微氧环境氯代烃生物降解的研究现状与展望

总结了微氧环境的生物氧化特性,系统调研了微氧环境中氯代烃(CAHs)的污染情况,发现地下水,土壤包气带,河床沉积物和垃圾填埋场等微氧环境场地存在广泛的CAHs污染.此外,研究归纳了氧调控下的CAHs降解途径,系统分析了微氧环境CAHs的转化特性、微生物活性及功能基因表达特征.总结发现微氧条件下氧对CAHs降解有5方面影响,CAHs降解速率甚至比好/厌氧条件下更高;微氧环境中好氧和厌氧降解菌能同时存在,多种微氧环境污染场地能同时检测到好氧功能基因(etnC和etnE)和厌氧功能基因(vcrA和bvcA),进一步表明好氧转化和厌氧脱氯能在同一时空发生.最后从监测装置开发、适应机制、转化机制和微生态演变规律4方面展望了未来的发展方向,结果为微氧环境的污染物转化研究及污染控制策略的制定提供了方向.

水培条件下根际氧环境对水稻幼苗磷吸收的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗磷吸收的影响及其生理机制,以期为促进水稻磷素吸收利用的新栽培措施提供理论依据。【方法】以珍汕97B和密阳46为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定中氧:2.5-3.5 mg·L^(-1),高氧:>6.0 mg·L^(-1)(饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节)3个氧处理,研究水稻幼苗生长(生物量、根系形态结构)、根系生理(根系活力、磷吸收动力学、磷酸酶活性、根系分泌的有机酸、柠檬酸等)以及磷吸收积累等指标。【结果】(1)中氧处理促进水稻幼苗分蘖的发生和生长,增加其生物量、根冠比以及磷的吸收和积累;高氧处理降低株高,减少地上生物量,对地下部分生物量无明显影响。(2)中氧处理后总根长、根系表面积、总根系体积较对照显著增加,平均根粗显著降低;高氧处理与之相反。中氧和高氧处理均能促进有机酸的分泌(有机酸总量、草酸、酒石酸以及柠檬酸含量均增加)、提高叶片和根系中酸性磷酸酶活性;但与高氧处理相比,中氧处理后根系活力显著增强,磷吸收动力学参数得以优化,Imax增大、Km和Cmin降低。(3)磷积累量、地上部磷含量与根系形态(总根长、根系表面积、平均根粗和总根系体积)、根系活力、吸收动力学参数Imax、草酸以及酒石酸含量显著正相关,与磷吸收动力学参数Km和Cmin显著负相关。地下部磷含量与根系酸性磷酸酶活性、根系活力、有机酸总量以及草酸含量显著正相关,与其余指标相关性未达显著水平。【结论】适度增氧(中氧)增加叶片和根系中酸性磷酸酶活性、根系活力、草酸、酒石酸和柠檬酸分泌量,优化根系形态(增加根系总长度和表面积)和磷素吸收动力学参数,从而促进水稻幼苗对磷的吸收。因此,生产上可以通过栽培措施的调控改变根际氧环境从而提高水稻对磷吸收利用。

高原建筑富氧环境对短期进藏人员氧状态的改善效果研究

青藏高原常年低压缺氧,对建藏援藏外来人员的生理健康及舒适水平造成严重威胁。本文采用主观调查与客观生理参数测试相结合的方法,研究了高原建筑室内氧环境对人体氧状态的定量影响。结果表明:当人体处于缺氧状态时,环境氧浓度与平均动脉压和心率负相关,与血氧饱和度正相关,提高环境氧浓度可弱化血氧饱和度个体差异;人体大脑状态、头部感觉、植物神经功能状态和感官状态四类症状可作为反映人体氧状态的有效评价指标;各类症状对氧环境的舒适需求并不同步,环境氧气体积分数为24.97%时,进藏人员氧感觉改善率在56.04%~84.13%范围内。

根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

为明确根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长发育的影响,本研究采用不同浓度(0、10%、20%)PEG-6000模拟干旱,分析不加气(NA)、气泵加气(IA)、微纳米气泡加气(MNB)3种根系氧环境对水培小麦根系、地上部形态及叶绿素荧光参数等指标的影响。结果表明,10%PEG胁迫下MNB处理小麦根系总长、株高、叶面积、根干重、叶干重和PSⅡ最大光化学效率均高于NA和IA处理。20%PEG胁迫下IA处理小麦根系总长、根表面积、根系体积、叶面积和PSⅡ最大光化学效率高于MNB和NA处理;MNB和IA处理小麦株高较NA分别显著增加123.3%、116.2%。不同浓度PEG干旱胁迫下,MNB处理小麦PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ、光合电子传递效率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)均(除20%PEG处理下的ΦPSⅡ)显著高于NA和IA处理。综上,IA和MNB营造的根系氧环境均具有缓解水培小麦幼苗干旱胁迫的效果,且以MNB效果更优。

根际氧环境与盐胁迫对小麦苗期形态和生理特性的影响

分析不充气(CK)、通气(AW)、曝气(VAI)三种氧环境对不同浓度盐胁迫(NaCl浓度0、35、70 mmol/L)下小麦幼苗生长发育和生理特性的影响,探究不同根际氧环境下小麦苗期耐盐性,以期为盐碱地小麦栽培提供理论参考。结果表明:不同充气方式均能提高培养液的溶氧量。随盐浓度增加,小麦幼苗形态指标均呈下降趋势。不同盐胁迫处理下小麦幼苗株高、叶干重、根系干重、根表面积及根长等形态指标均表现为AW>VAI>CK。无盐胁迫时不同充气处理间叶片水分饱和亏和盐度均无显著差异,35、70 mmol/L盐浓度胁迫下,AW处理叶片电导率、总溶解性固体含量和盐度均显著低于不充气处理。三种盐浓度下AW处理叶片丙二醛含量分别较不充气处理显著降低46.2%、63.3%、50.9%。0、35 mmol/L盐浓度处理下AW和VAI处理叶片最大光化学效率(Fv/Fm)均显著高于不充气处理,70 mmol/L盐浓度处理下AW处理的Fv/Fm较CK和VAI分别显著提高180.1%、118.3%。可见,盐胁迫下,AW、VAI处理营造的根际氧环境能促进小麦根系生长,维持较好的叶片水分生理特性,提高叶片抗氧化酶活性,减轻膜伤害,维持较高的光合能力从而促进幼苗生长。本试验条件下,AW处理的效果优于VAI处理。本研究结论可为今后通过农机农艺创新来提高盐碱地小麦根际含氧量及小麦苗期耐盐能力提供理论参考。

贫氧环境对煤低温氧化特性影响研究

浅埋藏煤层开采过程中,由于地表裂隙导致的漏风,使其经常处于变化的氧浓度场中。针对这一实际情况,利用煤氧化动力学测定系统,对煤样在21%,18%,14%,10.5%,5%,3%氧浓度下,进行程序升温试验。测得了不同温度下指标气CO,C_2H_4,C_2H_6,C_3H_8浓度,并分析了其随温度变化规律,测量并计算了不同氧浓度下交叉点温度以及升温速率;对氧浓度大小影响指标气产量和其随温度变化幅度原因,以及温度特征影响效果进行必要的机理分析。结果表明:不同氧浓度下指标气CO,C_2H_4,C_2H_6在70℃左右有明显产量变化,分别在120℃,125℃,120℃处开始大量释放,C_3H_8则在温度达到125℃左右开始大量释放;120℃前,各氧浓度下煤样温度按相同规律变化,120℃后,氧浓度越大则对应的升温速率越大,温度也越高;氧浓度不同影响了煤中脂肪烃侧链氧化产生-OH的过程,继而造成指标气产量与温度变化差异。

初始pH对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

污水处理厂产生大量的剩余污泥中含有丰富的抗性基因,给环境带来了潜在风险。以城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,在不同初始p H(对照组、初始p H=3、5、7、9、11)下观察厌氧条件下,8种抗生素浓度以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子(int I 1)的行为特征。研究结果显示,初始p H对抗生素的降解影响较小,污泥中总抗生素的平均去除率为42%。对照组及初始p H为3、5、7、9、11下的总四环素类抗性基因分别削减0.65 log、0.96 log、0.75 log、0.62 log、0.86 log和0.98 log。不同四环素类抗性基因表现相似,在初始p H=3和初始p H=11下部分抗性基因削减较多,特别是tet A、tet G、tet L、tet O和tet X。2种磺胺类抗性基因均无削减,浓度平均上升0.18log。相关性分析显示,总抗性基因与TN、NH3-N、TP、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(P<0.05)。上述研究结果为污泥厌氧消化中抗生素抗性基因减量条件提供参考依据。

富氧环境模拟绝热层烧蚀试验方法

发展了一种能模拟固体火箭冲压发动机补燃室富氧环境并用于绝热层烧蚀研究的试验方法。用常规燃气发生器产生的燃气,与补进的氧气(氮气)、空气混合,通过控制流量,模拟固冲发动机补燃室内的压强、流量、燃气温度和富氧度等参数。组建了试验系统,对燃气参数进行了校测,并开展了4种绝热材料在富氧环境下的烧蚀试验。结果表明,该系统能够模拟富氧烧蚀环境,可利用该试验方法开展富氧环境下绝热层配方筛选和烧蚀机理研究。

温度对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

抗性基因的转移传播使得污水处理厂成为其重要的储存库,对人类健康存在潜在风险。实验采用序批式厌氧反应器,温度设定分别为15℃、中温(30℃和36℃)、高温(50℃和60℃),探究温度对污泥厌氧条件下8种抗生素去除效果的影响,以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子整合酶基因(int I 1)的行为特征。研究发现温度升高有利于抗生素及抗性基因的去除,15℃、中温和高温下总抗生素的平均去除率分别为45%、59%和78%;15℃、中温和高温下四环素类抗性基因分别削减0.52 log、0.90 log和1.50 log,磺胺类抗性基因分别削减0.56log、0.78 log和1.31 log。相关性分析发现,总抗性基因与总氮、氨氮、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(R2=0.744、0.760、0.315,P<0.05),而与总磷无显著相关性(P>0.05)。int I 1与总氮、氨氮、SCOD皆存在显著相关性(R2=0.698、0.795、0.269,P<0.05),而与总磷无显著相关性(P>0.05)。说明微生物生长环境中的营养元素一定程度上影响着抗性基因的传播和扩散。

微氧环境下硝基苯废水的处理效果

采用微氧条件下的序批式活性污泥反应器(SBR)处理硝基苯废水。研究结果表明,在水力停留时间(HRT)为24h,曝气量为600mL/min的条件下,反应器对硝基苯的平均去除率为100.00%,对其共存污染物COD、氨氮也有较好的去除效果,平均去除率分别为97.78%和78.55%,对TN和TP的去除效果相对较差,其平均去除率仅为24.18%和19.09%。气相色谱/质谱(GC/MS)分析表明,硝基苯降解的主要中间产物为苯胺,说明反应器中硝基苯首先是通过还原途径降解为苯胺,苯胺再进一步被降解为CO2、H2O和NH3。考察了不同曝气量(200、400、600mL/min)条件对处理效果的影响,结果表明,曝气量的降低直接导致了反应器中DO浓度的降低,导致COD、苯胺的去除效果变差。曝气量由600 mL/min降低至200 mL/min,COD平均去除率由97.78%降低至82.09%,出水苯胺平均质量浓度由0mg/L升至15.04mg/L。

淹水对菖蒲(Acorus calamus)根际氧环境的影响

为研究淹水对湿地植物根际氧环境的影响,选择典型湿地植物菖蒲幼苗(株高约15 cm、根长约6 cm)和成株(株高约40cm、根长约11 cm)在沉积物中培养并完全淹没,利用微型电机控制氧气微光极对菖蒲根中部根际氧浓度及组织内部氧浓度原位测定3周.结果表明:短期(7 d)淹水,菖蒲幼苗及成株根际氧扩散层厚度及氧浓度比对照组均显著下降;在淹水第14天,在幼苗根际未检出氧扩散层;在淹水第21天,成株根际氧扩散层厚度及平均氧浓度仍分别为0.34 mm和11.18%,并保持至淹水试验结束.淹水组菖蒲的根际氧扩散层厚度、平均氧浓度均随根组织内部氧浓度的下降而降低,其中幼苗3个指标分别由初始的0.22 mm、1.4%和50.3%降至0 mm、0%和32.9%,成株分别由0.64 mm、19.3%和64.6%降至0.34 mm、11.2%和55.3%,表明前2个指标的下降程度显著超过后者;淹水组菖蒲幼苗、成株根组织内部氧浓度主要受植株光合作用的影响,而对照组则受光合作用及气体交换作用的共同影响,淹水能在短期(7 d)内促进菖蒲成株根通气组织的发育,使其孔隙率从28.45%升至32.44%,并有助于维持根组织内的氧浓度水平,根组织内部氧浓度淹水组(65.6%)与对照组(67.1%)无显著差异.研究表明,淹水胁迫下,根组织内部氧浓度水平是影响菖蒲根氧扩散的核心因素,其中幼苗根组织内部氧浓度显著下降并威胁到自身存活时,其已无氧扩散效应,而成株根组织内部较高的氧浓度使其仍能保持一定程度的氧扩散.

底泥厌氧环境和光照对菹草萌发和幼苗生理的影响

通过向底泥中投加不同量的蔗糖使其发生厌氧反应以模拟不同程度的底泥厌氧环境,研究这种环境和光照强度对菹草石芽萌发和幼苗生理作用的影响。实验结果表明,底泥厌氧环境能显著降低菹草石芽的最终萌发率,且低光照会加剧这种趋势;尽管低光照不一定会提高最终的萌发率,但对提早石芽的萌发是有利的。在0.1%蔗糖投加处理中,幼苗的叶绿素和可溶性蛋白含量最高(平均为2.50和19.28 mg/g FW),其后随投加量的升高而降低,而游离氨基酸的含量却一直呈上升趋势,最高时达到0.24 mg/g FW,但低光照却使它下降;可溶性糖含量基本不受底泥厌氧水平的影响,但随着光照减少而降低。随着厌氧水平的增加(从对照到0.5%蔗糖投加量),菹草的超氧物歧化酶(SOD)活性呈现上升趋势,但在1.0%蔗糖投加处理中活性降至最低;而过氧化物酶(POD)活性一直处于下降趋势。研究结论是:底泥厌氧对菹草石芽萌发影响显著,这种影响可能比低光照的限制作用还要重要。轻度的厌氧环境反而能促进菹草幼苗的生理代谢,但随厌氧水平的升高对碳氮平衡和其它生理活动产生不利影响。此外,底泥厌氧环境对菹草幼苗的抗氧化系统也有明显刺激作用。

氧环境扫描电子显微分析:消除绝缘材料荷电效应的新方法

在环境扫描电镜(ESEM)中注入氧气,减少和消除绝缘样品表面在电子束辐照下产生的荷电效应。二次电子像的观察显示,在压力为130Pa^600Pa的ESEM中,氧气对Al2O3、Al(OH)3等氧化物、氢氧化物及生物样品的荷电补偿效果,优于常用的水蒸汽环境。通过吸收电流Ia的实时测试,评价了氧环境的荷电补偿效果。采用氧气减少表面荷电基于一个新的概念:在电子束的辐照下,电子受激解吸可造成表面氧亏损,使能带产生畸变,形成捕获电子的势阱。氧环境提供的氧离子可实现对氧空位的修复,从而消除了荷电效应。

CVD-BC_x在水氧环境中的自愈合机理

采用化学气相沉积法制备了BC x涂层,研究了水氧耦合环境中,CVD-BC x的氧化过程机理并获得CVD-BC x氧化的动力学参数。CVD-BC x氧化生成的B2O3可以对裂纹进行封填,利用CVD-BC x氧化时CVD-BC x的消耗速率和B2O3的生成速率,对微裂纹的愈合时间进行预测,并用层状BC x/SiC结构中的预制裂纹进行实验验证。结果表明,理论预测结果与实验验证能够很好地吻合。

A3钢在厌氧环境中的新型缓蚀剂性能研究

通过微生物方法、失重法和表面分析 3种方法研究了 4种缓蚀杀菌剂的杀菌作用 ,以及A3钢在无菌培养液和培养液加硫酸盐还原菌 (SRB)的厌氧体系中加入这 4种缓蚀杀菌剂的腐蚀行为 .结果表明 :SRB加速了A3钢的点蚀破坏 ;缓蚀杀菌剂能够影响SRB的生成规律 ,抑制SRB和Cl-的腐蚀破坏 ,使腐蚀率降低 .在4种缓蚀杀菌剂中 ,性能最好的为BHA 2 ,其缓蚀率为 82 .4% ,同时兼有缓蚀和杀菌双重功效 ,且明显优于市场上广泛使用的 1 2 2 7.

维生素C对不同浓度氧环境培养细胞化学发光的影响

目的探讨维生素Ｃ（Ｖｉｔ ．Ｃ） 对培养在不同氧浓度气体环境中的家兔肺泡巨噬细胞（ＡＭ） 受激发光功能的影响。方法利用一台可以检测细胞发光的恒温装置培养ＡＭ，在连续通气条件下用发光仪记录ＰＭＡ（ 弗波豆蔻乙酸） 激发的ＡＭ 化学发光水平。结果培养在０ ．５ ％ 氧环境５ ｈ 的ＡＭ 存活率和发光水平分别为暴露前的５０ ％ 和４５ ％ ，并随培养介质中添加的Ｖｉｔ．Ｃ 剂量增加而逐步下降。提高气体氧浓度有利于增强细胞活力，并可部分抵消由Ｖｉｔ．Ｃ 引起的ＡＭ 受激发光水平降低。结论含氧气体有利于培养细胞的受激发光功能和细胞存活；给培养介质添加高浓度Ｖｉｔ ．Ｃ 对ＡＭ 有明显毒害作用。

NQO1酶及其被氧环境诱导表达的研究进展

NAD(P)H :醌氧化还原酶 1(NQO1)是真核细胞内普遍存在的一类黄素蛋白酶 ,它专性催化胞内双电子还原反应 ,能够解除醌类物质对细胞的毒害 ,从而起到保护细胞的作用。同时 ,它又能活化一些醌类抗肿瘤药物。本文综述了NQO1的基因结构、多态性、功能和活性调节 。

不同厌氧环境下土著微生物对沉积物砷释放的影响

为查明土著微生物在氮气和甲烷2种厌氧环境中对沉积物中砷释放的影响,采用河套平原高砷含水沉积物中分离纯化的一株耐砷细菌YH001进行了微宇宙实验。实验结果表明:在氮气环境中,pH值最低降到7.0,溶液中铁的质量浓度不断增加,并在第14天达到最大值8.17 mg/L,砷的质量浓度最高达到64μg/L。在甲烷环境中,pH值最低降到7.5,溶液中铁的质量浓度呈下降趋势,砷的质量浓度最高达到84.8μg/L。在不同的厌氧环境中,砷的释放趋势一致,但控制砷的释放过程有所不同。在氮气环境中,微生物将铁氧化物还原的同时能将砷释放出来。在甲烷环境中,未发现铁从沉积物中释放出来。

生物脱氮除磷工艺短时厌氧环境的生化特性

厌氧区是生物脱氮除磷工艺系统必不可少的重要组成部分．实验室机理研究表明：短时厌氧区（ＨＲＴ＝２ｈ～３ｈ）并不能增加污水中挥发性有机脂肪酸（ＶＦＡ）的数量，在厌氧区投放填料将明显增加该区ＶＦＡ的消耗．相应地投放填料的厌氧区微生物有效释磷水平在同等条件下明显低于不投填料的情况．而在后续曝气条件下，前者的过度吸磷能力却明显高于后者．由此本文推断：聚磷微生物厌氧有效释磷水平的充分与否并不是决定其在后续好氧条件下过度吸磷能力的充分必要条件．在其它条件一定时，厌氧历时越长，厌氧程度越充分，微生物吸磷动力越大．

可变高氧环境下SD大鼠可形成ROP模型

目的：可变氧环境下形成SD大鼠ROP模型，为动物实验研究提供ROP模型。方法：将新生24只SD乳鼠及母鼠放入密闭氧箱内饲养，箱内氧浓度为400，800mL/L各12h交替循环14d，再将大鼠放至正常氧环境下饲养；间接检眼镜观察高氧后SD鼠眼底变化；视网膜血管内皮细胞ADPase酶组化染色。结果：间接检眼镜观察发现17只SD大鼠在结束高氧环境1-3d，周边部视网膜血管呈毛刷状、无血管网，5d视网膜周边部开始出现血管网并有出血；2mo后，视网膜血管染色显示：视网膜毛细血管密度增加，血管扩张、管壁变薄、迂曲并有大量血管芽。结论：可变氧环境下形成ROP模型成型率可达66.7%，间接检眼镜检查法可排除非ROP模型。