭活效果,二氧化氯对致病菌、变形菌门和衣原体门等的灭活效果更佳.氯或二氧化氯冲击消毒能有效破坏生物膜的表面结构,使生物膜出现间隙变大、萎缩、脱落等现象,二氧化氯对生物膜的破坏作用更显著,具有更佳的冲击消毒作用和消毒效果.研究结果为建筑生活热水系统的安全消毒技术以及生物安全性保障提供了支持.     

户内供水管道特殊水力工况对微生物生长的影响

户内供水管道存在长时间滞留和间歇性用水的特殊工况,为此,以HZ市某小区内1 100户的时用水量数据为背景条件,搭建户内非循环管道模拟平台,设置高变化流量(HIG)、中等变化流量(MED)、低变化流量(LOW)、恒定流量(SS)和滞留168 h(RET)5种水力工况,探究户内供水管道特殊水力工况对管道微生物群落结构和条件致病菌的影响。运行3个月后收集33组生物膜样品和水样,开展实时荧光定量(real time qPCR)和16S rRNA基因测序分析,对样本中铜绿假单胞菌的绝对丰度进行定量并分析微生物群落结构组成和多样性。结果表明：RET水样细菌总数最大,且生物膜中活菌比例最高;间歇式用水工况下水样中含条件致病菌的菌属数量和丰度更高;HIG生物膜中细菌总数最大且含条件致病菌的菌属相对丰度最高为78.38%,HIG生物膜中铜绿假单胞菌拷贝数为4 798.81/cm²,是RET生物膜的7.59倍。RDA结果显示,浊度和pH分别是假单胞菌属和铜绿假单胞菌的主要环境影响因素。     

溶解氧对输水管道生物膜微生物群落结构及出水水质影响

为提高微污染原水输水安全性,采用生物膜环状反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟原水输水管网,研究溶解氧(DO)对出水水质及生物膜微生物的影响,运用454-高通量测序技术对生物膜的微生物多样性和丰度进行分析.结果表明:随着溶解氧浓度的提高,反应器出水浊度、总铁、氨氮大幅度下降,该过程对总氮和CODMn去除的影响并不明显;生物膜中的铁细菌、硫酸盐还原菌的量均随溶解氧浓度的提高而降低,而微生物多样性和丰度(如硝化细菌)随溶解氧质量浓度的提高而升高.提高溶解氧能够缓解管道腐蚀,提高管壁生物膜的净水作用.     

长距离原水输水管道管壁生物膜特征分析

研究长距离原水输水管道管壁生物膜特征有利于分析原水水质变化原因,对保障长距离原水水质安全性具有重要意义.采用8台环状膜生物反应器(BAR)串联运行以模拟长距离原水输水管道,研究不同水质条件下,管道生物膜的形态特征、结构、生物量空间分布、微型生物种群组成.结果表明:不同水质条件下生物膜形态明显不同,管壁上黏附颗粒物的颜色是表征生物膜形态特征的重要标志;管道微生物膜结构沿程变化较大,其粗糙生物膜结构增大了生物膜比表面积,有利于生物膜的生长发育,从而有效氧化去除水中的污染物质;A江模拟管道运行75 d在BAR3处生物量达最大值(以P计)1.11 nmol.cm-2,后端因缺乏营养生物量明显降低,而B江模拟管道生物膜生长受进水DO(0.3～3.0 mg.L-1)抑制,生物量沿程变化较小;原水水质是影响生物膜微型生物组成的重要因素,微型生物组成反映管道水质状况及净水效果.     

Effect of inlet temperature and equivalence ratio on HCCI engine performance fuelled with ethanol:Numerical investigation

A numerical model is presented to investigate the performance of homogeneous charge compression ignition(HCCI) engines fueled with ethanol. Two approaches are studied. On one hand, two-step reaction mechanisms with Arrhenius reaction rates are implemented in combustion chemistry modeling. On the other hand, a reduced mechanism containing important reactions of ethanol involving heat release rate and reaction rates compatible with experimental data is employed. Since controls of combustion phenomenon and ignition timing are the main issues of these engines, the effects of inlet temperature and equivalence ratio as the controlling factors on the operating parameters such as ignition timing, burn duration, in-cylinder temperature and pressure of HCCI engines are explored. The results show that the maximum predicted pressures for thermodynamic model are about 71.3×10~5 Pa and 79.79×10~5 Pa, and for chemical kinetic model, they are about 71.48×10~5 Pa and 78.123×10~5 Pa, fairly comparable with corresponding experimental values of 72×10~5 Pa and 78.7×10~5 Pa. It is observed that increasing the initial temperature advances the ignition timing, decreases the burn duration and increases the peak temperature and pressure. Moreover, the maximum temperature and pressure are associated with richer mixtures.     

熔锍Cu_2S吹炼动力学

本文研究了富氧吹炼和温度对熔体Cu_2s氧化脱硫速度的影响。实验结果表明,在Cu-Cu_2s体系中反应速度为一常数,亦即在体系分层区脱硫量与吹风时间成直线关系。直线斜率或即直线速率常数随氧浓度和温度的升高而增大。氧分压的影响: 当Po_2<0.60大气压时, d(s％)/dt=kt=2.2×10~(-2)·Po_2 0.82(S％分~(-1)厘米~(-2)) 当Po>0.60～1.0大气压时, dkt/dPo_2=0 kt=常数=1.44×10~(-1)(S％分~(-1)厘米~(-2)) 动力学方式: d(S％)/dτ=kt=K_1·Po_2/(β K_2Po_2)(S％分~(-1)厘米~(-2)) 温度的影响:随着温度的升高,直线斜率增大,即 1100℃=d(S％)/dτ=4.02×10~(-2) (S％分~(-1)厘米~(-2)) 1150℃;d(S％)/dτ=4.15×10~(-2) (S％分~(-1)厘米~(-2)) 1200℃;d(S％)/dτ=5.07×10~(-2) (S％分~(-1)厘米~(-2)) 1250℃;d(S％)/dτ=5.20×10~(-2) (S％分~(-1)厘米~(-2)) 由直线速率常数与温度的关系测得脱硫反应活化能及速率常数与温度关系的方程式: 活化能 E=7’100卡/克分子 kt=0.545×e×p[|-7’100/RT|] S％分~(-1)厘米~(-2) 实验研究还表明,白冰铜(Cu_2S)在吹炼过程中反应的级数为:在分层区; PO_2<0.60大气压时,与氧分压为一级反应,与硫浓为零阶反应,即 d(△S％/△τ)/dPO_2=ks(常数) d(△S％/△τ)/d(S％)=0 PO_2>0.60大气压时,与PO_2及硫浓度均为动力学上的零阶反应,即 d(△S％/△τ)/dPO_2=0 d(△S％/△τ)/d(S％)=0 在低硫单相熔体区;用空气吹炼与硫浓度为一阶反应,与PO_2为一阶反应,即 (dS％)/dτ=km·(S％)·PO_2 a 实验还验证了1200℃用空气吹炼,脱硫速度由分层区转入低硫单相区时发生显著的转折点,此转折点含硫成分约在1.2％,基本上与热力学所测含硫量为1.28％相近。在转折点以后的脱硫速度的降低是随含硫浓度的减少成直线关系,与硫活度的降低成比例。根据实验结果还讨论了吹炼白冰铜过程的反应机构。     

猪粪堆肥过程中可培养耐药菌的抗性研究

饲料中常添加抗生素,导致猪粪携带一些耐药病原菌,堆肥是降低猪粪返田环境风险的有效手段,但猪粪堆肥产品耐药菌的特性仍不清晰.为揭示猪粪源堆肥产品中耐药细菌的种类、数量和分布,利用平板计数法、抗生素最小抑制浓度、16S rRNA测序等手段,对猪粪原样和额外添加金霉素CTC(chlortetracycline)猪粪的堆肥产品展开对耐药细菌的数量、抗性和种类的研究.结果表明:堆肥过程中可培养细菌数量是逐渐升高后逐步降低的规律,堆体可培养细菌菌落数远远低于粪便样品.猪粪样品检测到CTC、恩诺沙星ENR(Enrofloxacin)、红霉素ERY(Erythromycin)和磺胺甲基嘧啶SMZ (Sulfamerazine)等药物残留,堆肥结束时,堆体中ENR耐药菌略有增加,SMZ、ERY和CTC 3种耐药菌有效削减.筛选出可培养耐药细菌共25株,多重耐药菌的检出率为20%.粪便好氧堆肥对于耐药菌的数量和种类削减非常有效,但是仍有少部分多重耐药菌存在,对环境造成潜在威胁.     

活性污泥长期好氧饥饿下的微生物种群结构演化

为考察好氧饥饿环境对活性污泥硝化及除磷性能的影响,研究活性污泥在长期好氧饥饿条件下的微生物种群结构变化,以具有良好硝化和除磷性能的活性污泥为实验对象,利用Illumina高通量测序平台分别考察活性污泥好氧饥饿处理3,7,14和30 d后的微生物种群结构特性及差异.结果表明:好氧饥饿时间越长,活性污泥硝化及除磷性能所受的影响越大,污泥的种群结构变化越明显.硝化菌和除磷菌等相关功能细菌在短期(7 d)好氧饥饿过程中,可分别利用细菌衰亡裂解释放的氨氮和胞内储能物质进行细胞维持,确保系统硝化及除磷性能的恢复,同时恢复期氨氧化菌快于亚硝酸氧化菌的活性恢复速率促进了系统由全程硝化向短程硝化的转变;而随着好氧饥饿时间的延长,功能细菌的种群丰度均逐渐减少.此外,活性污泥微生物种群结构在30 d好氧饥饿过程中经历了一个动态变化过程,既有优势种群(如Proteobacteria和Bacteroidetes等)的逐步消亡,又有适应好氧饥饿环境的菌种(如Firmicutes)增强成为新的优势菌群.     

运用PCR-DGGE和克隆技术对串联附积床系统生物膜菌群的分析

采用PCR-DGGE﹑克隆等分子生物学手段研究了多级串联附积床同时硝化反硝化脱氮系统生物膜菌群的时间演变,并对生物膜菌群进行同源性分析和系统发育树构建,同时讨论了生物膜菌群对系统中有机物的去除及对同时硝化反硝化脱氮的贡献.结果表明,随着时间的推移,生物膜菌群发生了较大演变而且具有高度多样性.对DGGE图谱优势条带进行分析表明,优势菌群分为5个不同的细菌类群:β-变形菌类群(β-proteobacteria)﹑γ-变形菌类群(γ-proteobacteria)、未分类菌类群(unclassified bacteria)、α-变形菌类群(α-proteobacteria)、放线菌类群(Actinobacteria).β-变形菌类群不仅在数量上占有优势,而且在有机物的降解、营养物质的去除中起着重要作用.生物膜细菌中起硝化作用的主要是亚硝化单胞菌和硝化螺旋菌;起反硝化作用的主要是施氏假单胞菌.     

连续流双污泥同步除磷脱氮系统的微生物学研究

目的考察双污泥同步除磷脱氮系统稳定期的主要微生物种类、数量和特性.方法利用电镜、特殊染色法、平板分离技术和一系列的生化试验对系统内硝化池、缺氧池内的微生物进行了观察和分离鉴定.结果硝化菌总数为9.5×106cfu/mL,共分离出5株硝化菌;反硝化菌总数为4.5×105cfu/mL,共分离出5株反硝化菌,通过吸磷试验发现,肠杆菌科的两株菌(LB3和LB5)和假单胞菌属的菌株(LB4)的吸磷能力较强20h后的吸磷量达到了3.32mg/L、4.64mg/L和2.74mg/L,弧菌科的菌株(LB2)和气单胞菌属的菌株(LB8)的吸磷能力较弱,20h后的吸磷量仅为1mg/L和1.24mg/L.结论反硝化聚磷污泥和普通好氧聚磷污泥在性状上极为相似,内源物质PHB和聚磷有着相同的变化规律;硝化池内填料表面形成了稳定的生物膜,硝化细菌成为优势菌群;分离得到的5株反硝化菌可认为是反硝化聚磷菌.     

臭氧对管道生物膜净水效能的影响

采用稳定运行的环状生物膜反应器(biofilms annularreactor,BAR)模拟原水长距离输水管道水质净化过程,研究臭氧对管壁生物膜净水效能与生物净水功能恢复的影响.结果表明:臭氧处理后生物膜中异养菌数量迅速降低,氨氧化菌达到100%灭活,臭氧在水中分解生成氧气有利于生物膜更新,使生物膜迅速恢复.臭氧冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,臭氧自身的氧化能力也使氨氮略有增加,臭氧质量浓度为0.7、1.5、3.2 mg/L的反应器对氨氮去除率由对照组的81.85%分别降至38.49%、17.60%和-5.50%,并出现亚硝酸盐氮积累现象.生物膜对氨氮去除效能的恢复较亚硝酸盐氮快,分别在第5天和第8天恢复;臭氧对生物膜的氧化作用导致出水总有机碳高于进水,运行6 d之后生物膜恢复净水效果.     

营养物质和氯对饮用水中细菌再生长的影响

饮用水生物稳定性与水质安全息息相关,控制细菌再生长是保障饮用水生物稳定性的有效措施.为此,以细菌再生长潜力(BRP)为研究方法,采用实验室配水实验,探讨碳、氮、磷3种营养物质以及自由氯对细菌再生长潜力的影响.结果表明,单一营养物质不足时,满足土著细菌生长的碳、氮、磷营养物质质量浓度的临界值分别为250、7和3μg/L,碳、氮、磷对BRP的产率系数分别为2.35×106(R~2=0.99,p0.05)、9.76×107(R~2=0.91,p0.05)和1.76×108CFU/μg(R~2=0.91,p0.05);两种营养物质不足时,相对质量浓度较低的营养物质为BRP主要限制因子,而且可导致其他营养物质支持细菌再生长能力的下降.研究发现随着水中自由氯质量浓度的增加,BRP呈下降趋势,当自由氯质量浓度≥0.50 mg/L,细菌生长得到有效控制,氯削减水中营养物质促进细菌再生长的能力.     

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3~--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3~--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.     

葡萄糖与二价锰离子对磺胺-5-甲氧基嘧啶钠生物降解影响

通过分批试验研究了葡萄糖与二价锰离子在黄孢原毛平革菌降解磺胺-5-甲氧基嘧啶钠(SMDNa)中的作用.结果表明:未添加葡萄糖时,SMD-Na的去除率和生物量极低,当葡萄糖质量浓度在3~10g/L时,两者随之增加,同时,SMD-Na的去除率与锰过氧化物酶活(Mn P)和木质素过氧化物酶活(Li P)变化具有正相关性.当二价锰离子初始浓度为0.01~0.1 mmol/L时,SMD-Na的去除率和Mn P酶活随着锰离子浓度增加而增大,锰离子浓度对Li P酶活没有显著影响.     

Vacuum degree effects on betavoltaics irradiated by ~(63)Ni with differently apparent activity densities

For many current betavoltaics, beta sources and PN junction energy conversion units are separated. The air gap between the two parts could stop part of decay beta particles, which results in inefficient performance of the betavoltaic. By employing 63Ni with an apparent emission activity density of 7.26×10~7 and 1.81×10~8 Bq cm~(-2), betavoltaic performance levels were calculated at a vacuum degree range of 1×10~5 to 1×10~(-1) Pa and measured at 1.0×10~5 and 1.0×10~4 Pa, respectively. Results show that betavoltaic performance levels improve significantly as the vacuum degree increases. The maximum output power (P_(max)) exhibits the largest change, followed by short-circuit current (I_(sc)), open-circuit voltage (V_(oc)), and fill factor. The vacuum degree effects on Isc, Voc,and Pmax of the betavoltaic with low apparent activity density 63Ni are more significant than those of the betavoltaic with high apparent activity density ~(63)Ni. Moreover, the improved efficiencies of the measured performances are larger than the calculated efficiencies because of the low ratio of Isc and reverse saturation current (I_0). The values of I0, ideality factor, and shunt resistance were estimated to modify the equivalent circuit model. The calculation results based on this model are closer to the measurement results. The results of this research can provide a theoretical foundation and experimental reference for the study of vacuum degree effects on betavoltaics of the same kind.     

脱脂乳对L.bulgaricus和S.thermophilus生长的影响

将保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus,LB)和嗜热乳链球菌(S.thermophilus,ST)分别接种于不同浓度的脱脂乳中培养,检测两菌株在生长过程中酸度、pH值、活菌数的变化。结果表明:20％脱脂乳培养基对两菌株的生长都有一定的促进作用,二者在20％和14％脱脂乳中生长时,最终的活菌数分别为LB(2.0×10~9cfu./mL,6.0×10~8cfu./mL)和ST(2.2×10~9cfu./mL,7.2×10~8cfu./mL)。