微生物燃料电池性能的影响因素研究

在微生物燃料电池中,氧化还原介体可以有效的促进电子从微生物细胞内传递到电池阳极上.提高电池的能量转化率.在不加介体情况下,普通变形菌电池性能优于大肠杆菌.对微生物和氧化还原介体的组合进行研究,结果显示,普通变形菌和硫堇的组合极化曲线趋于平坦,性能比较稳定.功率可达到128.8mW/m2.另外,在加入硫堇后,电池内阻由1724Ω降为200Ω,内阻降幅为88.4%.当0.25mmol/L Fe(Ⅲ)EDTA和0.5mmol/L硫堇混合时,功率可达169.3mW/m2,优于单介体微生物燃料电池.     

活性黑5厌氧生物脱色的自催化作用研究

该文研究了活性黑5（RB5）经沼泽红假单胞菌W1脱色后的代谢物对RB5厌氧生物脱色的影响,实验结果表明:RB5的脱色代谢物能明显促进W1对RB5 的脱色,同时对菌株W1生长有促进作用;不同浓度RB5的脱色代谢物均能促进菌株W1对RB5的脱色,并使培养液氧化还原电位（ORP）降低,其中200 mg/L RB5脱色产物对脱色的促进作用最大;RB5的脱色代谢物对RB5厌氧污泥脱色的促进作用与纯菌相似,不同的是它对厌氧污泥生长有一定抑制作用。循环伏安分析的实验结果表明:RB5脱色代谢物具有氧化还原介体的性质,其可逆的氧化还原峰分别位于83和-220 mV,说明RB5脱色代谢物对脱色的作用是通过氧化还原介体的机制实现的。通过对比RB5、W1胞外代谢物和RB5脱色代谢物的循环伏安特性可知,氧化还原介体来自RB5的脱色产物,即RB5厌氧生物脱色时具有自催化的特性。      

电子介体研究进展

电子介体不仅在胞内生理过程中起着核心作用,也在胞外生态过程中起着重要作用。探明电子介体的生理生态功能,对于微生物电化学过程的研究和污染生物修复技术的研发具有重大的现实意义。电子介体可分为细胞合成的生理性电子介体和非细胞合成的非生理性电子介体。本文综述了几种典型的生理性电子介体和非生理性电子介体的化学结构、氧化还原电位、电子传递机制及其在环境生物技术研发中的应用。     

微生物燃料电池在环境监测中的研究进展

微生物燃料电池在环境监测领域有巨大的应用潜力.概述微生物燃料电池应用于环境监测的基本原理,对目前已有的微生物燃料电池型传感器为监测方法进行详细的介绍,包括微生物燃料电池用于易降解碳源、有毒污染物及微生物数量检测三方面的研究.最后探讨了微生物燃料电池传感器目前还未被广泛应用于实际水质监测的原因,以期为未来研究开发高性能微生物燃料电池传感器提供理论参考依据.     

产电微生物与微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池可以同时进行废水处理和生物发电,作为一种新型的能源回收技术得到人们的广泛关注。详细评述了微生物燃料电池的产电机制,对微生物燃料电池的构造进行了归纳,并展望了微生物燃料电池的应用前景。     

异化Fe(Ⅲ)还原菌及其还原机制的环境意义

异化Fe(Ⅲ)还原菌具有强大的代谢功能和适应恶劣环境的能力,其所具有的还原功能对于环境的生物修复具有重要的意义,在地球生态循环过程中具有举足轻重的作用。厌氧条件下,它可以Fe(Ⅲ)为末端电子受体,还原许多有毒重金属,降解利用有机和无机污染物,对土壤中痕量金属元素和磷的释放产生重要影响,在微生物燃料电池、环境除臭、防止钢铁腐蚀等方面有较好的应用前景和研究价值。当前无论是基础还是应用研究方面,国内微生物异化Fe(Ⅲ)还原菌的相关工作仍近空白。结合国外的最新研究进展,介绍了微生物异化Fe(Ⅲ)还原菌特性、还原机制及其还原的环境意义,旨在引起国内相关人员的重视,加快我国在该领域的研究。     

微生物燃料电池研究进展

首先介绍了微生物燃料电池的基本原理,然后从电池结构、产电微生物、电极等方面分析影响电池性能的各参数之间的关系,最后对其发展趋势进行分析和展望。     

生物强化工艺微生物燃料电池产电特性和COD去除效果研究

在研究空气阴极对不同浓度的城市污水处理效果和产电效果的基础上,考察活性污泥法和生物膜代替空气阴极的微生物燃料电池系统的产电效果和最终COD浓度.结果表明:空气阴极、活性污泥阴极、生物膜阴极微生物燃料电池系统的电流密度分别平均为1.13、3.90、4.39 mA/m2.最终出水COD浓度分别为92、65.6、53.5 mg/L.提高微生物密度和复杂度有利于提高微生物燃料电池系统的运行效能.     

土壤中邻苯二甲酸二丁酯研究进展

介绍了增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）在土壤中的污染现状,总结了土壤微生物、氧化还原条件、pH、温度和土壤有机质等因素对DBP降解的影响和DBP污染土壤生物修复研究的进展等,指出今后应在DBP高效降解微生物的筛选和土壤DBP的微生物、植物、化学联合修复方面开展深入研究。     

硫酸盐还原菌在废水处理中的应用进展

硫酸盐还原菌（SRB）在废水处理方面有独特的优势,可降解很多其他微生物难以降解的物质。综述了硫酸盐还原菌在废水处理中的特性及作用机理,介绍了硫酸盐还原菌在含重金属废水、硫酸盐废水、酸性矿山废水及难降解有机废水处理中的应用进展,总结了其在废水处理中应用的优缺点。     

水稻秸秆生物质炭对Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原过程的抑制作用及其潜在机制分析

为进一步明晰生物质炭影响微生物异化铁还原过程的机制,本研究综合采用微生物细胞悬浮液培养、激光扫描共聚焦显微镜成像、介导电化学分析等技术手段,探究了铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在不同生物质炭和水铁矿浓度下的铁还原动力学规律及其潜在反应机制。结果表明：水稻秸秆生物质炭能够强烈抑制微生物的铁还原速率,且其抑制效应极大地受Fe（Ⅲ）浓度的影响,而具有较强给电子能力的生物质炭能化学还原水铁矿,降低微生物铁还原过程中的初始Fe（Ⅲ）浓度。同时,显微成像发现生物质炭表面附着有微生物细胞并形成聚合体,但在聚合体中未观察到水铁矿。研究表明,水稻秸秆生物质炭能够抑制微生物铁还原过程,其抑制作用可能与生物质炭对水铁矿的化学还原降低初始Fe（Ⅲ）浓度以及对细胞进行吸附有关。     

氧化还原介体对短程反硝化细菌亚硝氮积累影响研究

【目的】亚硝酸盐的稳定获得对于厌氧氨氧化工艺的研发和应用具有重要意义。期望通过筛选投加合适的氧化还原介体将反硝化控制在亚硝氮的阶段,实现稳定的短程反硝化,并优化反应条件进一步增加亚硝氮的积累量,为厌氧氨氧化工艺应用提供一种新的亚硝氮供给方式。【方法】通过序批式试验分别考察了不同浓度2-羟基-1,4萘醌(ME)、蒽醌(AQ)和1-氯蒽醌(1-AQ)的投加对短程反硝化细菌亚硝氮积累的影响,并且通过酶促动力学实验对其影响机制进行了深入探索,最后通过16S rDNA分析,对短程反硝化细菌菌群群落结构进行了深入分析。【结果】首先,相比对照,投加75μmol/L AQ和1-AQ分别导致亚硝酸盐氮的积累量提高了74.8%和1.06倍,但是ME的投加几乎没有增加亚硝氮的积累;其次,试验结果表明,当投加C/N比为2时,亚硝氮积累量最多,使得投加1-AQ效果最好,亚硝氮积累量最高达到了52.98 mg/L(初始硝氮为100 mg/L);再次,酶促动力学试验揭示了1-AQ使得亚硝酸盐迅速积累的原因在于其提高了69.13%的硝酸盐还原酶活性,却仅仅将亚硝酸盐还原酶活性提高了36.74%;最后,16S rDNA结果显示,本试验所用菌群中具备短程反硝化能力的菌群有Yersinia frederiksenii、Thauera、Hydrogenophaga、Trichococcus、Klebsiella和Dechloromonas。【结论】合适的氧化还原介体投加能够明显增加短程反硝化细菌亚硝氮的积累量,氧化还原介体筛选的关键在于其对硝酸盐还原酶活性的增加速率高于亚硝酸盐还原酶。     

发酵脱氢产氢过程对微生物铁还原的影响

发酵型微生物是铁还原菌中的主要类群,但其发酵产氢过程对铁还原的作用尚不清楚,为此采用接种水稻土浸提液混合培养的方法对微生物分别利用葡萄糖、丙酮酸盐和乳酸盐为碳源时,Fe（Ⅲ）还原过程中脱氢酶活性变化、培养体系pH、氢气分压及铁还原特征进行分析,探讨了发酵微生物脱氢产氢过程与微生物Fe（Ⅲ）还原的内在关系。结果表明：2种水稻土浸提液中的微生物均能够以葡萄糖为优势碳源进行脱氢、产氢及还原氧化铁,Fe（OH）3可以诱导脱氢酶的产生,利用葡萄糖时脱氢酶活性在厌氧培养的4~6 d出现最大峰值,利用丙酮酸盐和乳酸盐时脱氢酶活性出现峰值的时间分别为培养的15 d和21~22 d,脱氢酶活性出现峰值的时间与最大铁还原速率Vmax显著负相关、与最大反应速率对应的时间TVmax存在显著正相关关系。脱氢产氢过程中产生的H+导致培养体系pH的变化是影响铁还原过程的主要原因,培养体系pH与体系氢气分压及Fe（Ⅱ）累积量呈极显著负相关。微生物利用不同碳源产氢时,利用葡萄糖的产氢能力最高,丙酮酸盐次之,乳酸盐最低。Fe（OH）3的加入增加了氢气的消耗量,培养体系氢气分压与Fe（Ⅱ）累积量存在极显著正相关关系。     

人工湿地-微生物燃料电池系统对十二烷基苯磺酸钠的微生物响应特征

直链烷基苯磺酸盐（LAS）是日化领域应用最为广泛的阴离子表面活性剂,烷基苯磺酸盐及其降解中间产物已经成为环境中常见的代表性有机污染物。本研究以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为目标LAS,通过小试试验探究了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）对SDBS的处理效果及系统对SDBS的微生物响应特征。结果表明：当进水SDBS浓度为25 mg·L-1时,CWMFC对SDBS的去除率和去除负荷分别为44.3%和6.74 g·m-3·d-1;SDBS的加入对CW-MFC系统中微生物群落的组成与活性产生了较大的干扰,微生物需要一定的时间适应并发展SDBS降解能力,而电化学活性菌（EAB）对SDBS的抗性比其他微生物物种更强;SDBS促进了火山岩填料和阳极表面（厌氧环境）的微生物群落丰富度和多样性,而对植物根系和阴极表面（好氧环境）的微生物群落多样性产生了抑制;CW-MFC中火山岩填料表面、阴极表面和阳极表面的优势菌门分别为Proteobacteria、Bacteroidota和Desulfobacteroidota;SDBS将CW-MFC中阳极区EAB(Proteobacteria、Bact...     

土壤微生物燃料电池电极微生物分析及其运行 对水稻生长活性的影响

采用盆栽水稻试验,研究微生物燃料电池电极富集微生物种类及其运行对水稻生长活性的影响.用双层琼脂平板法对阳、阴极碳毡微生物进行培养,通过平板计数法计算碳毡富集微生物数量.通过细菌个体形态、生理生化试验及16SrDNA分析确定其分类地位:用称重、a-萘胺氧化法研究微生物燃料电池运行(闭路组)对水稻生长活性的影响.成功构建微生物燃料电池.闭路组阳极细菌B1、B2和B3总量是3.4×108 CFU·g-1,其中优势微生物B1为2.9×108CFU·g-1.开路组(组装有微生物燃料电池,但处于断路状态)阳极细菌B1、B3和B4总量是1.5×108CFU·g-1,其中优势微生物B3为1.1×108CFU·g-1,闭路组与开路组阴极都只培养出B3和B4,闭路组阴极B4数量是开路组的7倍;闭路组与空白组(未组装有微生物燃料电池)、开路组相比,在水稻须根数方面无显著差异,但在植株鲜重、干重及根系活力方面存在明显差异.在所有分析指标中,空白组和开路组间无明显差异.微生物燃料电池(MFC)运行能促进水稻的生长和产电微生物B1(Bacillus subtilis)和B2(Bacillus sp.)在阳极碳毡的富集.     

二氧化钛(TiO_2)在农业中的应用

ＴｉＯ２ 作为一种光催化剂 ,在光照下能引起氧化还原反应 ,生成超氧阴离子（Ｏ２-）和氢氧化物等活性氧。这些氧化物可分解其周围的有机物 ,并能杀死细菌和病毒等微生物。利用这一特性 ,ＴｉＯ２ 可用于净化空气和水 ,在农业中也有广阔的应用前景。（１）ＴｉＯ２ 可降解土壤中的溴甲烷（ＣＨ３Ｂｒ）。溴甲烷是一种常用的土壤处理剂 ,可有效地控制土传病害 ,但在传统施用方法下 ,有５７ %的溴甲烷会释放到空气中。１９９１年《蒙特利尔协议》确认 ,发达国家到２００５年 ,发展中国家到２０１５年将被禁用 ,但目前还没有找到理想的替代品 ,…     

牛粪堆肥高温期氨氧化古菌与氨氧化细菌的多样性分析

堆肥化过程中,氨氧化微生物对堆肥原料的氮素转化和氮损失影响重大。为了分析牛粪堆肥高温期微生物的多样性,研究以氨单加氧酶基因（帆胡）为标记,分析了牛粪堆肥高温阶段氨氧化古菌（Ammonia-OxidizingArchaea,AOA）和氨氧化细菌（Ammonia-OxidizingBacteria,AOB）菌群多样性。结果表明,在AOB类群中,亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）克隆子数量分别占整个克隆文库的59．3％和40．7％,它们是堆肥高温期的优势氨氧化细菌,但是Nitrosomonas的数量比Nitrosospira更占优势。在AOA群落中,soil／sediment菌群占据绝对数量优势,其克隆子数量占AOA文库的94．2％,sea／sediment菌群仅占5．8％。     

微生物燃料电池的研究进展

微生物燃料电池(MFC)作为一种新型生物发电技术,目前已得到研究者们的广泛关注.通过文献的数据挖掘,对不同微生物燃料电池运行的机理、产电微生物、底物、电极材料、质子交换膜、反应器设计等方面进行分析,综述了MFC最新研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

微生物在不同pH下对水稻土胶体中砷释放的影响

为探讨水稻土胶体与类金属砷（As）的生物地球环境行为,本研究对比分析了微生物在初始pH=3和初始pH=7的不同酸碱条件下对土壤胶体负载As释放的作用差异,并揭示其内在机制。结果表明：在pH=3条件下微生物作用相对较弱,对胶体悬液pH与Eh影响较小,与无菌对照组相比,溶液中Fe²⁺与As含量均有所提高,且释放的As主要为氧化态As（Ⅴ）;在pH=7条件下微生物活性较强,至28 d时可使胶体悬液pH升至8.12,Eh降至-55 mV,形成强还原环境,铁还原溶解量明显增多,Fe²⁺含量是无菌对照组的2.79倍,并且胶体中吸附态As随着Fe的还原溶解而释放,主要为还原态As（Ⅲ）。相关性分析表明,土壤胶体中As的释放与铁氧化物的还原转化有关,溶液中As释放量与Fe²⁺含量呈显著正相关关系,尤其在中性条件下As（Ⅲ）含量与Fe²⁺极显著正相关（r=0.798**,P<0.01）。研究表明,在中性环境条件下较强的微生物活性可提高土壤胶体中铁氧化物的异化还原,同时增强As的释放与转化。     

一种新的苹果酸脱氢酶同工酶染色法

以Ｎ－甲基吩嗪甲基硫酸盐（ＰＭＳ）为介体,使苹果酸脱氢酶（ＭＤＨ）同工酶催化反应产生的ＮＡＤＨ将铁氰化钾还原为亚铁氰化钾,再利用亚铁氰化钾与三氯化铁反应生成普鲁士蓝的性质,实现对苹果酸脱氢酶同工酶进行染色的目的。