煤化工污泥的微生物种群结构与水分分布特征

现代煤化工产业是实现煤炭资源清洁化利用的重要途径,煤化工生产过程会产生大量含水率高、脱水性差的煤化工污泥,是制约煤化工产业发展的典型难处理固废。煤化工污泥的脱水性受污泥中微生物种群结构及水分分布特征的影响,对其解析将有助于揭示煤化工污泥的束水结构并可为煤化工污泥高效脱水方法的研发提供一定的理论指导。本研究以煤制烯烃污泥及煤制油污泥为研究对象,采用16s rRNA基因测序解析其微生物种群结构,通过差示扫描量热法(DSC,differential scanning calorimetry)和低场核磁共振法(LF-NMR,low-field nuclear magnetic resonance)表征污泥的水分分布特征。结果表明:两种煤化工产业选取的污水处理工艺不同,导致煤化工污泥的微生物种群结构存在一定差异,但变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)是两种污泥中的主要菌种;LF-NMR法测得水分分布更为准确,根据污泥中水的结合能可将其划分为结合水、机械结合水以及自由水,污泥中大部分水分(90%以上)为机械结合水;采用能够破坏污泥絮体及微生物群落结构的脱水方法,可以进一步实现煤化工污泥的高效、深度脱水。

溶解壳聚糖的酸性电解水对土壤中微生物种群结构的影响

人与自然和谐相处,生态和经济可持续发展,是21世纪的主题。崇尚自然,维护环境,是现代绿色消费的潮流。随着电解水在农业领域的应用,电解水农业理念的提出,电解水肥系列产品的推出,在促进种子萌发与植物的光合作用,农作物的杀菌、驱虫,农副产品的防霉保鲜,以及提高农产品品质,对土壤酸、碱度的中和改良等作用明显,真正做到了“用自然的力量,创造健康的生活”,为中国绿色农业的发展开辟了新路径。

DGGE污泥堆肥工艺微生物种群结构分析

用DGGE指纹图谱技术对污泥堆肥工艺中的细菌种群动态变化及多样性进行了研究.结果表明,生物法污泥堆肥周期小于8d.对污泥堆肥各工艺环节样品进行DGGE指纹图谱和相似性系数Cs值分析,发现随着反应的持续进行,微生态结构的Cs值越来越高,说明微生物种群结构愈趋稳定.证实污泥微生态能迅速进行优胜劣汰的筛选,调整内部细菌种群结构,从而达到适应环境的目的.在发酵过程中形成的优势细菌种群能长时间保持稳定.

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。

氰胺类肥料对连作土壤微生物种群结构的影响

采集连续种植茄子4年以上的连作土壤进行室内培养,将传统的人工培养法和现代分子技术PCR-DGGE法相结合,旨在探明长期连作蔬菜土壤施用石灰氮和双氰胺(dicyandiamide,DCD)以及配施稻草后的微生物种群结构变化。结果表明:石灰氮处理能有效提高连作土壤中细菌和放线菌的数量,减少真菌的数量,提高细菌/真菌比值(B/F)和放线菌/真菌比值(A/F),改变土壤微生物的种群结构,促使连作土壤从真菌主导型向细菌主导型转化,将失衡的微生物区系恢复到健康状态,从而起到防治土传病害的作用;双氰胺的处理效果不如石灰氮处理。PCR-DGGE的研究结果也表明,氰胺类肥料改变了连作土壤细菌和真菌的种群结构,产生了一些新的种属和优势种群,也对一些种群有抑制作用;氰胺类肥料均提高了土壤细菌和真菌的多样性指数和丰富度。石灰氮对连作土壤微生物种群结构的改变大于双氰胺,配施稻草明显有利于氰胺类肥料对连作土壤微生物种群结构的改善。土壤微生物区系结构的改变可能是氰胺类肥料防治土传真菌病害的主要机制之一。

降解2-氯酚厌氧污泥中微生物种群结构研究

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究Fe2+,Ni2+金属离子对经2-氯酚(2-CP)驯化后的厌氧生物反应器颗粒污泥的微生物种群结构的影响.结果表明,经2-CP驯化后,厌氧体系微生物多样性减少,产生了能适应或降解2-CP的主要菌群发光杆菌属、埃希氏菌属和志贺氏菌属.投加Fe2+,Ni2+后,降解2-CP的厌氧污泥微生物多样性均呈减少趋势,其中,加Fe2+后的厌氧体系微生物多样性明显减少,并产生新的条带,经分析,证明为专性厌氧梭菌属.

降解苯胺和氯苯胺类污染物好氧污泥颗粒化及微生物种群结构分析

以序批式气提生物反应器（SABR）为平台,研究了苯胺和氯苯胺类有毒有机废水处理过程好氧污泥颗粒化。结果表明,通过缩短污泥沉降时间、逐步提升目标污染物进水负荷,反应器连续运行3个月,最终在污泥沉降时间5min、COD负荷1.0-3.6kg/（m^3.d）、苯胺和氯苯胺负荷1kg/（m^3.d）条件下实现污泥颗粒化,COD、苯胺和氯苯胺去除率分别稳定在90%、99.9%以上;获得的成熟好氧颗粒粒径在0.45-2.5mm,SOUR稳定在150mgDO/（gVSS·h）以上,颗粒污泥EPS中PN含量为28.0±1.9mg/gVSS,PN/PS比值为6.5mg/mg,苯胺类比降解速率达0.18g/（g·d）;应用PCR-DGGE分子指纹图谱技术分析了稳定运行的颗粒化反应器内好氧污泥微生物种群结构,结果表明好氧颗粒内主要细菌分属β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria及Flavobacteria等类群,优势菌为Pseudomonas sp.、Flavobacterium sp.;与已获得的降解氯苯胺好氧颗粒相比,苯胺存在下培养获得的好氧颗粒污泥微生物菌群结构更为丰富。

3种土壤类型桑园根际与非根际微生物种群结构及代谢功能多样性分析

采用常规稀释平板法和Biolog Eco微平板技术,研究湖北省蚕区3种土壤类型桑园获取3种土壤类型桑园的桑树根际和非根际土壤微生物数量、种群结构与代谢功能多样性,为改善桑园土壤质量及改进桑园肥培管理提供依据。7个采样点获取3种土壤类型桑园的桑树根际细菌数量(黄棕壤土样2-2除外)、种群结构、微生物代谢活性(AWCD)、多样性指数等指标均高于非根际土壤,并且桑树根际和非根际土壤微生物均是对糖类的利用能力最强,而对胺类和其他混合物类碳源的利用能力较低。黄棕壤土样2-1检测到的桑树根际细菌数量、多样性指数、AWCD值及对氨基酸类、糖类、羧酸类碳源的利用能力高于其他桑园土壤样品,而石灰岩土样1-2检测到的桑树根际和非根际土壤的细菌与真菌数量、AWCD值最低,碳源利用主成分分析亦表明该土样采集桑园与其他土壤类型桑园间的差异较大。石灰岩土样1-1和黄棕壤土样2-1、2-2、2-3检测到的桑树根际优势菌属中均有Rhizobium,且桑树根际土壤的速效氮含量均高于其他采样点桑园土壤。相关分析表明,土壤的细菌数量与AWCD值和多样性指数两两之间达到了极显著相关(P<0.01)或显著相关水平(P<0.05),而真菌数量除与AWCD值呈正相关外,与其他各指标间均呈负相关关系。综上认为,黄棕壤土样2-1采集桑园的土壤能够为桑树的生长发育创造良好的微生态环境;石灰岩土样1-2采集桑园则应通过耕作、施肥措施为桑树创造良好的生长发育环境。

环境中的反硝化微生物种群结构和功能研究进展

反硝化作用是生态系统氮循环的重要组成部分,与地下水硝酸盐累积和温室气体排放密切相关。种类繁多的细菌、真菌和古菌参与反硝化过程,并在调控反硝化速率和反硝化气体产物比例等方面发挥重要作用。反硝化微生物的种群结构是一系列环境影响因素长期作用的结果,反硝化微生物种群对温度、水分、pH、O2含量、资源可利用性和植被类型等因素产生不同的响应。环境因素通过对反硝化微生物的影响来调控反硝化速率和反硝化酶的生成。分子技术的应用为自然环境中反硝化微生物的研究开辟了广阔前景,并为进一步认识反硝化微生物种群结构和功能的相互关系提供了新的发展方向。本文总结了关于环境中反硝化微生物种群的研究结果,并为进一步研究反硝化微生物种群结构和功能的联系提供了总体框架。

厌氧氨氧化反应器中微生物种群结构分析

借助扫描电镜和T-RFLP等分析技术,观察厌氧氨氧化膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)中氮素、污泥颜色、颗粒污泥微观结构并对微生物种群进行分析,以为厌氧氨氧化菌的快速富集培养提供有用信息。结果表明,运行的110 d间,厌氧氨氧化MBR的容积总氮负荷达0.245 kg/(m^3·d),去除率为80%,NH_4^+-N和NO_2^--N去除率分别为81%和91%。污泥的VSS/TSS比由初始的0.66提高到0.77,颗粒污泥颜色转为红褐色,以杆状和球状菌为主,其中,Planctomyce、Pirellula、Gemmata和Pseudomonas等种属均已证明具有厌氧氨氧化活性。

小试膜生物反应器(MBR)中活性污泥微生物种群结构的演变

以膜生物反应器中的活性污泥为研究对象,考察接种驯化至膜污染时期的微生物群落结构的特征和演变过程.在试验运行中,定期采集样品提取DNA,并应用PCR-DGGE技术探究微生物菌群的变化.结果表明,在反应器运行接种5 d后,微生物群落结构已发生较大改变,与接种污泥相似性指数下降到47.8%;在运行的整个过程中,微生物种群多样性都要低于接种污泥,随着处理工艺运行,种群间进行逐步有序的演替.在运行后期,跨膜压力增速提高,此时占优势地位的菌种是Enterococcus faecalis、Comamonas sp.、不可培养的Fusobacterium sp.,可能是导致膜污染的主要菌种.

处理印染废水的厌氧折流板反应器中的微生物种群组成及分布规律

设计出一个由12个隔室组成的厌氧折流板反应器(ABR),并将其应用于高浓度、高色度的印染废水生物处理,取得了良好效果。研究着重考察该反应器在处理印染废水过程中不同隔室的微生物种群构成,并分析与印染废水处理效率密切相关的具有脱色功能和苯胺降解功能的两类细菌的分布规律。结果表明,在处理印染废水的ABR反应器中,可培养的优势菌群以芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和水螺菌属(Aquaspirillum)为主,且在ABR的前段、中段及后段隔室中不同种类的优势菌群存在数量差异;好氧及兼性厌氧优势菌群的数量随着废水在ABR隔室中的折流前进而逐渐减少;厌氧微生物的数量变化规律则是先增多,后减少;产甲烷活性在前段隔室中相对较低,后段隔室则相对较高。脱色菌在ABR的前段隔室中分布相对较多,后段隔室中分布相对较少;苯胺降解菌则呈现出在前段隔室中分布相对较少,后段隔室中分布相对较多的规律,这两类功能菌的分布与ABR不同隔室中色度下降、苯胺产生和消减之间密切相关。

溶解氧对OLAND生物膜反应器硝化性能的影响及其微生物种群动态研究

采用以多孔球悬浮填料为载体的限氧亚硝化生物膜处理高氨氮、低碳源的废水,通过对DO控制在0.5～1.0 mg/L,实现硝化阶段出水中的氨氮与亚硝态氮的比例达到最适值1:(1.2±0.2),从而为后阶段的厌氧氨氧化系统提供理想的进水,进而提高氮的去除率;同时应用PCR-DGGE对硝化阶段不同时期的生物膜中微生物的种群动态变化进行了分析.研究表明,群落结构和优势种群的数量具有时序动态性,微生物多样性与废水的处理效果出现协同变化的特征.测序结果表明,在生物膜中进行氨氧化作用的主要为亚硝化杆菌(Nitrosomonas sp.)、亚硝化螺菌(Nitrosospira sp.);进行亚硝酸氧化的主要为硝化球菌(Nitrococcus sp.).

1，3-二氯苯污染底泥的零价铁修复对微生物群落结构的影响

通过采用零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)和磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了零价铁修复对底泥微生物群落结构的影响。结果表明,零价铁对底泥中1,3-二氯苯具有较好的去除效果,培养13d后去除率可达70.4%,较未加零价铁的对照处理高50.8%。DGGE指纹图谱分析表明:1,3-二氯苯刺激了底泥中耐受性较高的假单胞菌的增殖;零价铁修复使增殖的耐受菌群的量减少,敏感菌群的量增多,并使底泥微生物的Shannon多样性指数恢复至未污染对照水平。PLFA指纹图谱分析表明:尽管零价铁修复并未恢复底泥中任何一种PLFA的量,但是却恢复G+细菌的量至未污染对照水平。

不同C/N进水对微生物群落结构及雌激素去除的影响

该文以实验室内SBR小试试验系统处理不同C/N的人工配水,研究不同C/N进水条件下对COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N等常规污染物及E1、E2和EE2等雌激素去除的影响,并以Miseq高通量测序技术对SBR活性污泥系统中的微生物多样性、群落结构以及功能菌进行了分析。结果表明,COD的去除率随着C/N的不断升高而升高,出水NH4+-N和NO2--N值随着C/N的不断升高而升高,而NO3--N值随着C/N的不断升高而降低。与C/N为2和11的系统相比,C/N为5和8系统中的微生物丰度较高,但优势微生物所占比重较小。从门的分类来看,4个SBR系统中丰度较高的微生物为Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria;从纲的分类来看,丰度较高的微生物为Actinobacteria、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria和Sphingobacteriia;从属的水平看,Thauera含量最高,Thauer、Tetrasphaera、Ornithinibacter、Micropruina、Candidatus Competibacter、Microlunatus随着C/N的升高而升高,而Tessaracoccus、Candidatus Microthrix、Acidovorax、Arenimonas、Brevundimonas、Ferruginibacter随着C/N的升高而降低。降解雌激素的功能菌种类,E2最多,E1次之,EE2最少。无论进水C/N为多少,对E1和E2的去除率均较高,对EE2的去除率则较低,均在80%以下,随着C/N升高,EE2去除率逐步升高,当C/N为8时,EE2的去除率达到了最高75.69%,当C/N为11时硝化细菌的生长被大幅度地抑制,共代谢作用减弱,EE2去除率有所降低,C/N为8时可能是硝化细菌和异养菌都发挥最大作用的最佳平衡点。

底物类型对产甲烷效能及微生物群落结构的影响

为考察底物类型对厌氧消化过程的影响,以升流式厌氧膨胀床作为厌氧消化反应器,以经过"热-酶联合预水解"后的啤酒糟和猪粪作为处理对象,研究不同有机负荷率条件下反应器的运行效能和微生物群落结构.结果表明,当有机底物类型从啤酒糟转变为猪粪后,反应器的COD去除率降低40%,甲烷产量减少75%,有机物甲烷化率降低25%,且出水乙酸质量浓度由50 mg/L跃升至3 700 mg/L.同时,Firmicutes细菌门的丰度提高约1倍,Bacteroidetes细菌门的相对丰度则减少约50%;产甲烷菌数量减少61%,产甲烷菌属Methanobacterium替代Methanosaeta成为最占优势的古细菌菌属.

基于16SrDNA高通量测序分析循环水养鱼微生物群落结构研究

循环水养殖系统(RAS)是一种提高水产品品质、高效利用水资源的养殖方式,具有环境可控、节水、高效、环保和安全等优点。解析RAS中的微生物种群结构,对于保持RAS内部的生态平衡、避免使用药物、确保水产品质量安全具有现实意义。本研究运用16S rDNA高通量测序技术,研究RAS的水体与鱼体中微生物种群结构,确定循环水养殖系统中的微生物群落特征,比较水体与鱼体之间、不同鱼种之间微生物群落结构。

应用PCR-DGGE研究铜冶炼厂附近根际土壤微生物生态变化

应用DGGE指纹图谱技术对重金属污染土壤植物修复过程中根际微生物的生态变化进行了研究。在植物的生长旺季采集根际土壤样品,共采集香根草、油菜、芥菜和对照11个样品,并进行土壤重金属分析和微生物群落结构分析。结果表明,在植物种植后,根际土壤重金属的NH4NO3和EDAT提取态均比对照(未种植植物)低。PCR-DGGE图谱分析不同植物根际土壤微生物DGGE图谱有着明显的差异性。DGGE图谱分析结果显示植物根际微生物的Shannon指数都有所增加,香根草根际微生物多样性程度最高为0.9347,其次为油菜和芥菜,其多样性指数分别为0.7655、0.6940。主成分分析(PCA)结果可以看出,主成分分析能够对不同植物根际和对照分开,并且显示出不同样品之间有着差异性。通过对土壤不同提取态的重金属含量与Shannon指数的相关性分析可以看出,各种不同提取态的重金属都跟Shannon植物有着负相关,但NH4NO3提取态的Cu和Zn与Shannon指数没有显著性的相关性,而EDTA提取态的Cu和Zn则与Shannon指数有显著性的负相关性,其相关系数为0.9539,EDTA提取态的Cu还与Shan-non指数呈极显著性的负相关,其相关系数为0.9931。

马铃薯连作土壤微生物特性与土传病原菌的相互关系

为了揭示连作马铃薯土壤微生物群体与土传病原菌的相互关系,采用盆栽试验,以裸地(CK)和轮作(R)为对照,研究了不同马铃薯连作年限条件下(马铃薯连作1 a(T1)、3 a(T3)和5 a(T5))土壤微生物种群结构、酶活性、微生物量碳氮和土传病原菌的变化。结果表明,与R处理相比,T1、T3、T5处理土壤细菌/微生物的比例逐渐下降,土壤真菌/微生物和放线菌/微生物的比例逐渐增加。与CK和R处理相比,随连作年限的增加细菌/真菌显著下降。马铃薯连作后镰刀菌数量呈上升趋势,T3和T5处理茄病镰刀菌和尖胞镰刀菌数量显著高于硫色镰刀菌。连作后土壤蔗糖酶和脲酶活性呈降低趋势,R处理与T5处理差异显著,土壤过氧化氢酶呈先下降后上升的趋势,土壤多酚氧化酶活性呈动态上升趋势。连作马铃薯微生物量C、N量比轮作显著降低,T1、T3和T5处理土壤微生物量碳/氮比显著高于R处理。土壤细菌、微生物量碳氮显著促进土壤蔗糖酶和脲酶活性,土壤真菌抑制微生物量氮、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进镰刀菌,而镰刀菌抑制细菌、微生物量碳氮、蔗糖酶和脲酶活性,从而导致了病原菌数量增多,土壤微生物的生存环境恶化。

曝气生物滤池处理低温水源水生物活性及种群结构分析

应用比好氧呼吸速率和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳结合克隆、测序技术研究了以沸石和陶粒为填料的曝气生物滤池处理低温水源水的生物活性和不同运行阶段的种群结构演替规律.研究结果表明:随着温度的降低,沸石和陶粒滤池对氨氮和高锰酸盐指数的去除效能也随之下降,但仍能保证一定的去除效能;沸石和陶粒滤池对氨氮的去除主要集中在滤床高度40 cm以下,对高锰酸盐指数的去除主要集中在滤床高度55 cm以下;低温影响了微生物的活性,且异养菌受影响更为显著;在整个运行过程中,2组滤池种群多样性较为丰富,优势种群与常温条件下无显著差别,且均表现出了明显的优势种群演替规律,其中亚硝化螺菌属在低温条件下得到富集,并成为系统的优势种群,而硝化螺菌属在运行初期即被淘汰;经过长期低温驯化,2种填料曝气生物滤池的优势种群趋于一致.