国内外水体富营养化现状及聚磷菌研究进展

水体的富营养化打破了水环境原有的生态平衡,严重者会导致水生生物大量死亡,加剧水环境污染.水体富营养化主要由氮、磷等营养盐含量过多引起,其中磷是导致水体富营养化最为关键的因素之一.控制水体中的磷含量是解决水体富营养化问题的关键一环.有一类聚磷菌在厌氧/好氧交替培养下能将大量的磷吸入,并以多聚磷酸盐的形式储存于体内.利用这些细菌控制水体磷含量,不仅成本低、效率高,而且不会造成二次污染,是一种环境友好型的解决方法,对解决水体富营养化问题、缓解水资源匮乏以及改善城乡居住环境具有重要意义.针对水体富营养化问题,着重介绍了国内外水体富营养化现状及危害;比较了几种常用除磷方法的优缺点;总结了生物除磷的发展历程,目前分离筛选的聚磷菌种类、特性及其聚磷机理以及聚磷菌在除磷工艺中的应用;探讨了聚磷菌在富营养化水体治理中的应用前景,以期为解决磷超标问题提供有益的参考.     

设施农业土壤中聚磷菌的筛选及其生物学特性分析

为在设施农业土壤中筛选获得兼具高效除磷能力和良好环境适应性的聚磷菌(Phosphorus accumulating organisms,PAOs),从设施大棚采集40 cm以上土样,梯度稀释后经PAOs平板初筛、异染粒染色复筛聚磷菌,结合形态学和16S rRNA测序鉴定种属。采用钼锑抗分光光度计法测定聚磷菌的除磷率和菌体磷含量,PCR验证聚磷作用关键基因ppk。采用活菌计数法分析聚磷菌的耐盐和耐高温率,对峙培养法分析对病原菌的抑菌率。本研究共筛选得到7株聚磷菌,经鉴定分别属于节杆菌(Arthrobacter spp.)、微杆菌(Microbacterium spp.)、红球菌(Rhodococcus spp.)和芽孢杆菌(Bacillus spp.)4个菌属。好氧条件下,所有菌株均具有除磷作用,其中A.ureafaciens Fp64的除磷率最高(70.52%),R.rhodochrous Fp31的菌体含磷量最高(18.74%)。在除磷率大于50%的4株聚磷菌中,均可扩增获得ppk基因。所筛选聚磷菌兼具多种其他生物学特性,其中A.ureafaciens Fp64和A.keyseri Fp38具有病原菌拮抗和耐盐性,M.esteraromaticum Np20具有病原菌拮抗和耐高温性,R.rhodochrous Fp31具有极其显著的耐盐性。本研究所筛选的菌株具有较高的除磷能力和菌体含磷量,兼具拮抗病原菌和良好环境适应性等特点,有望用于控制土壤渗漏液磷流失,为进一步研发针对设施农业土壤环境的高效生物除磷技术提供了优良菌种。     

废水生物除磷及回收新技术

产生水体富营养化的主要因素是由于废水中过高的磷含量,其预防的关键是发展废水除磷技术.本文介绍了废水生物除磷技术和磷回收新技术,展望了废水生物除磷技术和回收技术的发展方向.     

高效聚磷菌的筛选及除磷特性分析

从运行稳定的SBR反应池好氧末端的活性污泥中分离筛选出1株高效聚磷菌LB4,结合生理生化特征分析和16S rDNA分子生物学技术,鉴定该聚磷菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii);以EBPR工艺过程为载体,模拟将来可能采用的含可利用碳源的工业废水作为进水,探讨了不同营养条件下菌株LB4的除磷行为,初步分析了其代谢机理,研究表明:菌株LB4除磷的最佳温度为30℃、最适pH值为7.0,微量元素的有无对该菌株的除磷效能影响不大,提高生物除磷系统除磷效率的关键是提高厌氧释磷量.     

生物除磷的研究

以巢湖底泥为原料进行梯度驯化,利用平板分离技术,从底泥中分离到三株聚磷菌株,参照伯杰氏手册进行菌种分类鉴定,初步确定均属假单胞菌属(Pseudomonasspp)。通过进行相应的单因子优化实验,初步确定其最佳生长条件为:三株菌的最适生长温度为30℃;K1菌最适pH为8,K2、K3菌最适pH为7;K1、K3菌最适菌量为OD=0.4,K2菌最适菌量为OD=0.6。同时研究了氧气、碳源对这3株菌聚磷能力的影响,在厌氧条件下出现放磷现象,好氧条件下过量摄磷现象;以乙酸钠为碳源时,其聚磷率高于以乳糖、甲醇、乙醇为碳源时的摄磷量。     

生物除磷的研究

以巢湖底泥为原料进行梯度驯化,利用平板分离技术,从底泥中分离到三株聚磷菌株,参照伯杰氏手册进行菌种分类鉴定,初步确定均属假单胞菌属(Pseudomonasspp)。通过进行相应的单因子优化实验,初步确定其最佳生长条件为:三株菌的最适生长温度为30℃;K1菌最适pH为8,K2、K3菌最适pH为7;K1、K3菌最适菌量为OD=0.4,K2菌最适菌量为OD=0.6。同时研究了氧气、碳源对这3株菌聚磷能力的影响,在厌氧条件下出现放磷现象,好氧条件下过量摄磷现象;以乙酸钠为碳源时,其聚磷率高于以乳糖、甲醇、乙醇为碳源时的摄磷量。     

废水除磷技术的研究进展

水体富营养化的主要因素是磷盐含量增加，其预防的关键是废水除磷技术，本文介绍了目前废水除磷技术的常用方法：物化除磷和生物除磷，并阐述了其机理及工艺发展现状，对今后的研究方向作出展望。     

酸碱度对磷酸盐还原菌除磷性能影响研究

研究不同酸碱度培养条件对磷酸盐还原菌除磷性能的影响,通过涂布法、划线法、分离纯化等方法进行细菌提纯,获得具有磷酸盐还原性的细菌菌种,设置pH=5、pH=6、pH=7、pH=8、pH=9五个酸碱度梯度分别对还原菌进行培养实验,测量厌氧培养管内的菌浊度获得酸碱度对细菌生长的影响数据,并测量培养液内的总磷含量的变化,得出培养液pH=8时处理效果最好,总磷去除率为34.17%。     

CASS反应器中反硝化除磷污泥的微生物群落结构

为深入了解CASS系统内的反硝化除磷污泥微生物群落结构,对反应器内初始接种污泥和驯化成功的污泥进行高通量测序分析,测序结果显示CASS系统反硝化除磷污泥中富集了一定比例的、具有脱氮除磷能力的菌群,优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。目水平上鞘脂杆菌目(Sphingobacteriales)和红环菌目(Rhodocyclales)丰度增长较大,科水平上红环菌科(Rhodocyclaceae)的丰度增长最大,可能包含具有反硝化功能的菌群。此分析结果也显示出CASS系统具有一定的脱氮除磷功能。     

反硝化聚磷菌C18脱氮除磷特性研究

从城市生活污水处理厂好氧池活性污泥中筛选出的一株反硝化聚磷菌C18,经16S rDNA初步鉴定为假单胞菌(Pseudomonas grimontii)。C18在pH 6.5~7.5之间能正常生长,pH为7.5时,脱氮除磷效果最好。C18生长对温度没有特殊要求,当温度为30℃时,磷和氨氮去除率分别达到85.9%和83.6%。厌氧/缺氧最佳连续培养时间为厌氧2 h、缺氧4 h。     

镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除性能

采用镧氢氧化物对天然沸石进行改性,通过实验研究了该镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除性能,并探讨了相关的去除机制,结果表明,镧改性沸石对水中的磷酸盐和铵具有很好的去除能力。准二级动力学模型适合描述镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附过程。镧改性沸石对水中磷酸盐的吸附平衡数据较好地满足了Langmuir等温吸附模型。镧改性沸石对水中铵的吸附平衡数据较好地满足了Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除过程属于自发的、吸热的及熵增加的过程。当pH由3逐渐增加到10时,镧改性沸石对水中磷酸盐的去除能力逐渐下降;当pH由10增加到12时,对磷酸盐的去除能力明显下降。当pH位于3～7时,镧改性沸石对水中铵的去除能力较高;当pH由7逐渐增加到12时,对铵的去除能力逐渐下降。镧改性沸石对水中磷酸盐的去除能力不受离子强度的影响,亦不受共存的Cl-、HCO3-和SO42-等阴离子的影响。镧改性沸石对水中铵的去除能力不受共存的Mg2+的影响,而受共存的Ca2+、Na+和K+的影响较大。镧改性沸石对磷酸盐的吸附机制包括静电吸引作用、配位体交换和路易斯酸碱反应。镧改性沸石去除水中铵的主要机制为阳离子交换作用。     

Fe-Zr双金属有机框架材料吸附去除水中磷酸盐

用溶剂热法合成Fe-Zr双金属有机框架(metal organic framework, MOF)材料并研究了其吸附水中磷酸盐的性能,考察了溶液pH值和吸附剂用量对吸附的影响.结果表明, pH值为中性时Fe-Zr MOF吸附磷的效果最佳; Fe-Zr MOF对磷酸盐的吸附在24 h时达到平衡,吸附过程符合准二级动力学方程;吸附等温曲线可用Langmuir方程描述,最大吸附量为285.7 mg/g; Fe-Zr MOF材料重复利用10次后,对磷酸盐的吸附量为最初吸附量的80.6%,显示出良好的重复利用性能.     

一株溶磷抑病细菌的筛选及其溶磷特性

【目的】筛选一株兼具高效利用Ca3(PO4)2、磷矿粉和卵磷脂等难溶性磷源和抑制土传病害功能的菌株。【方法】液体培养条件下测定所筛菌株对Ca3(PO4)2、磷矿粉和卵磷脂的溶磷效果,平板对峙试验研究对土传病害的拮抗作用。【结果】通过室内平板和摇瓶试验,从江苏和安徽的5种石灰性土壤中分离、筛选获得的6株溶磷菌,均能溶解Ca3(PO4)2、磷矿粉和卵磷脂。其中,菌株P1溶解Ca3(PO4)2和卵磷脂的效果最好,培养7d后水溶性磷浓度分别达到674.5和33.0μg·mL-1,其对磷矿粉的溶磷量也达132.3μg·mL-1。经过16SrDNA基因序列分析和生理生化鉴定,菌株P1为唐菖蒲伯克霍尔德氏菌。对峙试验结果表明,其对辣椒疫霉、大丽轮枝菌、烟草疫霉烟草变种和立枯丝核菌都有一定的拮抗作用。【结论】菌株P1不仅对Ca3(PO4)2、磷矿粉和卵磷脂有较好的溶解效果,对一些土传病害病原菌也有抑制作用。     

王草根际解磷菌的分离及解磷能力测定

选用蒙金娜有机培养基, 从王草根际分离出21 株具有溶磷能力的菌株, 利用溶磷圈法和钼锑抗比色法 对其解磷能力进行测定。结果显示、21 株菌株在蒙金娜有机磷培养基上均形成明显透明圈, 其培养48 h D/d 值在1.3~ 7.0 之间, 72 h D/d 值在1.72~5.5 之间, 120 h D/d 值在1.33~4.67 之间;用钼锑抗比色法测定溶磷量为4.11~327.1 mg/ mL。经解磷能力分析, 菌株2-6尧2-7-1尧2-9尧4-4 具有较强的解磷能力、这些菌株在后续微生物菌肥研制中具有较大 潜力。     

磷酸根解吸作用与土壤磷植物有效性的关系(英文)

盆栽试验配台室内分析研究了浙江省四种代表性土壤的磷根摈解吸作用与植物吸收磷之间的关系,结果表明:0.02mol/l KCl溶液或去离子水解吸的磷十分接近于第一个月黑麦吸收的磷;而在0.001 mol/l柠檬酸根溶液中释出的磷相当于头三个月黑麦吸收的磷。在稀电解质溶液或水溶液中释放的磷主要是静电吸附态磷,这部分磷通过扩散作用解吸出。在含竞争性阴离子(柠檬酸根)的溶液中解吸的磷还包括可交换的化学吸附态磷。可见,物理吸附态磷和部分具交换活性的化学吸附磷是土壤中植物速效磷的主要来源。与常规化学提取法(Olsen法和Bray法)比较,本文提出的方法所测得的磷不仅与植物吸收磷相关性较好,而且在数量上比较接近。     

刺槐根瘤菌溶磷和分泌植物生长素特性的研究

采用溶磷圈法、钼锑抗比色法和Salkowski比色法,对分离自陕西6个区(县)的25株刺槐根瘤菌菌株进行了溶磷和分泌植物生长素(IAA)能力的定性和定量测定。在溶磷能力的定性测定中,菌株SLCH171对有机磷和无机磷的溶解能力均最强;在定量测定中,菌株SLCH171对有机磷的溶解能力最强,SLCH184对无机磷的溶解能力最强,有10株菌既能溶解无机磷又能溶解有机磷。分泌IAA测定显示,有21个菌株具有分泌IAA的能力,以SLCH184的分泌能力最强;各菌株分泌IAA能力的定量测定结果与定性测定结果基本相符。     

NO_3~-与NO_2~-对反硝化除磷性能的影响研究

硝酸盐和亚硝酸盐反硝化的对比试验研究结果表明：以硝酸盐为电子受体的反硝化污泥的驯化速率要快于以亚硝酸为电子受体的反硝化污泥驯化速率,无论是以硝酸盐还是亚硝酸盐作为电子受体,缺氧吸磷量均与厌氧释磷量正相关关系,厌氧释磷速率VNO3-∶VNO2-=1∶1.386 0;缺氧吸磷速率VNO3-∶VNO2-=1∶1.027 8。反硝化聚磷过程中电子受体的消耗量和磷酸盐的吸收量之间呈线性相关。以NO2-为电子受体的反硝化除磷速率是NO-为电子受体的2.7倍。     

一株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其对养殖废水中氮的去除特性

为了获得养殖废水中高效脱氮的菌株，采用富集培养分离的方法，从猪粪水自然曝气池污水中筛得一株具有较好脱氮功能的异养硝化-好氧反硝化菌株ZF2-3，经形态学和生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析、系统发育树构建和特征性扩增片段分析，鉴定其为Bacillus subtilis。在分别以硫酸铵和硝酸钠为唯一氮源的人工废水培养基中，菌株ZF2-3对氨氮和硝态氮的去除率分别为85.7%和87.2%，且不积累中间产物。优化条件后发现，菌株ZF2-3脱除氨氮最适碳源是蔗糖，最适碳氮比为15。将菌株ZF2-3应用于养殖废水脱氮，发现无论在氨氮浓度相对较低的水产养殖废水还是氨氮浓度较高的猪粪废水中，菌株ZF2-3均有较好的处理效果，使水体氨氮、总氮浓度分别降低37.7%、67.4%和34.6%、30.4%，且无中间产物累积。研究表明，菌株ZF2-3对养殖废水脱氮具有良好的应用潜力。     

ZnO-ZnAl水滑石吸附生化处理尾水中磷酸盐效果研究

采用离心法、水热反应法和回流法制备出ZnO-Zn Al水滑石(ZZA),考察了ZZA吸附城市污水处理厂尾水中磷酸盐的最佳p H、最佳投加量;并用钠基改性膨润土、煤渣、沸石与ZZA进行对比吸附实验,结果表明:ZZA吸附除磷最佳投加量为50 mg/L,此时的磷酸盐去除率可以达到70%,处理效果较佳。ZZA吸附城市污水处理厂尾水中磷的效果与钠基改性膨润土、煤渣、沸石相比,其吸附效果最佳。