污水污泥的厌氧消化研究

本文对世界各国有关城市污水污泥的厌氧消化方法作一综述，着重介绍了中温厌氧消化，高温厌氧消化和其他新型高效的厌氧消化方法。     

牛粪堆肥过程中土霉素降解及其与微生物群落结构的关系

畜禽粪便的堆肥化过程可以有效降解土霉素等抗生素,温度是影响降解过程的主要因素,而复杂的微生物群落常被忽视。本研究以土霉素初始含量0做为对照(CK),探析了牛粪堆肥(TG)过程中60 mg·kg^(-1)的土霉素的降解及微生物群落变化规律。结果显示,经28 d的堆肥处理,土霉素降解率达93.3%,63 d后,降解率达96.7%。微生物群落方面,在土霉素处理中,类芽孢杆菌属、芽孢杆菌属和Thermobacillus在高温期增加,其相对丰度由原料中的0.04%、0和0分别升高到高温期的4.25%、1.16%和1.68%,而在空白组中分别为0.20%、0.02%和0.09%。此外,相关性分析发现芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属以及Chelatococcus对土霉素的降解过程具有较大的效应,证实土霉素在牛粪堆肥过程中的生物降解与微生物密切相关。     

利用分子生物技术对厌氧颗粒污泥中微生物种群结构的研究

利用F ISH、RTQ-PCR和DGGE等分子生物技术对厌氧产甲烷颗粒污泥中微生物种群的多样性、空间分布和定量关系进行研究,并对其中的优势古细菌进行系统发育分析。结果表明:颗粒污泥中真细菌主要分布在颗粒污泥外层,古细菌则主要分布在内层;古细菌含量低于真细菌,但有逐渐增多的趋势;随着反应器有机负荷的增加以及运行时间的延长,真细菌种群结构相对稳定,而古细菌种群结构则发生了较明显变化,其中占优势的古细菌种类逐渐减少,主要包括甲烷微粒菌(M ethanocorpuscu lum)、甲烷杆菌(M ethanobacter ium)和甲烷髦毛菌(M ethanosaeta)等。     

微生物对几种水溶性聚合物的降解作用

针对缓/控释肥料包裹材料的广泛应用,通过实验室微生物培养,对几种水溶性聚合材料生物降解作用进行了测定。结果表明,纳米-亚微米级聚乙醇混聚物、甲基丙烯酸羟乙酯混聚物在第4周最先开始降解,废弃聚苯乙烯泡沫塑料混聚物第8周才开始降解;聚乙烯醇混聚物、聚苯乙烯泡沫塑料混聚物、丙烯酸酯类混聚物在11-20周完全降解,苯乙烯-丙烯酸酯混聚物第20周后降解达98%,试验所用纳米-亚微米级聚乙醇混聚物等7种水溶性聚合物均可作为环境友好型缓释肥料包裹材料。     

基于构建微生物传感器的甲基对硫磷降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

有机磷农药是目前环境中残留量最多的农药之一,对其残留量的检测及降解机制的研究对于环境污染及生态修复具有重要意义。微生物传感器由生物学元件与换能器构成,因具有成本低廉、易于微型化及选择性高等特点而被广泛应用于各种生化物质的分析和检测。本文从长期受农药污染的土壤中分离出4株能以甲基对硫磷为碳源生长的菌株,根据形态特征和16S r RNA基因序列同源性分析,对4株降解菌进行鉴定,利用高效液相色谱测定降解率,选取降解率最高的1株菌进行降解机制研究,以期将其应用于测定环境中甲基对硫磷残留的电位型微生物传感器的构建。结果表明,在甲基对硫磷初始浓度50 mg·L-1、30℃、p H 7.0的培养条件下培养7 d,4株菌对甲基对硫磷的降解率均在78%以上,其中1株菌的降解效率可达100%。16S r RNA基因序列测定表明,该菌株属于克雷伯氏菌属,命名为Klebsiella sp.MP-6。利用液相色谱-质谱联用对其降解产物的研究表明,菌株MP-6水解甲基对硫磷主要产生二甲基硫代磷酸(dimethyl thiophosphoric acid,DMTP)和对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP),极少部分PNP通过产生4-硝基邻苯二酚(4-nitrocatechol,4-NC)和1,2,4-苯三酚(1,2,4-BT)进一步代谢。结果表明,基于测定中间产物对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP)的电位响应信号,该菌株适用于构建测定海水及土壤等环境中有机磷农药的微生物传感器。     

泰乐菌素高效降解菌的筛选及降解特性研究

发酵法生产泰乐菌素过程中会产生大量药渣,因残留抗生素的存在,极大地限制了其资源化利用。本研究采用微生物法降解药渣中残留泰乐菌素。结果表明：从堆放泰乐菌素药渣附近土壤中分离筛选到1株高效降解药渣泰乐菌素的菌株,经16S rDNA鉴定为无丙二酸柠檬酸杆菌（Citrobacter amalonaticus）。该菌株适宜生长pH值为6.0～7.0、温度为30～35°C。在30°C、pH6.5条件下,将无丙二酸柠檬酸杆菌按质量比为10%的量接种于含50 mg.L-1泰乐菌素培养基中,经48 h发酵处理后,95.2%的泰乐菌素被降解。提示利用微生物法可有效降解药渣中残留泰乐菌素。     

不同还原条件下多环芳烃厌氧微生物降解研究：基于文献计量的剖析

厌氧微生物降解是环境中多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）污染削减的重要途径。为系统、全面地了解PAHs厌氧微生物降解的研究现状,以Web of Science核心数据库为数据源,对该领域已发表文献进行文献计量分析,并以厌氧环境中不同还原条件对应的电子受体还原体系为切入点,分别论述反硝化体系、金属离子还原体系、硫酸盐还原体系和产甲烷体系中的PAHs厌氧微生物降解的研究进展,在此基础上重点对土壤中PAHs厌氧微生物降解研究的现存理论空白和未来发展趋势进行探讨。分析结果表明,PAHs厌氧微生物降解领域的研究整体较少,其中,绝大多数仅针对低环PAHs;不同还原条件中对产甲烷和金属离子还原体系的关注也较少;已有研究多侧重纯培养物或水体、沉积物等环境介质,较少基于土壤展开,且新兴技术在该领域尚未得到广泛应用。因此,目前针对土壤中PAHs厌氧微生物降解的认识尚存在诸多理论空白。土壤是环境中PAHs汇集和积累的重要场所,未来应当尝试将单体稳定同位素分析、稳定同位素核酸探针、组学等多种新兴技术与传统研究方法相结合,从多种的角度深入探究土壤PAHs厌氧微生物降解的机制,并将已有的理论和经验在土壤中进行验证,以填补现存理论空白,推进厌氧土壤中PAHs污染微生物修复工作的开展。     

一株苯酚降解菌的筛选、鉴定及其降解特性

本研究采用逐量分批驯化的方法,从造纸废水中分离得到一株能够以苯酚为唯一碳源生长的苯酚降解菌株F5-1。经形态观察、生理生化特性鉴定及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为克雷伯菌（Klebsiella sp.）。该菌株能够在7h时完全降解初始浓度为100mg/L的苯酚,降解苯酚主要发生在生长对数期;在pH5.0～9.0,NaCl浓度0～80g/L,温度20～40℃范围内,菌株F5-1均可有效降解初始浓度为100～1200mg/L的苯酚;能够耐受的最大苯酚浓度为1500mg/L。本研究结果表明,F5-1菌株对处理环境条件复杂的含酚废水具有潜在的应用前景。     

载体对牛粪厌氧消化性能及微生物附着的影响

在30℃条件下，采用两步流动发酵方法，观察尼龙纤维、玻璃纤维和聚丙烯网状球形载体对牛粪厌氧发酵pH值、沼气产量和载体表面微生物附着的影响。实验结果表明， 随着牛粪浓度的增加，pH值有增加的趋势。反应器的沼气产量明显随着牛粪浓度的增加而提高，当牛粪浓度由5%提高到7%时，沼气产量提高12.5%，而牛粪浓度提高到10%时，沼气产量提高33.3%。在7%牛粪流动发酵期间和10%牛粪流动前期，添加尼龙纤维和玻璃纤维载体可显著提高沼气产量。扫描电镜照片显示，不同载体表面附着的微生物种类和数量不同，尼龙纤维表面附着的微生物种类和数量高于玻璃纤维和聚丙烯球形载体。     

载体对牛粪厌氧消化性能及微生物附着的影响

在30℃条件下,采用两步流动发酵方法,观察尼龙纤维、玻璃纤维和聚丙烯网状球形载体对牛粪厌氧发酵pH值、沼气产量和载体表面微生物附着的影响。实验结果表明,随着牛粪浓度的增加,pH值有增加的趋势。反应器的沼气产量明显随着牛粪浓度的增加而提高,当牛粪浓度由5％提高到7％时,沼气产量提高12．5％,而牛粪浓度提高到10％时,沼气产量提高33．3％。在7％牛粪流动发酵期间和10％牛粪流动前期,添加尼龙纤维和玻璃纤维载体可显著提高沼气产量。扫描电镜照片显示,不同载体表面附着的微生物种类和数量不同,尼龙纤维表面附着的微生物种类和数量高于玻璃纤维和聚丙烯球形载体。     

混合菌降解土壤中多环芳烃的试验研究

PAHs生物降解程度受多种因素影响。通过筛选驯化PAHs降解菌,研究混合菌对土壤中菲、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、茚并（1,2,3-cd）芘的生物降解性能,并考察污染时间对土壤中PAHs降解效果的影响。结果表明,筛选的混合菌具有很强的PAHs降解能力,缩短了PAHs生物降解的半衰期,且PAHs起始降解速率较快,之后趋于平缓。27d内土壤中的菲、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、茚并（1,2,3-cd）芘的平均降解率分别为98.14%、89.97%、88.47%、63.55%、65.24%、60.49%,其中菲在5d之内的降解率高于93%。污染210d的土壤中各PAHs的起始降解速率高于污染50d的土壤,因此污染时间越长,PAHs生物降解的停滞期越短。     

Screening of Microorganisms for Biodegradation of Simazine Pollution (Obsolete Pesticide Azotop 50 WP)

The capability of environmental microorganisms to biodegrade simazine—an active substance of 2-chloro-s-triazine herbicides (pesticide waste since 2007)—was assessed. An enormous metabolic potential of microorganisms impels to explore the possibilities of using them as an alternative way for thermal and chemical methods of utilization. First, the biotope rich in microorganisms resistant to simazine was examined. Only the higher dose of simazine (100 mg/l) had an actual influence on quantity of bacteria and environmental fungi incubated on substrate with simazine. Most simazine-resistant bacteria populated activated sludge and biohumus (vermicompost); the biggest strain of resistant fungi was found in floral soil and risosphere soil of maize. Compost and biohumus were the sources of microorganisms which biodegraded simazine, though either of them was the dominant considering the quantity of simazine-resistant microorganisms. In both cases of periodic culture (microorganisms from biohumus and compost), nearly 100% of simazine (50 mg/l) was degraded (within 8 days). After the repeated enrichment culture with simazine, the rate of its degradation highly accelerated, and just after 24 h, the significant decrease of simazine (20% in compost and 80% in biohumus) was noted. Although a dozen attempts of isolating various strains responsible for biodegradation of simazine from compost and biohumus were performed, only the strain identified as Arthrobacter urefaciens (NC) was obtained, and it biodegraded simazine with almost 100% efficiency (within 4 days).     

利用动胶菌生物降解机油污染废水

The purpose of this study was to identify microbial strains that have a strong ability to biodegrade lubricating oil. No. 20 lubricating oil was used as the sole carbon source in an isolation medium to screen bacteria from sludge that had been contaminated with crude oil. Through both morphological and biochemical methods, the bacterial strain that had the highest biodegrading capacity was identified as Zoogloea sp. On the basis of these preliminary results, a biological contact oxidation method was employed to further assess the ability of the Zoogloea sp. strain to treat wastewater contaminated by No. 20 lubricating oil using three oxidation cabins and two hydraulic retaining times （HRT）. Results showed that the concentration of No. 20 lubricating oil with a 12 h hydraulic retaining time and 16.5 L h^-1 inflow rate was reduced by 99.3% in 15 d, and with a 6 h hydraulic retaining time and 33 L h%^-1 inflow rate it decreased by 98.6070 in 12 d. The results from this study indicated that Zoogloea sp. had a strong potential to be utilized in biodegradation of lubricating oil.     

含硝基苯废水灌溉对大豆生长及品质的影响研究

采用温室盆栽方法,研究了硝基苯废水灌溉对大豆生长及品质的影响。结果表明,当硝基苯浇灌浓度为5、25、50、100、200mg·L-1时,1粒荚数分别比对照组增加5．61％、25．51％、46．94％、37．76％、22．45％,2粒荚数分别比对照组增加5．20％、6．58％、7．57％、9．54％、11．51％,3粒荚数分别比对照降低41．67％、59．09％、42．42％、53．03％、54．55％,4粒荚数分别比对照组减少86．36％、93．18％、88．07％、96．59％、93．18％,总荚数分别比对照减少18．51％、23．08％、27．40％、22．36％、26．92％,瘪荚数分别比对照增加14．20％、53．41％、51．70％、65．34％、70．80％,单株总粒数分别比对照减少33．34％、33．11％、36．57％、43．69％、45．92％,百粒重分别比对照减少12．62％、16．42％、19．24％、25．85％、36．63％。5、25、50mg·L-1硝基苯浇灌后,大豆籽粒中蛋白质含量处理组比对照组增加0．41％、1．81％、0．22％,油分含量处理组比对照组分别增加2．56％、4．65％、1．76％;当浇灌浓度为100、200mg·L-1时,籽粒中蛋白质含量处理组比对照组分别减少了1．68％、2．32％,籽粒中油分含量处理组比对照组减少3．46％、6．15％,水分含量处理组分别比对照组增加32．17％、39．92％、36．82％、17．83％、17．83％、19.38％。     

不同保水措施对退化干旱山地新植核桃园土壤养分和微生物的影响

[目的]探索退化干旱山地不同保水措施对土壤理化特征的影响,为北方干旱退化山区土壤环境改良提供科学依据。[方法]以太行山新垦片麻岩山地新植核桃园为试材,进行保水剂、玉米秸秆覆盖和地膜覆盖等保水措施的不同组合处理,研究土壤养分和微生物数量的变化。[结果]秸秆覆盖能显著提高土壤养分含量和微生物数量。细菌、放线菌数量和有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量较对照分别提高了14.04%,17.42%,25.53%,60.29%,25.90%,15.31%,143.67%和51.44%。保水剂使得土壤养分含量和微生物数量略有下降。地膜覆盖降低了土壤细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌数量和有机质、全氮、全磷含量,较对照分别降低了27.19%,21.0%,10.11%,31.07%,1.11%,22.06%和6.06%,却提高了土壤全钾、有效磷、速效钾含量,较对照分别提高了12.6%,9.65%,8.09%。多元组合处理对土壤养分含量和微生物数量的影响相互之间差异较大;而保水剂+秸秆覆盖+地膜覆盖的组合并没有达到最佳效果;在所有处理中,保水剂+秸秆覆盖的组合对土壤的改良效果最好,与对照相比,提高土壤细菌、放线菌数量和有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量分别达16.67%,3.37%,6.64%,92.65%,12.67%,1.8%,94.25%和105.76%。[结论]土壤养分、微生物数量与土壤水热气状况密切相关;保水措施在改变土壤水热气状况的同时,也改变了土壤养分和微生物数量。     

采用厌氧序批间歇式反应器处理屠宰废水试验研究

厌氧序批间歇式反应器(ASBR)是一种新型的厌氧反应器。应用这一工艺进行屠宰废水的处理试验。考察了ASBR工艺的运行方式、搅拌反应时间、温度、污泥负荷等对COD_cr的去除效果。结果表明,搅拌方式、温度、反应时间对ASBR处理效果影响较大,当进水COD_cr为1100～3000mg/L,反应时间24h,去除率可达75%以上。ASBR处理屠宰废水的适宜条件是:采用间歇搅拌SV₃₀=35%～46%,温度25～35℃,反应时间24h,污泥负荷0.2～0.5kg/(kgMLSS.d)     

Biodegradation of Crude Oil in Contaminated Soils by Free and Immobilized Microorganisms

The efficiencies of free and immobilized bacterial cultures of petroleum hydrocarbon degraders were evaluated and compared in this study.Hydrocarbon-degrading microbial communities with high tolerance to and high degrading ability of crude oil were obtained from the soil contaminated with crude oil in the Yellow River Delta.Then,the microbial cells were immobilized in sodium alginate(SA)beads and sodium alginate-diatomite(SAD)beads.The biodegradation of crude oil in soil by immobilized cells was compared with that by free cells at three inoculation concentrations,1×10⁴ colony forming units(cfu)kg^-1(low concentration,L),5×10⁴ cfu kg^-1(medium concentration,M),and 1×10⁵ cfu kg^-1(high concentration,H).At 20 d after inoculation,the maximum degradation rate in the immobilized systems reached 29.8%(SAD-M),significantly higher(P<0.05)than that of the free cells(21.1%),and the SAD beads showed greater degradation than the SA beads.Moreover,both microbial populations and total microbial activity reached significantly higher level(P<0.05)in the immobilized systems than free cell systems at a same initial inoculation amount.The scanning effectronic microscope(SEM)images also confirmed the advantages of the immobilized microstructure of SAD beads.The enhanced degradation and bacterial growth in the SAD beads indicated the high potential of SAD beads as an effective option for bioremediation of crude oil-contaminated soils in the Yellow River Delta.     

几株具有农药活性的海洋微生物菌株诱导番茄抗盐作用与机理研究

针对目前国家对盐渍地开发利用的重大技术需求,选用8株具有农药潜力的海洋微生物菌株,以番茄为主要目标植物,在盐害胁迫下对海洋微生物诱导番茄植株抗盐活性及植物体内外的Na＋、K＋浓度平衡进行了研究。结果表明,4株海洋微生物菌株具有较明显的诱导植物抗盐和缓解盐害的作用,但表现各有差异,其中FC02菌株对发芽率、发芽指数诱导作用最为明显,发芽指数提高了38.3%,幼苗的株高、叶长、展开叶数、茎粗分别提高82.2%、66.7%、30.76%和50%,CAT酶活性最高为3.03U.mg-1.min-1FW,比对照提高了144.1%;YM菌株促使番茄幼苗叶绿素总含量增加的作用最大,比对照提高了88.9%;B9987菌株在使番茄幼苗丙二醛含量降低48.6%的同时,显著改善了植物体内的K＋、Na＋浓度平衡,K＋含量比对照提高了36.09%,Na＋比对照降低了39.5%。上述研究结果显示,一些海洋微生物菌株具有良好的诱导植物抗盐作用。     

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。     

互花米草厌氧发酵渣活性炭处理含镉废水的研究

采用静态吸附法,进行磷酸活化法不同剂料质量比（0.5～3.0）及活化温度（400～700℃）条件下制备的互花米草厌氧发酵渣活性炭对镉的吸附性能研究,考察不同初始浓度条件下活性炭对镉的平衡吸附量,旨在以吸附法治理含镉废水,探索吸附机理、影响因素、除镉吸附剂的最佳制备条件以及活性炭物化性质对镉吸附性能的影响。结果表明,镉的吸附性能与活性炭的制备条件有关,随着活化温度的升高,镉的吸附量逐渐增大,主要是因为高温条件下活性炭表面PO34-充当活性位点,促进镉的吸附。当剂料质量比为1.0,活化温度为700℃时,制备出的活性炭对镉的吸附性能最好,其最大吸附量可达38.91mg·g^-1,远远高于商业活性炭。镉的吸附量随着溶液初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir方程。溶液pH和活性炭表面化学性质是决定镉吸附量大小的决定性因素,当溶液pH在2～4时,各活性炭对镉的吸附能力随pH的增加而增加。本文为含镉废水的处理提供了一种低价高效的方法。