低温下生物膜中微生物脱氢酶活性定性分析

1 基本原理 根据微生物生理生化基础理论,环境温度是影响微生物细胞内酶促反应速度的主要因素之一。低温条件下,特别是4℃左右的环境温度对酶促反应具有抑制作用,此时微生物细胞的     

盐度胁迫下MBBR系统硝化性能及生物膜特性

针对盐度胁迫下硝化微生物富集难、亚硝酸盐易积累等问题,以亚硝态氮为唯一氮源,开展了不同盐度(Na Cl)对序批式移动床生物膜驯化前后硝化特性影响的研究。结果表明,随着驯化盐度的提升(R1~R4的盐度分别为0、10、20、40 g/L),硝化生物膜成熟时间逐渐延长,分别为31、31、39及50 d,反应器R1~R3性能稳定时出水NO-2-N浓度0.1 mg/L。采用非竞争性抑制模型获得不同反应器内盐度对硝化性能的半抑制浓度分别为40、44.36和62.94 g/L,表明在0~20 g/L盐度范围内,驯化盐度越高则生物膜的耐盐冲击性能越强。R2和R3中生物膜的EPS含量为147.91和102.45 mg/g VS,明显高于R1(94.61 mg/g VS)。DGGE结果显示,四组生物膜微生物种群结构丰富,对照组R1与R2、R3、R4的相似性系数分别为68.7%、66.0%和44.7%,反映出微生物群落结构相似性随盐度差异增大而明显降低。相比较而言,当盐度≤20 g/L时,硝化生物膜反应器可直接启动;盐度20 g/L时,可考虑梯度盐度驯化法启动反应器,以20 g/L盐度为基准,可在一个月左右获得成熟的硝化生物膜并使其获得较高的耐高盐冲击能力。     

污泥堆肥过程中微生物群落的形态变化研究

将高效除臭发酵菌接种到污泥堆肥中,通过分子生物学技术的引入,对污泥堆肥化过程进行研究,获得反应过程中微生物群落结构随时间变化图谱,直观剖析堆肥过程中细菌群落组成结构的变化,更好地反映堆肥化过程中生物化学的变化。结果表明,在污泥堆肥开始阶段中接入高密度、高活性的菌剂,不仅加快堆肥中有机物的分解、缩短堆肥化过程,而且提高了污泥堆肥的质量。     

备用水源原水管道水质及生物膜群落结构变化

备用水源原水管道较为封闭,原水停留时间过长会导致溶解氧(DO)浓度降低,管道环境由好氧变为缺氧甚至厌氧,从而引起水质恶化。实验室模拟M、N两种不同水源条件在原水管道的备用状态,以DO降至2 mg/L确定停留时间,探究相应的水质变化以及原水的化学稳定性和管壁微生物群落多样性。结果表明,DO在水质较差水源条件下的衰减时间明显短于水质较好的水源。两种水源水都具有严重腐蚀性,出水pH、总碱度和钙硬度均显著升高。M装置进水水质相对较差,微生物存在水平高,对有机物的去除率更高,COD_Mn和UV₂₅₄的去除率分别为27.8%和22.9%,而N装置分别为24.6%和21.4%;M装置中的硝化作用更强,NO₃^--N生成率为23.4%,而N装置为16.2%。两组装置管壁生物膜中的优势菌门基本相同,但丰度较高的菌门差异较大,而丰度较低的菌门差异不明显。较高的NH₄⁺-N浓度有利于增加硝化螺旋菌门的丰度,从而促进硝化作用。良好的水质可以增加管道内的微生物多样性,更有利于管道内生态...     

水滞留影响下不同供水末端的微生物群落对比

针对龙头水滞留带来的水质生物稳定性问题,选取三种末端供水方式（集中式供水、二次供水、过滤器出水）的龙头水为研究对象,运用高通量测序技术全面探索和比较了水滞留导致的水中微生物群落结构的变化。结果表明：在细菌方面,滞留后三种末端供水方式的龙头水中均以假单胞菌属为主,一些条件致病菌属,如副衣原体属、军团菌属、分枝杆菌属等也被检出。三种供水方式中,二次供水表现出较低的物种丰富度和较高的生物多样性,且其群落结构与另外两种方式显著不同。在古菌方面,滞留前集中式供水以西藏嗜盐碱球菌属为主,二次供水主要为未鉴定菌属,过滤器出水主要为甲烷食甲基菌属;滞留后,仅集中式供水和过滤器出水的古菌群落结构发生改变,均以产甲烷古菌为主,而二次供水则以氨氧化古菌为主。该研究成果有助于掌握饮用水中微生物信息,并可为解决水滞留带来的饮用水生物安全问题和健康风险评估提供基础数据及参考。     

不同载体菌-藻生物膜处理农家乐污水的研究

将生物接触氧化填料(组合填料和弹性立体填料)作为菌-藻生物膜系统的载体,来处理某农家乐生活污水。结果表明,两种填料的菌-藻生物膜系统对COD、NH_4~+-N、TN和TP都有很好的去除效果,其中,组合填料的菌-藻生物膜系统对COD的去除较为明显,去除率高达94.8%,弹性填料的菌-藻生物膜系统对NH_4~+-N、TN和TP的去除较为突出,最高去除率分别可达到94.7%、93.6%和91.3%。综合对比,弹性立体填料的菌-藻生物膜系统在处理当地农家乐生活污水方面更有优势,且处理效果稳定。     

生物膜中EPS与微生物的分布及测定

生物膜作为微生物的载体,其组成、结构对生物膜反应器的工作性能具有重要影响。以城市污水处理厂和实验室混合处理系统两种典型的生物膜为对象,利用荧光染色和FISH技术研究生物膜中EPS与微生物的分布特征,同时考察不同提取方法对生物膜中EPS含量的影响。结果表明,两种生物膜均呈现典型的非均相体系,内部存在非均一的空洞和孔隙;EPS呈网状结构,构成生物膜的骨架,微生物填充其中;生物膜表层由于基质充足,微生物数量较高,而在生物膜内部,由于基质扩散限制和内源呼吸作用,微生物数量较低;生物膜表层主要为异养菌,硝化菌主要生长在内层;EPS中蛋白质的含量沿生物膜深度方向逐渐减少,而多糖含量则与之相反。相比于实际生物膜,实验室生物膜厚度较大,表面粗糙,VSS/SS值较高,耗氧速率也较大。各提取方法提取的EPS含量由多到少依次为:甲醛+Na OH加热CER。     

自生动态生物膜形成过程中的结构变化特征

利用动态膜生物反应器处理模拟生活污水,对自生动态膜形成过程中的结构特征及阻力特性进行了研究.结果表明,反应器启动10 min后出水浊度即小于5 NTU,后期的出水浊度始终保持在2 NTU以下.自生动态膜的形成可分为3个阶段:①镶嵌快滤阶段--污泥絮体镶嵌于无纺布纤维丝之间,平均当量孔径为数十微米,膜阻力为(0.395～0.88)×10-m-1,出水中仍有较多颗粒;②网状覆盖阶段--滤饼层表面呈网状分布,膜孔径在2.78～6.49μm之间,孔隙率高达36.1%～40.2%,阻力为(2.74～3.77)×109m-1,出水水质较好,微生物增殖和小颗粒堵塞为孔径缩小的主要原因;③膜孔堵塞阶段--平均当量孔径缩小至0.97μm,孔隙率降为21.7%,阻力突增至2.26×1010m-1,微生物增殖和小颗粒堵塞仍是导致其孔径缩小的主要原因.     

棘洪滩水库空气微生物群落代谢特征

采用BIOLOG方法比较分析棘洪滩水库与青岛市区空气微生物群落碳源代谢特征,结果表明,棘洪滩水库不同季节空气微生物碳源代谢强度和碳源代谢类型与市区街道存在差异,且夏、冬季碳源代谢强度与市区街道存在显著性差异(P0.01);棘洪滩水库McIntosh指数不同季节差异较大,夏季小于市区街道,冬季较市区街道高;棘洪滩水库夏、冬季空气微生物碳源代谢强度与温度、湿度、风速等环境因子相关性与市区街道一致,但相关性强弱程度存在差别.     

低温下A~2/O工艺污泥膨胀的微生物群落结构变化

采用高通量测序技术研究了A~2/O工艺低温运行下污泥膨胀的机理及调控措施。结果表明,在21℃—19℃—12℃的降温过程中,活性污泥的SVI值显著升高、COD去除率相应降低,曝气池污泥中微生物群落结构也发生了显著改变。低温下,酸杆菌取代了不耐低温细菌的优势地位,丝状菌α变形菌纲和类丝状菌Candidate division TM7大量繁殖,微生物群落结构变化是引发该反应器发生低温污泥膨胀的根本原因。低温对A2/O反应器中活性污泥性能的影响是可逆的,在采取合适的调控措施后,污泥性能可恢复到较好的水平。     

不同C/N值下SBBR中生物膜硝化特性研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR),对C/N值分别为2和5条件下悬浮填料上的生物量、硝化活性、硝化菌份额及空间分布进行研究。结果表明,在填充率为20%的条件下,随着进水C/N值由2增加到5,生物膜的AUR由4.32 mg NH~+_4-N/(g VSS·h)减少到2.13 mg NH~+_4-N/(g VSS·h),NUR由12.6 mg NO~-_2-N/(g VSS·h)减少到9.0 mg NO~-_2-N/(g VSS·h)。氨氧化菌(AOB)在生物膜菌群中所占比例由1.9%降到1.3%,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的比例则从18.9%下降到14.7%,AOB和NOB的优势菌群分别为Nitrosomonas和Nitrospira。生物膜切片显示,随着进水C/N值的升高,生物膜厚度逐渐增加,膜中的异养菌向外层迁移,而硝化菌向内层迁移,因此,C/N值决定着生物膜上微生物种群的空间分布。     

不同种植模式对土壤微生物群落影响的研究进展

结合近年来国内外研究结果,综述了免耕、连作、轮作、间作、套作等种植模式对土壤微生物群落结构和功能影响的研究进展,讨论了上述不同种植模式与微生物群落的关系,并提出了今后这一领域需深入研究的几个方面。     

南水北调天津干线浮游生物群落时空变化特征

为了分析水体中浮游生物群落的时空变化特征,对2018年11月—2019年12月南水北调天津干线箱涵输水的浮游生物群落进行调查。在天津干线沿线设置了5个监测点,共鉴定到浮游植物4门38属。其中绿藻17属,占总属类数的44.7%,而硅藻对浮游植物密度的贡献最大。曲壳藻（Achnanthes）与桥弯藻（Cymbella）为全年出现次数最多的浮游植物优势属;浮游动物中桡足类1属1种、枝角类5属7种、轮虫11属13种,优势种为汤匙华哲水蚤（Sinocalanus dorrii）。另外,基于浮游生物群落结构、丰度、多样性综合指数等对天津干线总体水质进行了评价,判断出其总体营养状态处于贫-中营养型,污染程度属于寡污-中污型。同时分析了水体中浮游生物群落的时空变化特征,并对造成变化的原因进行了讨论。     

溶藻系统中微生物的群落结构研究

从藻类消退期的河流中取水样,分别加入斜生栅藻、铜绿微囊藻、小球藻、人工湖泊中的两种混合野生藻及氧化塘中的野生藻,平行培养1周,考察水样中的溶藻细菌对这些藻类的去除效果.结果表明,对上述水样中的叶绿素a的去除率分别为94.69%、95.41%、94.50%、89.19%、92.67%和95.63%.采用PCR-DGGE指纹分析技术初步研究了加入不同藻类水样的微生物群落结构,结果表明加入藻类的水样与原始水样的群落结构存在较大差异,但加入不同藻类的水样之间的相似度较高.溶藻系统中的微生物种类包括未培养的细菌类、Bacillus sp.、Bacillus cere-us、Stenotrophomonas sp.等.     

高浓度消毒剂对再生水管道生物膜中微生物的影响

以某再生水供给的模拟管段形成的生物膜为对象,在次氯酸钠投量为15 mg/L条件下,研究高浓度消毒剂对生物膜中微生物及其胞外聚合物含量的影响、不同类型微生物对消毒剂的敏感性及其活性恢复情况。结果表明,随着高浓度消毒剂作用时间的延长,生物膜微生物的存活率降低,但仍有部分微生物可以存活并得到恢复;消毒3 h及无氯恢复7 d后生物膜EPS总含量逐步降低;消毒剂对不同类型微生物的杀灭率也不同,其中亚硝酸盐氧化菌最易被杀灭;消毒3 h后,生物膜的硝化活性丧失且未见恢复,而反硝化活性虽大幅降低但可恢复。因此,采用高浓度消毒剂消毒并不能完全控制再生水管道生物膜微生物。     

南水北调水源切换条件下的微生物群落分析

采用克隆文库的方法对郑州市南水北调水源切换前后的两种地表水源,以及切换后管网出水的微生物群落结构进行了解析,可为水源切换后消毒处理工艺运行和管网水质安全保障提供一些微生物学基础信息。研究结果表明,两种水源的微生物群落结构差异较大,南水北调水源的微生物群落结构相对简单;水源切换后,现行的加氯消毒方式仍能有效控制微生物风险;水源切换后管网出水中较多酸杆菌的存在说明微生物对管网腐蚀存在一定影响。     

单轴加载条件下不同孔隙砂岩波速变化特征

波速作为岩石与岩体内部性质评价的一项重要指标,受应力与孔隙度的影响极为显著。为研究岩石波速随孔隙度和应力变化规律,开展两类不同孔隙砂岩的单轴加载声波联合测试。试验结果表明：砂岩的力学性质不仅取决于砂岩的孔隙度大小,而且受孔隙尺寸的影响也较为显著;孔隙闭合与裂纹扩展是导致砂岩波速发生变化的主要原因,前者对于波速变化的影响更为显著,后者则主要影响波速随应力的增长速率;不同孔隙砂岩的波速均随应力同步增长,在同一应力水平下,孔隙度越大的砂岩波速越低,波速增量越大;与整个加载阶段相比较,砂岩在孔隙压密阶段的波速随应力增长速率受孔隙度的影响更为显著。     

腐殖土活性污泥工艺的除磷效果及微生物群落特征

采用普通SBR(c SBR)和腐殖土SBR(HS-SBR)两组系统处理生活污水,考察了在稳定运行条件下的除磷效果。结果表明,HS-SBR系统的除磷效果较好,出水TP平均浓度为0.7mg/L,比c SBR低0.9 mg/L。通过对典型周期中挥发性脂肪酸(VFAs)、溶解性磷酸盐(SOP)、糖原(Gly)和聚羟基烷酸(PHAs)的转化及代谢分析可知,c SBR和hs SBR中PHV占PHAs的比例分别为24.6%和6.6%,HS-SBR系统显著抑制了聚糖菌(GAOs)的代谢。利用聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了微生物的群落结构,结果表明,2个系统都存在PAOs、GAOs和Chloroflexi,其中HS-SBR系统促进了PAOs和Chloroflexi的富集,更有利于除磷。     

不同菜地土壤中磷积累形态变化特征研究

长期施用化肥和畜禽粪可导致土壤中磷的积累,从而影响土壤中磷的生物有效性和可移动性,后者与土壤中磷存在的化学形态有关。为了解蔬菜地土壤磷积累过程中其化学形态的演变与土壤性状的关系,选择了红粘泥、黄筋泥、泥质田、淡涂泥和油黄泥等5种不同性状的土壤,通过添加化肥和猪粪模拟构建了不同磷积累的系列土壤,采用Hedley磷形态分析方法鉴定了土壤磷的化学形态及释放法潜力。结果表明:与未加磷处理土壤相比,所有蔬菜地土壤中磷的积累对H_2O-P和NaHCO_(3~-)IP增幅影响最大;在中性和石灰性土壤中,磷积累可明显促进HCl-P的形成,但对NaOH-IP的影响较小;在富铝化土壤中,磷的积累有利于NaOH-IP的形成,但对HCl-P形成的影响较小。无论是施化肥还是有机肥,土壤中积累的磷主要为无机态,对有机态磷的贡献较小;随着土壤磷的不断积累,磷积累对H_2O-P和NaHCO_(3~-)IP的影响更为明显。     

不同条件下贺兰口岩画载体岩石冻融损伤特征与机制研究

独特的气候特征和复杂的水化学环境所导致的冻融和化学溶蚀作用是贺兰口岩画载体变质砂岩片状起翘与脱落、刻痕变浅的重要原因。通过对分别浸泡于蒸馏水和浓度均为0.5 mol/L的Na2SO4,Na HCO3和CaCl2溶液的0,15,30,45和60次冻融循环后的岩石试样,进行质量、弹性波速、单轴抗压强度测试,系统探索岩画载体岩石在化学和冻融共同作用下的损伤特征。通过扫描电子显微镜(SEM)、X–射线衍射分析(XRD)以及基于孔隙率变化为基础建立损伤变量,对试样累积性损伤机制进行定性和定量联合分析。结果表明:在不同条件的冻融循环过程中,岩石宏观性质出现不同程度的累积性损伤,而且这种损伤是由冻胀、溶蚀和盐分结晶出现不同组合情况而造成试样孔隙的类型、数量和联通情况产生了差异而导致的。