堆肥法处理含油污泥的研究

通过添加稻草和有机肥对含油污泥进行了115 d的堆肥处理,动态监测了堆制过程中总石油烃含量、温度、C/N/P比例及功能微生物数量变化,测定了堆制前后石油组分和生物毒性,探讨了堆肥法处理降解油泥的效果。结果表明,堆肥处理后油泥中的总石油烃含量从123±1 g kg-1降低至71.7±0.7 g kg-1,降解率达42%,是未堆肥对照处理的2.5倍;堆体在第21天达到最高温度50℃;堆肥处理的C/N/P比例变化呈现下降趋势;堆肥过程中油泥中烃降解菌和芳烃降解菌与堆制前比较增加了近2个数量级。此外,含油污泥经堆肥法处理后生物毒性降低,EC50从1.77±0.28 mg m l-1提高至2.76±0.38 mg m l-1。     

转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog GN2微平板法,研究转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,在转Bt基因棉粉碎叶添加到土壤后,第10天和第40天的平均颜色变化率(AWCD)显著提高,表明微生物群落的代谢加快,活动强度加大;土壤微生物群落对糖类、胺类、氨基酸类和羧酸类4类碳源的优势利用顺序发生明显变化,表明土壤微生物群落结构及其功能多样性发生了一定改变;土壤微生物群落对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响,但显著提高对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用率,并仅在第10天显著降低对羧酸类碳源的利用率,表明降解糖类、胺类和氨基酸类碳源的微生物可能是转Bt基因棉粉碎叶影响的主要土壤微生物类群。     

石油污染物对山东省三种类型土壤微生物种群及土壤酶活性的影响

利用胜利油田开采区的含油污泥,对山东省三种主要类型的土壤混入不同含量的含油污泥后造成的微生态变化进行了试验研究,从土壤微生物种群数量和土壤酶活性的角度评价了含油污泥对土壤生态系统的影响。结果表明三种不同类型的土壤,其微生物区系和部分土壤酶活性受不同含量的石油污染物影响程度不同。其中棕壤的微生物区系受土壤总石油烃TPH(Total petroleum hydrocarbon)的变化影响较小,对石油烃造成的微生态影响的修复能力较强,可以作为植物修复石油污染土壤的首要选择土壤类型。石油烃含量对三大类微生物类群变化的影响,以放线菌最为显著,当土壤石油烃含量为500mgkg-1时,潮土、褐土和棕壤的放线菌总数分别下降了80%、85%和89%,石油烃含量对褐土和棕壤真菌数量的影响较小。三种类型土壤淀粉酶和脲酶酶活性随石油烃含量的变化表明,潮土和褐土的淀粉酶酶活性受石油烃含量影响显著,可以作为这两类土壤石油污染程度的敏感生化指标。     

五氯酚厌氧生物降解体系中细菌的多样性分析

为了解五氯酚(PCP)降解过程中参与PCP降解的微生物多样性,本文应用16SrRNA基因克隆文库方法对PCP厌氧生物降解体系中细菌群落的组成和相对丰度进行了研究。结果表明,TM7类群的微生物在整个细菌群落中占有最大丰度(48.6%),检测到的序列与在三氯乙烯污染的地下水中检测的克隆子有一定的序列相似性(93.6%)。丰度位居第二的微生物类群为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)细菌,其中的一些克隆子(10.8%)与脱氯微生物Dechlorosoma suillum具有极高的序列同缘性(99.7%)。此外,也检测到少数Clostridium属[厚壁菌门(Firmicutes)类群]的微生物。克隆文库中发现许多序列(占整个克隆文库的51.3%)与Gen Bank中已报道的序列具有较远的同源性(小于93.4%),它们可能代表新的微生物。本研究进一步拓宽了对PCP降解微生物多样性的认识。     

石油污染盐碱土壤的淋洗施肥修复

采用淋洗施肥修复方法处理石油污染盐碱土壤,评价该修复方法对石油污染盐碱土壤的修复效果,并且采用最大或然数法和Biolog方法对土壤微生物数量和微生物群落水平生理特性进行研究。结果表明,经过182d的培养,淋洗施肥处理中油和脂的降解率分别比对照处理和施肥处理高（19.7±4.3）%和（13.8±3.4）%,土壤盐分去除率分别比对照处理和施肥处理高（66.5±2.9）%和（41.3±6.2）%,说明该处理是一种修复石油污染盐碱土壤的有效方式。淋洗施肥处理明显提高异养细菌、石油烃降解菌、烷烃降解菌和多环芳烃降解菌数量和土壤微生物活性,促进了微生物对土壤中油和脂的降解。此外,淋洗施肥处理提高了土壤微生物Shannon多样性指数和Simpson指数,促进了微生物种群的稳定,这暗示着土壤微生物种群正在逐渐恢复。     

湿地土壤微生物碳源代谢活性对不同水分条件的动态响应 ——以鄱阳湖为例

为深入了解湿地土壤微生物群落代谢特征对不同水分条件的响应变化,本研究以鄱阳湖湿地表层土壤为研究材料,采用室内控制试验,运用Biolog技术探讨土壤微生物碳源代谢活性在不同水分条件(干燥、湿润、淹水)下连续处理132 d的变化特征。结果表明:湿润组土壤微生物代谢活性最高,其平均光密度值(AWCD)在处理的第72天分别是淹水组和干燥组的1.34倍和3.95倍;同时土壤微生物对不同碳源类型的利用能力也发生了显著的差异性变化,其中干燥组利用的主要碳源为多聚物类和碳水化合物类(占总碳源利用率的39.25%和36.53%),而淹水组对氨基酸类碳源有较高的利用能力(占总碳源利用率的36.33%)。土壤微生物碳源代谢特征在处理的第21天达到稳定状态,而土壤理化性质和土壤微生物群落结构在处理的第72天发生显著变化,同时研究发现淹水条件升高了土壤pH和铵态氮含量,降低了微生物群落多样性。由此可知,水分条件不仅会影响湿地土壤微生物总体碳源代谢活性强度,还会改变对不同碳源的相对利用能力,最终导致土壤环境发生改变。     

石油烃类污染物降解动力学和微生物群落多样性分析

为了探讨不同初始浓度石油污染土壤堆腐化修复机制,以石油降解菌剂和腐熟鸡粪为调理剂,研究了初始浓度分别为5 000(T1)、10 000(T2)和50 000 mg/kg(T3)的石油污染土壤堆腐化修复过程石油烃类污染物降解动力学特征和微生物群落多样性。结果表明:堆腐化修复过程石油烃类污染物降解符合一级反应动力学,反应常数分别为0.012、0.094和0.050 d-1,半衰期分别为6.79、7.37和13.86 d。整个堆腐过程石油烃类污染物平均降解速率分别为112.08、230.05和887.93 mg/(kg·d)。3个处理的孔平均颜色变化率(average well color development)和碳源利用率(除芳香烃类化合物外)随堆腐进程的推进逐渐升高,在堆腐中、后期达到最大,T3处理显著高于T1、T2处理。多聚物类和糖类代谢群是堆腐体系中的优势菌群。主成分分析表明3个处理的微生物群落差异显著(除第9天外),起分异作用的碳源主要是糖类和羧酸类。微生物群落的丰富度指数和均一度指数随堆腐进程的推进逐渐升高并在堆腐后期达到最大,与T1处理相比,T3处理分别高了0.21%和17.64%,差异达到显著水平(P0.05)。微生物群落优势度指数在中期达到最大,T1处理分别比T2、T3处理高2.12%和9.44%,3个处理间差异不显著(P0.05)。堆肥结束时3个处理的种子发芽指数(seed germination index,SGI)分别比堆腐初期提高了18.26%、20.42%和36.41%。该研究结果为黄土高原不同程度石油污染土壤堆腐化修复的应用提供参考依据和理论基础。     

重金属Cu对堆肥过程中微生物群落代谢和水解酶活性的影响

为了探讨重金属Cu对堆肥过程的影响,以猪粪、麦秸、废菌糠为原料并接种复合微生物菌剂,在静态堆肥条件下,研究了Cu对堆肥过程中温度、微生物群落代谢能力和水解酶活性的变化。结果表明,CK处理（不添加Cu）高温期维持5d（其中55℃以上维持4d）达到无害化的温度要求;添加Cu处理后,L处理（Cu浓度为100mg.kg-1）高温期（〉50℃）只持续4d;H处理（Cu浓度为500mg.kg-1）在整个堆肥过程中只有1d超过55℃,高温期只维持2d,L、H处理均未达到无害化的温度要求。以Biolog方法为主要检测手段并结合聚类分析和主成分分析方法,分析了重金属Cu对堆肥过程中微生物群落代谢能力的影响,结果表明,低剂量Cu能提高微生物群落对聚合物类碳源的转化与利用的能力,高剂量Cu对微生物群落利用中间代谢物和复杂大分子类碳源产生一定的抑制作用。水解酶活性分析结果表明,低剂量Cu对水解酶有一定的激活效应,高剂量Cu对水解酶有一定的抑制效应。     

玉米草（Zea Mexicana）与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术测定了土壤中微生物群落的变化。结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%。种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性。PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前土壤相比发生了较大的变化。     

长江三角洲地区污水污泥与健康安全风险研究Ⅴ.污泥施用对土壤微生物群落功能多样性的影响

利用BIOLOG测试方法对长江三角洲地区施污泥土壤的微生物群落功能多样性进行了初步探讨。研究结果表明,施用污泥后土壤微生物群落代谢剖面、多样性指数、动力学参数均发生了变化,说明微生物对单一碳源底物的利用能力发生了改变。微生物群落功能多样性动力学研究结果发现,供试土壤的微生物群落代谢剖面(AWCD)与培养时间之间呈非线性关系,其变化过程符合微生物种群生长动态模型(S型)。除滩潮土的杭州新鲜消化污泥和杭州风干污泥处理外,其他污泥处理均使土壤微生物群落功能多样性动力学参数K和r值降低,S值增大。土壤微生物群落功能多样性特征的变化可以较好地显示施用污泥后土壤微生物群落对碳源利用能力和模式的差异,反映施用污泥特定生境土壤微生物群落功能多样性的变化。     

菌、热及菌热联合对垃圾堆肥腐熟的比较分析

为研究菌剂、余热及其联合作用对堆肥腐熟度的影响,采用强制通风静态堆肥系统,以现有堆肥工艺为对照（CK）,比较研究了添加菌剂（T1）、余热利用（T2）、添加菌剂并利用余热（T3）3种工艺垃圾对堆肥过程中腐熟度的影响。结果表明：从温度、pH、电导率（EC）、腐植酸光学特性（E4/E6）、水溶性碳（WSC）、固相C/N和发芽率指数（GI）来看,4个处理均达到腐熟;添加菌剂（T1）对EC、E4/E6、WSC、C/N和GI有显著影响;除E4/E6、WSC和C/N外,循环热风（T2）对其余腐熟度指标有显著影响,菌剂和余热的联合作用可显著提高堆肥的腐熟度,且二者对堆肥腐熟度的影响是一种协同作用。     

鸭粪与芦苇皮 水草高温好氧堆肥试验研究

以鸭粪为主要材料,添加芦苇皮、水草等不同调理剂进行高温堆肥试验,研究了不同配比条件下堆肥体系的温度、pH、C／N、种子发芽指数（GI）的动态变化及其对废弃物堆肥品质的影响。结果表明,鸭粪与芦苇皮混合堆肥效果最好,堆体升温快,4d达到50℃,高温维持时间为15d,最高温度达70℃,堆肥30d后,油菜种子发芽指数高达90．48％;鸭粪与水草混合堆肥效果较差,高温维持阶段仅8d,最高温度为57℃;纯鸭粪单独堆肥效果最差,16d达到50℃,高温维持时间为6d,最高温度仅为53℃,到堆肥结束44d,油菜种子发芽指数刚达到80．67％。4种混合配料堆肥产品全氮、全磷、全钾含量都有所增加,其中鸭粪与芦苇皮配比增加率最大,分别为15．90％、11．53％和29．94％。综合以上结果,说明添加秸秆类有机质含量较高的调理剂可加快堆肥的腐熟进程,同时减少营养元素的流失,利于养分的保存,保证了堆肥产品的品质。     

两种微生物菌剂对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响

以烟草废弃物为主要原料,添加合适比例猪粪进行高温堆肥试验,研究了烟草废弃物堆肥体系中加入两种微生物菌剂（NNY、FB）后的温度、总氮（T-N）、NH4＋-N、C/N、种子发芽指数（GI）的动态变化及其对烟草废弃物堆肥产品品质的影响。结果表明,添加微生物菌剂缩短了烟草废弃物堆肥达到高温的时间,延长了高温分解持续时间,增加全氮含量,加快物料NH4＋-N和C/N比的降低速率,提高种子发芽指数（GI）,加快了烟草废弃物堆肥腐熟化进程。纯烟草废弃物单独堆肥,最高温度为43℃,GI最高为78.4%。添加微生物菌剂NNY、FB的堆肥处理都在堆肥2d后进入高温分解阶段（〉50℃）,高温持续时间分别为15、12d,较仅添加合适猪粪比例处理进入高温分解阶段时间提前2d,高温持续时间分别延长5、2d。至堆肥11d,添加微生物菌剂NNY和FB的堆肥处理种子发芽指数较纯烟草废弃物处理分别增加了185.5%和117.7%,较仅添加合适比例猪粪处理分别增加了41.4%和7.6%。添加NNY、FB微生物菌剂的处理可以显著增加烟草废弃物堆肥产品的N、P、K养分含量,降低堆肥容重,提高堆肥总孔隙度和持水孔隙度,改善了堆肥产品的品质。两种微生物菌剂对烟草废弃物高温腐熟效果较优。     

Soil Biological Activities in Monitoring the Bioremediation of Diesel Oil-Contaminated Soil

The effects of two different biological treatments on hydrocarbon degradation and on soil biological activities were determined during a 100-d incubation period. An evaluation of soil biological activities as a monitoring instrument for the decontamination process of diesel-oil contaminated soil was made using measurements of organic carbon content, soil microbial respiration, soil ATP and dehydrogenase, β-glucosidase, lipase enzyme activities. Five samples were used: S (control, uncontaminated soil), CS (contaminated soil), SCS (sterilized contaminated soil), CFS (contaminated soil plus N and P), CCS (contaminated soil plus compost). The relationships between soil parameters and the levels of total petroleum hydrocarbons (TPH) residues were investigated. Results showed that inorganic nutrients NP and compost stimulated hydrocarbon biodegradation but not all biological activities to a significant extent. The residual hydrocarbon trend was positively related with that of the organic C content, microbial respiration and with β-glucosydase activity, while both soil lipase and dehydrogenase activities were negatively related with the hydrocarbon trend. Lipase activity was found to be the most useful parameter for testing hydrocarbon degradation in soil.     

Changes in Thermophilic Bacteria Population and Diversity during Composting of Coal Fly Ash and Sewage Sludge

The thermophilic bacteria in compost made from coal flyash-amended sewage sludge were isolated and identified using theBiolog system to investigate the effect of coal fly ash on thethermophilic decomposition of sewage sludge during composting. Atotal of 8 species of Bacillus were isolated from thecompost and Bacillus brevis was the dominant speciesduring the entire composting process. The present resultsdemonstrate that the Biolog system is a fast and simple methodfor identifying bacterial species in compost, provided thatoptimum conditions could be achieved for the Bacillusculture. Adding coal fly ash as an amendment did not change thedominant bacteria species during composting, but decreased thepopulation and diversity of thermophilic bacteria species due tothe high alkalinity and salinity. Fewer thermophilic bacteriawere detected in ash-amended sewage sludge compost than insludge compost. There was also reduced metabolic activityobserved in the ash-amended sludge compost from the data ofCO₂ evolution and weight loss. Although ash amendmentdemonstrated a negative effect on the population and diversityduring thermophilic phase, it did not cause any significanteffect on compost maturity.     

假单胞菌Nwu1-mu对陕北石油污染土壤的生物修复作用研究

选用假单胞菌Nwu1-mu对陕北地区石油污染土壤进行生物修复。通过检测修复过程中土壤样品的菌体生长数量、脱氢酶活性、表面张力和石油烃及其组分降解率综合考察了菌株对石油烃类物质的降解作用。结果表明,在不添加营养物质的前提下假单胞菌Nwu1-mu在60d内对石油污染土壤中的石油烃类物质降解率达到了86.5%,尤其对石油烃中的C24～C28和〉C28组分有突出的降解效果;菌株产脱氢酶和表面活性剂显示出了良好的性能,在石油烃类物质的降解过程中均起着关键的促进作用。假单胞菌Nwu1-mu显示出的强大的生物修复潜力及其不依赖于外来营养源的特性,为黄土高原的土壤生态环境修复提供了新的解决思路。     

堆肥作为微生物菌剂载体的研究

以自然风干的堆肥为载体,吸附3株功能芽胞细菌液体菌剂制成不同生物肥料,通过不同时间取样比较堆肥、有机无机肥和生物有机肥以及生物复混肥中功能芽胞细菌和普通微生物数量以及pH等指标变化,探讨堆肥作为载体生产生物肥料的可行性。研究结果表明,经过自然风干的堆肥与蛭石比较,吸附液体微生物菌剂后无论外观、手感还是功能芽胞细菌死亡率,差异均不大。含水量小于15%堆肥吸附液体菌剂比例为6%比较合适,吸附比例高时,生物肥料含水量和pH较高,影响保存效果。生物有机肥和生物复混肥保存6个月时,3株功能芽胞细菌总数分别为0.59×108 CFU.g-1和0.38×108 CFU.g-1,依然可达到农业行业标准要求。生物有机肥中功能芽胞细菌数量最高,生物复混肥集合了三大肥料优点,堆肥中普通微生物数量和多样性最高。完全腐熟的堆肥经过自然风干后可作为微生物菌剂载体。