INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd^(2+)、Zn^(2+)和Cr6+对活性污泥降解NH4+-N和CODCr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况.结果表明:重金属对活性污泥去除NH4+-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH4+-N去除率比CODCr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响.通过NH4+-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标.对于Cd^(2+),INT-ETS活性的EC50最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd^(2+)抑制污泥活性的最佳指标;对于Zn^(2+)和Cr6+,AUR的EC50最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn^(2+)和Cr^(6+)抑制污泥活性的最佳指标.由3种重金属的EC50可以判断其毒性大小为Cd^(2+)>Cr^(6+)>Zn^(6+).

铵硝比对亚热带树种幼苗氮吸收偏好及吸收根属性的影响

【目的】明确不同铵硝比对亚热带针、阔叶树苗的氮素吸收偏好及吸收根属性的影响,为阐明人工林养分获取策略与土壤氮循环提供理论依据。【方法】以亚热带常见树种湿地松、马尾松、深山含笑和枫香的2年生幼苗为对象,设置3种铵硝比(15∶1、8∶8和1∶15)进行沙培试验,利用15N同位素示踪技术测定植物的无机氮吸收速率,分析其与吸收根形态、构型属性的相关性。【结果】1) 4个树种幼苗的无机氮吸收速率具有环境可塑性,当铵氮(NH_(4)^(+)-N)占优势时,4个树种均偏好吸收铵氮;当硝氮(NO_(3)^(-)-N)占优势时则偏好吸收硝氮。当铵硝比为8∶8时,则表现出树种对不同形态N吸收的差异:针叶树种的NO_(3)^(-)-N吸收速率是NH_(4)^(+)-N的2倍多,但阔叶树种之间没有显著差异。2)铵硝比对植物吸收根的比根长和比表面积有显著影响,对直径、组织密度、分支比和分支呈强度无显著影响。3) 4种树种幼苗的无机氮吸收速率与根分支呈显著正相关,与各器官生物量呈显著负相关。【结论】4个树种幼苗对不同形态N的吸收依赖于底物N可利用性和物种特异性。环境中铵硝比变化时,湿地松和马尾松根系可通过生理-形态属性的权衡特性获取养分,无机氮吸收速率降低,比根长增大(直径变小);阔叶树深山含笑和枫香通过加强吸收根形态属性(增大比根长和比表面积)、构型属性(增大分支比)和生理属性(提高NH_(4)^(+)-N吸收速率)获取养分。各树种不同的养分获取策略可促使其更好地适应环境变化。

表面接枝季铵盐型高分子材料抗菌过程的特性研究

考察了一种表面接枝季铵盐型高分子材料对水溶液中大肠杆菌的抗菌过程特性 ,发现此材料可以在短时间内迅速降低溶液中的大肠杆菌的活菌量 .用菌体耗氧测定法与扫描电镜观察法研究了其抗菌过程 .结果表明 ,其抗菌过程由吸附和杀灭两个步骤构成 ,其中吸附过程由纤维与大肠杆菌表面静电作用所控制 ,是一个快速过程 ,而杀灭过程则伴随着细胞壁在纤维表面的溶解 ,是一个慢过程 .菌体耗氧测定法与扫描电镜观察法所获得的结果具有一致性 ,并可广泛应用于研究抗菌纤维的抗菌作用机理及过程特性 .

龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)的生长、光合作用及其对扇贝排泄氮磷的吸收

研究了不同温度、光照条件下大型藻类龙须菜 （Gracilaria lemaneiformis）的生长和光合作用特性,及其对扇贝排泄氮、磷的吸收作用.结果表明温度与龙须菜的生长和光合作用显著相关,在本实验条件下,15～25℃都适宜龙须菜生长,其中20℃龙须菜具有较高的生长率（SGR）,为2.8%/d;光合作用速率随温度升高和光照的增加而升高,30℃和120 μmol/（m^2·s）时最高,最大光合作用速率（Pmax）为5.0 mg O2/（g dw·h）.龙须菜对扇贝排泄氮、磷有较强的吸收作用,其吸收率和去除效率与放养密度和养殖时间有关.对NH4-N和PO4-P的最大去除效率分别为83.7%和70.4%,最大吸收率分别为9.9 μmol/（g ww·h）和4.3 μmol/（g ww·h）.实验证明龙须菜生长温度范围和光照范围适合中国北方海区养殖,并且能有效吸收和去除扇贝排泄氮、磷,可以作为生物滤器与贝类及其他养殖动物进行综合养殖.

光照和黑暗条件下苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对铵态氮的吸收

在室内模拟实验中,研究了光照(50μmol/(m2.s))和黑暗条件下苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myrio-phyllum spicatum)对铵态氮(NH4+-N)的吸收速率与去除效果.结果表明,随着外源铵态氮浓度(0,0.01,0.1,1和10 mg/LNH4+-N)的增加,苦草和穗花狐尾藻对铵态氮的吸收速率都是先增加后又逐渐降低,在外源铵态氮浓度为1 mg/L时吸收速率达到最大.同种植物在光照条件下对铵态氮的吸收率不低于黑暗条件下的吸收率;相同光强条件下穗花狐尾藻对铵态氮的吸收率不低于苦草的吸收率.在黑暗条件下,在外源铵态氮浓度为1 mg/L时,穗花狐尾藻对铵的吸收速率是苦草的2.42倍;在光照条件下,在外源铵态氮浓度为1和10 mg/L时,穗花狐尾藻对铵态氮的吸收速率分别是苦草的2.47和1.79倍.因此,在富营养湖泊治理过程中,在沉水植物可耐受铵态氮浓度范围内,可以优先考虑把穗花狐尾藻作为植物修复的先锋物种.

不同条件下波吉卵囊藻对氨氮的吸收速率

在实验室条件下模拟多种氮源共存的虾池水环境,利用稳定同位素示踪剂,研究温度、光照、盐度、pH、藻浓度对波吉卵囊藻氨氮吸收速率的影响。结果表明:温度、光照和藻浓度对波吉卵囊藻氨氮吸收速率影响极显著(P<0.01)。当温度为20℃,照度为4 500 lx,藻浓度为5.5×105/mL,波吉卵囊藻对氨氮均有最大的吸收速率,分别为1.114、1.400、1.482μg g-1 h-1。单因素方差分析得出波吉卵囊藻吸收氨氮的最优组合为:温度20℃,照度4 500lx,盐度15,pH 7.5,藻浓度5.5×105/mL。可通过对环境因子的调控,提高波吉卵囊藻对水体中氨氮的吸收速率。

主要环境因子对孔石莼净水作用的影响 (Ⅰ)对氨氮吸收的影响

研究了温度、光照和ｐＨ对孔石莼吸收氨氮的影响。孔石莼对氨氮吸收的最佳温度为２５℃，最适温度范围为２０～３０℃；光照对吸收速率的影响较小，当光强＞５０００ｌｘ时，吸收即达到饱和；养殖水体的ｐＨ（８．０～８．３）有利于孔石莼对氨氮的吸收。

ZnO纳米颗粒对活性污泥脱氮效果及硝化细菌丰度的影响

【目的】研究ZnO纳米颗粒对活性污泥脱氮效果及硝化细菌丰度的影响,以揭示ZnO纳米颗粒对活性污泥脱氮系统的影响机制。【方法】向模拟的4LSBR反应器内投加1,10,20mg/L ZnO纳米颗粒悬液,以未投加ZnO纳米颗粒的反应器为对照（CK）,测定不同质量浓度ZnO纳米颗粒处理的活性污泥NH4^＋-N和总氮（TN）、硝化速率的变化;最后采用荧光原位杂交技术（FISH）,对不同质量浓度ZnO纳米颗粒处理下活性污泥中硝化细菌（氨氧化细菌（Ammonia Oxidizing Bacteria,AOB）和亚硝酸氧化菌（Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB））的丰度水平进行检测。【结果】1,10,20mg/L ZnO纳米颗粒悬液短期（〈6h）暴露下对活性污泥脱氮效果没有明显影响;活性污泥经10,20mg/L ZnO纳米颗粒悬液长期接触（30d）后,TN去除率由投加前的81.4%,80.5%分别下降至66.1%,47.4%,NH4^＋-N去除率由投加前的80.4%,84.3%分别下降至62.1%,53.4%。随着ZnO纳米颗粒质量浓度的增加,硝化速率也明显下降。FISH定量分析表明,长期（30d）暴露于10～20mg/L的ZnO纳米颗粒环境中,活性污泥中的AOB和NOB丰度水平大幅降低,60d后略有回升。【结论】10～20mg/L ZnO纳米颗粒悬液对脱氮菌群生长和代谢活性均产生较明显的抑制作用,这是活性污泥脱氮效果明显降低的主要原因。

邻氨基苯酚对污泥产率及微生物活性的影响

为了探讨化学解偶联剂在实现污泥减量的同时对污泥活性抑制作用,通过批次试验研究不同浓度邻氨基苯酚(oAP)对污泥减量效果、微生物活性以及由于微生物活性的改变对基质(NH_4^+-N、COD_(Cr))去除变化的影响.分别采用TTC-ETS(氯代三苯基四氮唑脱氢酶)活性、INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)4个指标考察污泥活性受oAP的抑制情况.结果表明:oAP添加量为12mg/L时,平均表观污泥产率Yobs由0.443下降到0.256mg MLSS/mg COD,污泥减量为42.20%.与有机物去除抑制相比,活性污泥系统对NH_4^+-N去除的抑制作用更加显著,而硝化细菌比异养菌对oAP响应更敏感.因此,NH_4^+-N去除率比COD_(Cr)去除率更能反映出oAP对污泥活性的影响.通过NH_4^+-N去除率的抑制对比,AUR是最能有效地表征oAP对活性污泥系统中的微生物抑制作用.通过IC50分析显示,TTC-ETS的活性为35.51mg/L,在所有指标最小,灵敏度最高,是表征oAP抑制污泥活性的最佳指标.

镉对微生物活性的影响研究

通过镉离子对驯化污泥的破坏性试验,研究了各浓度镉离子对活性污泥氨氮、COD去除率及TTC-ETS、INT-ETS、SOUR、AUR活性的影响。结果显示,浓度范围在0～40 mg/L的镉离子对处理系统COD去除率影响不大。镉离子对活性污泥比好氧速率(SOUR)、电子传递体系活性(ETS)以及氨摄取速率(AUR)的抑制浓度并不同步;低浓度的镉离子对TTC-ETS活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR和INT-ETS活性则会产生一定的抑制作用。

基于香溪河背景下小球藻对不同形态氮素吸收动力学研究

选取香溪河绿藻水华爆发时优势藻种-小球藻（Chlorella）,经过分离纯化后作为实验原材料,分别检测了培养液中氨氮和硝氮的浓度,分析了小球藻对氨氮和硝氮吸收动力学特征以及不同氮素对其吸收速率的影响。实验表明,当氨氮浓度为11.62~2.97 mg/L,实验第2~3天时,小球藻氨氮去除效率不断加强,达到74.44%;当硝氮浓度为10.55~0.047 mg/L;实验第2~5天时,硝氮去除效率也不断加强,达到96.92%。无论是氨氮还是硝氮的培养条件下,小球藻在实验初始阶段都保持着较高的吸收速率,分别为1.44 mg/h和0.97 mg/h,随着培养介质中氮素浓度不断下降,其吸收速率也随之下降,其中用氨氮培养的小球藻在第3天达到最大吸收速率,为1.44 mg/h;用硝氮培养的小球藻在第4天达到最大吸收速率,为0.97 mg/h。小球藻对氨氮和硝氮的最大半饱和常数分别为2.85 mg/L和5.09 mg/L,表明单一氮源培养小球藻时,小球藻对氨氮更具有亲和力。实验结果为研究小球藻对氮素吸收速率从而控制小球藻生长提供理论依据,有助于通过调整和改变营养盐的输入通量及输入类型抑制小球藻繁殖,避免绿藻水华的发生。

铝处理对不同耐铝水稻品种吸收铵态氮和硝态氮以及相关基因表达的影响

选用水稻铝敏感品种‘Kasalath’和耐铝品种‘Koshihikari’为试验材料,研究了不同铝处理方式(先铝后氮和氮铝同时处理)对水稻铵态氮/硝态氮吸收及其相关基因表达的影响。结果表明:对于铝敏感品种,铝主要抑制铵态氮的吸收,低浓度铝甚至促进对硝态氮的吸收;对于耐铝品种,铝预处理对铵态氮和硝态氮吸收的影响很小,只有在铵态氮和硝态氮吸收过程中存在铝,无论铝浓度高低,铝都会抑制铵态氮和硝态氮吸收;铝敏感品种对硝态氮的吸收速率高,而耐铝品种对铵态氮的吸收速率高,这与OsAMT1;2、OsNRT2;1和OsNRT2;2的相对表达丰度存在对应关系。因此,铝对水稻铵态氮和硝态氮吸收的影响取决于水稻的耐铝能力、铝浓度和铝氮处理方式。

铜对活性污泥微生物活性影响研究

通过人工投加铜离子对驯化污泥的破坏性实验,研究了各浓度铜离子对活性污泥氨氮、COD降解的影响及其TTC-脱氢酶活性、氧摄取速率（SOUR）、氨摄取速率（AUR）的影响。结果显示,0-5 mg/L的铜离子对处理系统有机物的去除率影响不大。铜离子浓度与活性污泥的TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR之间呈现良好的相关性;低浓度的铜离子对TTC-脱氢酶活性和SOUR均有一定的促进作用,而对AUR则会产生一定的抑制作用。当铜离子浓度达到5 mg/L时,其对SOUR、TTC-脱氢酶活性以及AUR的抑制率均超过50%。在此情况下,采用TTC-脱氢酶活性、SOUR以及AUR等指标,能快速有效地表征铜离子对活性污泥微生物的毒害作用。

季铵化合物对生物硝化的抑制效应研究

采用呼吸试验测比耗氧速率和硝化速率,研究了季铵化合物对生物硝化过程的抑制效应。呼吸试验结果表明,季铵化合物的存在明显降低了硝化细菌的呼吸速率,在污泥浓度(MLVSS)为534 mg/L的情况下,季铵化合物浓度为2 mg/L就已明显降低了硝化细菌的呼吸速率,抑制率为19.88%。随着季铵化合物浓度的增加,抑制作用更加明显,浓度为5、10、20、35和50mg/L时,对应的抑制率分别为39.53%、47.76%、51.65%、77.29%和85.65%,当浓度增加到80mg/L时,硝化呼吸作用几乎停止。硝化速率试验结果表明,季铵化合物降低了氨氮氧化速率,抑制了氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性,亚硝酸盐的累积随着季铵化合物浓度的增加而减少。在MLVSS为1 300 mg/L的情况下,加入浓度为10、20、30、50、60、70和90 mg/L的季铵化合物,对应的硝化速率抑制率分别为11.07%、37.52%、64.64%、81.88%、89.74%、92.55%和95.55%。当季铵化合物浓度<30 mg/L时,亚硝酸盐累积现象比较明显;浓度为50 mg/L时,季铵化合物已严重抑制了氨氧化细菌;当浓度>60 mg/L时,没有亚硝酸盐累积。硝化呼吸抑制试验中半抑制浓度为12 mg/L,硝化速率抑制试验中半抑制浓度为25 mg/L。