生物膜法应用于白洋淀湿地生态监测的基质筛选研究

生物膜能够从群落水平上表征水生态系统的状态,研究应用生物膜的生态快速监测方法具有重要意义和应用前景。本研究以白洋淀湿地为例,综合运用原位生物膜法、群落分析法和生理生态学方法,通过分析生物膜的生物量、叶绿素、藻类群落组成、胞外酶活性和多糖等指标,对形成于不同人工和天然基质上的生物膜进行比较研究,筛选出了适于草型湖泊湿地的原位生物膜基质。结果表明：不同的基质类型对生物膜的结构和功能产生显著影响。活性炭纤维上形成的生物膜与天然基质芦苇杆的生物膜在结构和功能上相似度高,差异度小于5%,而竹竿上生物膜的结构与前两者明显不同。活性炭纤维作为基质培养生物膜,经过10 d培养即可达到稳定,可应用于白洋淀这类草型湖泊湿地的快速生态监测中,需进一步在不同水体单元进行研究,建立标准化方法并推广应用。     

根表功能细菌生物膜及其在土壤有机污染控制与修复中的潜在应用价值

土壤中的有机污染物可从根系进入植物体内,并可进一步通过食物链富集,从而威胁人群健康。植物根际微生物种类繁多、数量巨大,其中很多根际细菌可通过成膜作用在植物根表形成细菌生物膜,协助植物抵抗外界的不良环境或促进植物生长。有机污染物在被植物根系吸收的过程中,多需经过根表细菌生物膜这一特殊界面。综述了根际细菌在植物根表的成膜作用,以及根表功能细菌生物膜对污染物根际环境过程的影响及作用机理,分析了利用根表功能细菌生物膜调控植物吸收有机污染物的可行性,试图为防治土壤有机污染、降低作物污染风险、保障农产品安全等提供理论依据。     

间歇曝气对生物填料人工湿地氮磷去除性能的影响

采用部分生物填料替换页岩构建生物填料人工湿地处理津河富营养化水体,并在填料内部设置曝气装置研究间歇曝气对湿地氮磷去除效果的影响.设计水力负荷800 mm·d-1,气水比15∶1.结果表明,当氨氮(NH4-N)、总氮(TN)、溶解性反应磷(SRP)和总磷(TP)平均进水浓度为4.61、5.68、0.338和0.464 mg·-1时,无曝气条件下NH4-N、TN、SRP、TP平均去除率分别为65.9%、65.3%、62.2%和56.9%.中部曝气使NH4-N、TN、SRP和TP平均去除率分别提高15.9%、8%、13.7%和8.9%,底部曝气则为24.4%、12.9%、16.1%和12%,间歇曝气能够有效提高生物填料人工湿地NH4-N、TN、SRP和TP去除效率.但是曝气产生的有氧环境不利于硝酸盐氮(NO3-N)去除,试验期间底部曝气和中部曝气NO3-N出水浓度均高于无曝气系统.     

生物滴滤塔/景观滤床工艺高效处理农村污水

农村生活污水处理对于改善农村人居环境具有重要意义。本研究通过"小试-中试-工程应用"尺度下一系列试验研究,探索出一套新型高效生物滴滤塔/景观滤床污水净化工艺(ETF/LBb)。通过小试吸附和挂膜试验筛选合适的填料,以实验室模拟生活污水,进行处理规模为1 m~3·d~(-1)的生物滴滤池改良优化中试试验,继而以学生宿舍区真实生活污水开展处理规模50 m~3·d~(-1)的ETF/LBb工艺的工程应用试验。小试结果表明:由工业及建筑废料改性而成的除磷填料和除氮填料具有较强的氮磷吸附能力,对NO_3~-和PO_4~(3-)的饱和吸附量分别为1.0 mg N·g~(-1)和2.3 mg P·g~(-1),泥岩填料具有较好的微生物挂膜能力。中试结果表明:除磷填料、除氮填料和泥岩在同一条件下对生活污水中的NH_4~+、CODCr、TP、TN的去除率在88.9%、89.9%、67.8%、61.52%以上。工程应用试验结果表明:处理后的生活污水可以稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准,工艺运行费用0.10元·m~(-3)·d~(-1)。ETF/LBb工艺具有造价低、污水处理效率高和节省人工等特点。     

酿酒酵母对乳杆菌生长与生物膜形成的影响

酿酒酵母与乳杆菌的共培养广泛存在于发酵食品中,以5株酿酒酵母和6株乳杆菌为研究对象,采用微量板半定量法分别检测酿酒酵母与乳杆菌的共培养及酿酒酵母代谢物对乳杆菌生长及生物膜形成的影响。结果表明,5株酿酒酵母与乳杆菌共培养均能促进乳杆菌的生长,但对其生物膜形成的影响各不相同,共培养组E+1、E+3及B+3中酿酒酵母能够显著促进乳杆菌生物膜的形成,而B+1、D+9及E+9组酿酒酵母能够显著抑制乳杆菌生物膜的形成(抑制率达80%及以上);5株酿酒酵母代谢物对乳酸菌生长的影响不大,但能在不同程度上影响乳杆菌生物膜的形成,其中酿酒酵母B对乳杆菌38生物膜的形成有显著促进作用,而酿酒酵母B、D对乳杆菌17生物膜的形成有显著的抑制作用。     

循环海水养殖系统中生物膜快速形成的模拟试验

在20L水箱中加入15L人工污水模拟工厂化循环水养殖系统的生物滤池,采用优势菌种挂膜法,对滤材种类、混合菌液添加比例及接种次数等条件进行了优化,确定了快速挂膜的最佳实验室工作条件。在21d内对试验水体中的NH+4、NO-3和NO-2进行了监测。试验结果显示,最优试验条件为使用塑料弹性滤材作为生物膜载体,每7d接种1次优势菌液,硝化细菌∶反硝化细菌∶芽孢菌∶动胶菌添加比例为2∶1∶1∶1,在此条件下,第7d开始形成生物膜,第14d生物膜基本形成,第21d形成均匀完整的生物膜。成熟的生物膜在15d内对水体NH+4的最大降解量可超过5.00mg/L,即成熟生物膜降解NH+4的速率为每日降解超过0.50mg/L。当初始NH+4为5.00~10.00mg/L,成熟生物膜对NH+4和NO-2的降解能力在15d内可达到上限。     

不同基质构建海水养殖系统硝化功能的比较分析

为比较不同基质构建海水养殖系统硝化功能的强弱,选取纤维毛球、陶粒、螺旋式生物绳等7种基质,其中陶粒、流化床填料、纤维毛球采取不同放置方式,共建立14个模拟海水养殖系统,比较不同基质硝化功能建立过程以及同种基质不同放置方式对氨氮和亚硝氮的去除效果。结果表明,单位体积珊瑚骨的氨氧化活性和亚硝酸盐氧化活性高于其他载体,在氨氮初始浓度20 mg/L条件下,氨氮和亚硝氮降解至检测不出分别需要3 d和11 d,而纤维毛球、陶粒、螺旋式生物绳、流化床填料、丝带内芯悬浮球、海绵内芯悬浮球硝化系统的建立分别需要18、26、30、25、27和22 d。纤维毛球100目筛绢悬挂、陶粒网兜悬挂、流化床填料100目筛绢悬挂优于其他放置方式,其中纤维毛球100目筛绢悬挂硝化功能建立时间为18 d,效果最优,流化床填料100目筛绢悬挂、陶粒网兜悬挂硝化系统建立分别需要21、24 d。     

生物强化移动床生物膜反应器处理水产养殖循环水初步研究

利用自制的硝化细菌菌剂促进移动床生物膜反应器(Moving bed biofilm reactor,MBBR)的挂膜启动,分析不同载体氨氮负荷、碳氮比条件下反应器运行状况,并进一步进行了实验室模拟循环水养殖草金鱼实验。结果显示,利用自制硝化菌剂能够完成整个移动床反应器的启动过程,在接种15 d后使循环出水氨氮稳定在1 mg/L以下。单位体积载体氨氮负荷实验表明,MBBR能够在100 mg TAN/(L填料·d)条件下,使出水满足一般水产养殖水质要求(氨氮0.5 mg/L,亚硝氮0.1 mg/L)。进水碳氮比在1以内时MBBR能够稳定高效运行。在实验室模拟循环水养殖过程中,经菌剂强化的MBBR能维持循环出水氨氮低于0.5 mg/L,亚硝氮低于0.05 mg/L。     

Antibiofilm potential of a tropical marine Bacillus licheniformis isolate: role in disruption of aquaculture associated biofilms

Microbial biofilms are important in aquaculture industries as they resist antibiotic treatments. In this study, we have investigated the antibiofilm potential of a tropical marine culture Bacillus licheniformis D1 (containing an antimicrobial protein BLDZ1) against two aquaculture associated pathogens namely, Vibrio harveyi and Pseudomonas aeruginosa. Both the test cultures formed biofilms on polystyrene and glass surfaces. The cell free supernatant (CFS) of B. licheniformis inhibited V. harveyi and P. aeruginosa biofilms on polystyrene surfaces up to around 80% and 78% respectively. In addition, the CFS disrupted pre‐formed biofilms of test cultures by about 73%. Fluorescence and scanning electron microscope analysis confirmed the antibiofilm potential of the CFS. The cell free supernatant displayed antiadhesive activity that inhibited the initial attachment of the bacteria during the process of biofilm formation. In addition, the CFS exhibited antimicrobial activity and mediated cell death via cytoplasmic membrane disruption.     

檀香醇对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌USA300的抑制作用

采用倍比稀释法与菌落计数法,分别测定檀香醇对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)标准菌株USA300的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC);通过测定菌液电导率与DNA外渗量,探究檀香醇对USA300细胞膜和细胞壁的影响;通过SDS–PAGE试验,探讨檀香醇对USA300可溶性蛋白代谢的作用;采用扫描电镜和透视电镜,观察经檀香醇处理后的USA300的超微结构;采用结晶紫染色法,研究檀香醇对USA300生物被膜的影响。结果表明：檀香醇能在一定程度上抑制USA300的生长繁殖,其MIC和MBC分别为32、64 μg/mL;与对照组相比,经64 μg/mL檀香醇处理1 h后的USA300菌体电导率增加3.40%±0.54%,经64、32 μg/mL檀香醇处理6 h后的菌体细胞内的DNA质量浓度显著增加(P<0.05),经64、32、16 μg/mL檀香醇处理2、6 h后的菌体的可溶性蛋白均极显著降低(P<0.01);扫描电镜和透射电镜观察结果显示,檀香醇处理过的USA300菌体细胞膜和细胞壁变化不大,但是细胞的二分裂增殖出现明显的异常;亚抑菌浓度的檀香醇能明显抑制USA300生物被膜的形成。综上可知,檀香醇主要通过干扰细菌蛋白质代谢过程,可明显降低菌体内的可溶性蛋白质含量,进而影响细菌的生命活动,而对细胞膜和细胞壁的影响甚微。由此可见,檀香醇在新型抗MRSA药物的开发过程中具有较大的潜力。