3种生物处理方式对污泥减量效果的比较及优化

通过间歇试验得到3种生物方式(污泥好氧消化、厌氧消化以及颤蚓摄食)对污泥的比减量速率、污泥减量速率和污泥减量比例.当初始污泥浓度为2 500mg.L-1时,经过24h减量,颤蚓摄食、厌氧消化和好氧消化3种方式对污泥的比减量速率R分别为0.13 mg.(mg.d)-1,0.09 mg.(mg.d)-1和0.03 mg.(mg.d)-1,对污泥的减量速率分别为315 mg.(L.d)-1,263mg.(L.d)-1和65 mg.(L.d)-1.通过细菌荧光染色和脱氢酶活性检测证实颤蚓摄食在短时间内对污泥中细菌细胞膜的破坏程度最大,可以将颤蚓摄食和厌氧消化相组合强化对污泥的减量.对于初始浓度为2 500mg.L-1的污泥,颤蚓摄食12h后再厌氧消化36h,可以在2d左右使污泥减量的比例达到30%,减量比速率为0.25 mg.(mg.d)-1.当初始污泥浓度增加到4 240mg.L-1,颤蚓摄食时间需要延长到24h方能保证组合工艺对污泥最大程度地减量.

化学氧化和砂滤对净水工艺中颤蚓污染的协同控制

为实现对净水工艺中蠕虫污染的高效控制,以颤蚓为主要研究对象,研究了化学氧化与砂滤对蠕虫污染的协同控制作用.结果表明,以化学氧化和砂滤拦截为基础的截留灭活技术对颤蚓具有高效控制效果,当ClO2投量超过0.1mg/L后,9~15m/h的滤速范围内均实现了对颤蚓的100%拦截.截留灭活过程中,化学氧化和砂滤拦截实现了对颤蚓污染的协同控制作用：砂滤可延长化学氧化接触时间,化学氧化则通过降低颤蚓的迁移能力提高了砂滤拦截效果.通过在BAC滤池内增设石英砂垫层对仙女虫进行截留灭活,实现了对仙女虫污染的高效控制,同时避免了对BAC滤池正常吸附和降解功能的影响.

水中颤蚓灭活实验研究

水源污染及水质恶化导致水体中生物群结构发生改变,部分水生物大量繁殖,由于目前不能被有效去除,致使在水厂乃至入户水中时有出现,这是给水处理中出现的一个新问题.本文对水厂中新发现的水生物—颤蚓进行了初步研究,利用次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯和臭氧等几种常用氧化剂对其进行了灭活试验,研究了在不同投药量、pH值、接触时间下比较几种药剂的灭活效果.结果表明,臭氧灭活效果最佳,2.5 mg/L投加量下可达100%灭活;次氯酸钠、高锰酸钾、二氧化氯在增大投药量和延长接触时间后也具有较好的效果;过氧化氢在实验条件下对颤蚓无杀灭作用.

磺胺甲恶唑对颤蚓的氧化胁迫

在实验室模拟条件下分别采用动、静态生物实验方法,研究了不同浓度的磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)对颤蚓(Monopyle phorus limosus)体内抗氧化防御系统的影响以及颤蚓暴露于单一浓度的SMZ后,其体内典型的抗氧化酶,超氧化物歧化酶(SOD)的活性随时间的响应。结果显示:染毒8d后,颤蚓体内SOD的活性先降低后逐渐升高。SMZ染毒浓度达到1.00mg·L-1时,SOD的活性被显著诱导(P<0.01),为对照组的1.30倍。过氧化物酶(POD)活性的变化趋势明显分为先升高、再降低2个阶段。染毒浓度达到0.25mg·L-1时,POD的活性受到最大诱导(P<0.01),约为对照组的1.40倍。各处理组过氧化氢酶(CAT)的活性均高于对照组,并且随着SMZ暴露浓度的增加,CAT活性的变化趋势是逐渐降低的,与SMZ染毒浓度间存在较好的剂量-效应关系。随着SMZ暴露时间的延长,SOD、POD和CAT的活性变化趋势类似,均为先升高后降低,并在第8天时达到最大值(P<0.01),增长率分别为32%、26%和82%。综上,SMZ能诱导颤蚓体内产生氧化胁迫,而CAT在活性氧自由基的清除中发挥主要作用。

四溴双酚-A污染对颤蚓的氧化胁迫及毒性

在实验室模拟条件下分别采用动、静态生物慢性实验的方法,研究了不同浓度的四溴双-酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)对颤蚓(Monopylephorus limosus)体内抗氧化酶系统及相Ⅱ结合酶系统活性的影响以及颤蚓暴露于单一浓度的TBBPA后,其体内抗氧化酶系统的活性随时间的响应.结果表明,暴露8 d后,颤蚓体内SOD的活性发生显著变化,变化趋势明显分为升高、降低、再升高3阶段,在0.05 mg/L时SOD的活性被最大诱导(p<0.01),达到对照组的7.8倍,各浓度组SOD的活性均显著高于对照组,由对照组的1.5倍到对照组的7.8倍;同时,CAT的活性变化则呈升高、降低、再升高、再降低4阶段,0.5 mg/L时其活性达到最大值(p<0.01),除0.005 mg/L和0.25 mg/L浓度组CAT活性受抑制外,其余浓度组CAT的活性均高于对照组,由对照组的1.1倍到1.9倍.染毒浓度为0.25 mg/L时,GST的活性达到最大诱导(p<0.01),其活性先缓慢上升后下降,并且各处理组GST的活性均显著高于对照组(p<0.05).在单一浓度TBBPA污染暴露的10 d时间内,颤蚓体内SOD的活性变化趋势形成了一个变形的'M'形曲线,在第3 d时其活性达到最大诱导,而CAT活性的变化则表现为一个不规则的'N'形曲线,在第5 d时其活性达到最大诱导,并且SOD的活性比CAT的活性受时间的影响小,相对来说更稳定.可见,SOD与GST的活性变化似乎更能反映出TBBPA对颤蚓的污染效应及其毒性作用,而SOD的活性变化似乎更为灵敏,但是二者能否作为指示TBBPA污染的生物标志物尚需进一步研究.

颤蚓对水田沉积物颗粒垂直运移的生物扰动效应

[目的]研究颤蚓扰动对水田沉积物颗粒垂直运移的作用,探讨底栖环节动物在水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动作用和机制。[方法]以化学性质稳定的玻璃珠作为示踪颗粒,对比分析水田沉积物颗粒垂直运移在有/无颤蚓活动时的差异。[结果]颤蚓扰动10 d后,沉积物表层示踪颗粒有41.3%向下迁移,最大迁移深度为9.4 cm,垂直迁移率为1.370×10-3/(g.cm2.d)。6 cm深处的示踪颗粒分别有25.8%和17.3%在扰动后向上和向下迁移,向上和向下最大迁移距离分别为5.2 cm和2.7 cm,垂直向上和向下迁移率分别为8.557×10-4/(g.cm2.d)和5.738×10-4/(g.cm2.d)。[结论]颤蚓通过自身的活动,使水田表层和深层沉积物颗粒在垂直方向上发生运移,改变了沉积环境。

水中铜离子对颤蚓的毒性效应研究

测定了铜对颤蚓的半数致死浓度(LC5)0、生物富集系数(BCF)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。实验结果表明随着铜浓度的增大,颤蚓的死亡率明显升高,铜对颤蚓毒性有明显的剂量—效应关系;铜对颤蚓的24h-LC50、48h-LC50、72h-LC50分别为237.8、212.2、174.3μg/L,表明染毒时间越长,铜对颤蚓的毒性越大;浓度为12.5μg/L、25μg/L的铜对颤蚓的BCF分别为25.3和36.8,表明暴露浓度越大,生物富集程度越高;暴露于浓度为0、5、10、15、20、25μg/L的铜溶液24h后,颤蚓体内SOD活性的变化呈现降低-升高-降低的趋势。实验表明颤蚓对铜的耐受能力较强且具有一定的生物富集作用。

过滤工艺中颤蚓的迁移分布规律

中试条件下研究了颤蚓在过滤工艺中的迁移分布规律,并考察了滤速和过滤周期对颤蚓迁移分布的影响,以及反冲洗后滤池中颤蚓的分布情况。结果表明:颤蚓在滤池中沿滤床深度方向的迁移与颤蚓体长和滤料粒径有关,颤蚓体长越小、滤料粒径越大,则迁移幅度越大;滤速是颤蚓迁移的主要动力,滤速的提高会引起下层滤床中颤蚓数量的增加,颤蚓泄露风险加大;过滤周期的延长将促进颤蚓的迁移,适当缩短过滤周期有利于水厂颤蚓泄露风险控制;反冲洗可以实现颤蚓从净水工艺中的彻底去除,反冲洗强度越大,颤蚓的去除效果越好。为有效控制颤蚓泄露风险,滤池滤速和过滤周期宜分别控制在9.4 m/h和12 h以下,反冲洗强度则控制在25 L/s.m2左右,此时颤蚓去除率为97.7%。

正颤蚓的生长发育及繁殖生物学的研究

在实验室饲养的条件下 ,研究了正颤蚓在 1 5℃、2 0℃、2 5℃水温的生长发育和繁殖过程。结果表明正颤蚓从其受精卵在蚓茧内发育 ,孵出生长到产卵 ,在 1 5℃水温需 1 0 0— 1 2 3d ,在 2 0℃水温需 70— 90d ,在 2 5℃水温需 48— 64d。蚓自蚓茧内孵出后的 1 65d生长期内 ,其1 5℃、2 0℃、2 5℃水温的体重生长回归方程分别是 :W =6 87/ [1 +1 36 48·exp(- 0 0 61 2·t) ];W =5 99/ [1 +1 1 8 8·exp(- 0 0 91 8·t) ];W =6 82 / [1 +1 35 2 8·exp(- 0 1 389·t) ]。其1 5℃、2 0℃、2 5℃水温的体长生长回归方程分别是 :L =58 3/ [1 +1 3 58·exp(- 0 0 384·t) ];L=51 3/ [1 +1 1 83·exp(- 0 0 566·t) ];L =54 4/ [1 +1 2 6·exp(- 0 0 872·t) ]。其 1 5℃、2 0℃、2 5℃水温的体重与体长关系的回归方程分别是 :W =3 1 0 72·L1 .9486;W =2 92 2 8·L1 .9781 ;W =2 672 5·L1 .9875。

三苯基锡对羽摇蚊幼虫、小锥实螺、颤蚓的毒性

研究了三苯基锡(TPT)对羽摇蚊幼虫、小锥实螺、颤蚓的24 h-LC50和浓缩系数。结果表明,三苯基锡对羽摇蚊幼虫、小锥实螺、颤蚓的24 h-LC50分别为278.7、249.1、287.8μg.L-1;羽摇蚊幼虫在5、10μg.L-1TPT时的7 d-KBCF分别为60.4、70.5;小锥实螺在10、20μg.L-1TPT时的7 d-KBCF分别为2 648、1 377;颤蚓在10、20μg.L-1TPT时的7 d-KBCF分别为41.7、48.7。同时还研究了三苯基锡对羽摇蚊幼虫口器和小锥实螺螺卵孵化的致畸作用。

次氯酸钠对供水系统中颤蚓的灭活机制

次氯酸钠消毒灭活是供水系统中颤蚓等蠕虫污染常用控制技术。文章通过考察次氯酸钠对颤蚓体表组织显微结构的损伤、脂质过氧化作用和对抗氧化酶系统的影响,探讨次氯酸钠对颤蚓的灭活机制。结果表明,次氯酸钠导致颤蚓表皮层出现波浪形褶皱或破裂、表皮细胞层与真皮细胞层分离、脂滴增多,削弱表皮层对次氯酸钠的屏障效应;次氯酸钠引起颤蚓体内丙二醛水平、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的显著增加,对颤蚓具有脂质过氧化作用,同时打破颤蚓体内活性氧自由基平衡,导致活性氧自由基在体内过度累积,这是次氯酸钠对颤蚓的主要灭活机制。研究为供水系统采用次氯酸钠灭活蠕虫提供了理论依据。

微囊饲料替代水蚯蚓对短须裂腹鱼仔鱼生长和存活的影响

以初始体质量为(15.5±1.65)mg的7日龄短须裂腹鱼仔鱼为试验对象,用微囊饲料对水蚯蚓的不同替代水平(0%、25%、50%、75%、100%)投喂28 d,通过测定全长、体质量、特定生长率、存活率来分析微囊饲料替代水蚯蚓对短须裂腹鱼仔鱼生长存活的影响。结果表明:微囊饲料替代水蚯蚓下特定生长率由高到低依次为0%替代组(5.73±0.08)>25%替代组(4.80±0.28)>50%替代组(4.67±0.28)>75%替代组(4.18±0.51)>100%替代组(3.13±0.20);存活率由高到低依次为75%替代水平组(77.83±6.11%)>50%替代水平组(76.50±4.35%)>25%替代水平组(71.33±4.01%)>100%替代水平组(70.00±3.96%)>0%替代水平组(64.00±6.61%)。综合分析,微囊饲料部分替代水蚯蚓在短须裂腹鱼培育中是苗种可行的,并且25%~50%的替代水平可以保持较快的生长和较高的成活率。

颤蚓对污泥减质减容效果研究

为了解决越来越严重的污泥处理问题,实现污泥减量,以颤蚓为污泥捕食生物,研究不同曝气强度、曝气时间、颤蚓密度条件下,颤蚓的生长状况与污泥减质减容效果,结果表明:以烧杯为反应器,在曝气强度为0.10m3/(h·L)时,颤蚓生长状况良好,增重比例达到4.1%;在曝气强度一定的情况下,污泥减质减容效果与曝气时间和颤蚓密度基本呈现正相关关系.

大型水电站水库消落带颤蚓迁移运动行为

【目的】为了探究水位变化对大型水电站水库消落带底栖动物迁移运动行为的影响,为底栖动物在大型电站水库消落带底泥污染修复中的应用提供依据,【方法】以柘溪水库消落带优势底栖动物颤蚓为研究对象,通过原位观测和实验室模拟,研究底泥微环境和水位变化对颤蚓迁移运动的影响。【方法】原位观测中淹水期颤蚓以泥面迁移为主,占73.8%,变动期以泥内迁移为主,占55.5%。实验室模拟结果表明,淹水期和落干期底泥微环境下,泥面迁移颤蚓尾部摆动频率分别为80.0±8.5和33.5±6.4次·min^(-1),泥内颤蚓迁移最大深度分别为4.45 cm和10.15 cm。水深由1 m上升至21 m和由21 m降低至1 m时,泥面迁移适宜水深分别为3~9 m和6~12 m;水位升高过程颤蚓尾部摆动频率更高;小水深范围内,水位降低过程中颤蚓泥内最大迁移距离更大。【结论】颤蚓迁移方式和特征受底泥颗粒粒径、有机质含量和上覆水深的影响,其中上覆水深的影响主要由溶解氧浓度变化体现。

不同开口饵料对美洲鳗鲡白仔苗肠道菌群的影响

为比较不同开口饵料对美洲鳗鲡白仔苗肠道菌群的影响,采集投喂红虫和开口配合饲料白仔鳗的肠道样品,利用16S rDNA高通量测序方法,分析肠道菌群的差异情况。结果显示,开口配合饲料组美洲鳗鲡白仔苗的肠道菌群Chao1指数和Shannon指数高于红虫组。美洲鳗鲡白仔苗肠道以厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌群。红虫组乳球菌属(Lactococcus)、莱朗河菌属(Reyranella)、浮丝藻菌属(Planktothrix)、土孢杆菌属(Terrisporobacter)和鲁杰氏菌属(Ruegeria)的相对丰度显著增加(P<0.05);开口配合饲料组芽孢杆菌属(Bacillus)、厌氧芽孢杆菌属(Anaerobacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、分节丝状菌属(Candidatus arthromitus)、贪噬菌属(Variovorax)、布劳特氏菌属(Blautia)、志贺氏埃希菌属(Escherichia shigella)和邻单胞菌属(Plesiomonas)的相对丰度显著增加(P<0.05)。试验表明,与投喂红虫相比,投喂开口配合饲料美洲鳗鲡白仔苗的肠道菌群种类和相对丰度存在明显差异,潜在的益生菌增加。

开口饲料对中华鲟仔鱼生长性能、消化酶活性以及抗氧化和免疫功能的影响

本试验旨在探究配合饲料替代水蚯蚓作为中华鲟(Acipenser sinensis)仔鱼开口饵料的可行性。试验选用刚开口的1200尾中华鲟仔鱼,平均体重为(86.57±3.05)mg、平均体长为(28.40±0.28)mm,随机分为水蚯蚓组和开口饲料组,每组3个重复,每个重复200尾。投喂水蚯蚓和开口饲料9 d后,研究开口饲料对中华鲟仔鱼生长性能、存活率、消化酶活性以及抗氧化和免疫功能的影响。结果表明:1)开口饲料的总氨基酸、必需氨基酸和鲜味氨基酸含量均低于水蚯蚓,而粗蛋白质和粗脂肪含量高于水蚯蚓。2)与水蚯蚓组比,开口饲料组中华鲟仔鱼终末体重、终末体长、增重率和特定生长率显著降低(P<0.05),但存活率无显著差异(P>0.05)。3)与水蚯蚓组比,开口饲料组鱼体淀粉酶、脂肪酶和碱性磷酸酶活性以及总胆汁酸含量显著提高(P<0.05)。4)与水蚯蚓组比,开口饲料组鱼体总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性显著降低(P<0.05),活性氧和丙二醛含量显著提高(P<0.05),同时免疫球蛋白G、免疫球蛋白M含量及溶菌酶活性也显著提高(P<0.05)。综上所述,与水蚯蚓相比,开口饲料诱食性差会降低中华鲟仔鱼生长性能,但中华鲟仔鱼在一定程度上可以通过提高自身消化酶活性及机体免疫力来适应开口饲料。

钠抗镉对水生物毒性及吸收动力学的研究

测定Cd以及Cd在NaCl存在时对水蚯蚓（T.Tubifex）的毒性,并用^(109)Cd^(2+)标记测定水蚯蚓对Cd^(2+)吸收速度。实验发现随着Na^+变化Cd半致死量LC_(50)也发生变化,当Na^+浓度增加到8.0×10^(-2)mol·L^(-1)时,在48h时,毒性下降了21倍;在低于1.0×10^(-3)mol·L^(-1)NaCl时,水蚯蚓对Cd^(2+)吸收速度没有明显的变化,可当NaCl浓度大于1.0×10^(-2)mol·L(-1)时有明显下降（P<0.05）。用Lineweave-Burk法处理实验数据得到最大吸收速度V_max和米氏常数K_m,当Na^+提高时V_max基本保持为常数(5.5-7.5)×10^(-7)mol·g^(-1)·h^(-1),而K_m成倍增加,这表明Cd^（2+）和Na^+竞争相同的转移通道进入动物体内,从而导致影响Cd对水蚯蚓的毒性。

颤蚓生物扰动对沉积物氮释放的影响

通过实验室模拟沉积物中颤蚓生物扰动过程,研究了生物扰动对沉积物TN释放的影响,并探讨了温度、pH和DO对颤蚓生物扰动作用下TN释放过程的影响.结果表明,颤蚓生物扰动能促进沉积物TN释放,且促进效果随颤蚓密度的增加而提高.适当地提高温度有助于颤蚓快速生长,提高生物扰动对TN释放的促进效果,温度由15℃提高到25℃,上覆水TN平均增量可从1.66mg·L-1增至2.55mg·L-1;酸性或碱性环境会对颤蚓产生逆境胁迫,颤蚓的应激行为可以强化生物扰动效应,pH为5、7、9和11时,上覆水TN平均增量依次为3.06、2.02、3.05和3.20mg·L-1;颤蚓对厌氧环境表现出较强的适应性,且生物扰动效应更为明显,上覆水TN平均增量为2.06mg·L-1,而好氧环境中则为1.59mg·L-1.

底泥性质和分布密度对颤蚓迁移运动的影响

通过实验室模拟颤蚓的迁移,研究了颤蚓分布密度、底泥性质对颤蚓迁移运动的影响.结果表明,分布密度增大引起食物短缺,颤蚓迁移率首先增大,之后由于迁移运动的能量消耗导致迁移率减小,当分布密度大于8×104条.m-2后,颤蚓对食物极度竞争使其开始大规模迁移,最大迁移率为36.75%.底泥有机质在丰富颤蚓食物源,增大其迁移率的同时,也降低了溶解氧浓度,导致迁移率减小,有机质含量由3.93%增加至5.90%时以迁移率增大为主,大于5.90%时则以迁移率减小为主.TN、TP可改变底泥中微生物群落结构,引起颤蚓食物组分变化,从而影响颤蚓迁移,TN和TP含量分别在3.36～5.65mg.g-1和0.95～1.87mg.g-1范围时,TN含量的增加减小了颤蚓迁移率,TP含量的增加则增大颤蚓迁移率;继续增大含量,颤蚓对TN具有一定耐受性,迁移率稳定在20%左右,对TP则表现出排斥性,含量超过1.87mg.g-1后,迁移率从42%降为0.5%.颗粒粒径对颤蚓迁移的影响主要是由颗粒中有机质含量而非粒径本身决定,粒径小于0.15mm和大于0.55mm的颗粒适宜颤蚓生存,前者有机质含量高,后者则颗粒间空隙大,颤蚓可快速通过并获取更多的食物.