甲烷氧化菌及其在环境治理中的应用

甲烷的生物氧化包括好氧氧化和厌氧氧化两种,分别由好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌完成.由于该过程是减少自然环境中温室气体甲烷排放的重要途径,越来越受到各国学者的重视.本文主要对当前甲烷氧化菌的研究现状进行了综述,对好氧甲烷氧化菌的种类、参与氧化甲烷的关键酶,厌氧甲烷氧化菌的种类、参与的微生物菌种以及氧化机理进行了论述,并对这两类微生物在温室气体减排、污染物治理、废水生物脱氮、硫及金属元素回收等方面的应用现状及前景进行了分析.     

典型功能层带-填埋场覆盖层中四氯化碳代谢机制及功能微生态响应

垃圾填埋场是四氯化碳(carbon tetrachloride, CT)污染的重要来源,明晰覆盖层功能层带中CT的转化机制对其污染控制尤为重要。本研究通过构建模拟覆盖层系统,开展了CT沿程生物降解及微生态研究。覆盖层理化特性分析表明,长期生物氧化使覆盖层形成了稳定存在的厌氧层(>45 cm)、缺氧层(15–45 cm)和好氧层(0–15 cm)功能层带,各特征层带氧化还原电位、微生物群落结构差异显著,为CT降解提供了生物资源和有利条件。降解结果显示,CT在厌氧层和缺氧层脱氯产生氯仿(chloroform,CF)和二氯甲烷(dichloromethane,DCM)及氯离子(Cl–),副产物在30 cm处浓度最大,好氧层中CF和DCM迅速发生好氧降解;CT降解速率为13.2–103.6μg/(m2·d),随填埋气通量增大而增大。多样性测序结果表明,不同层带功能菌属差异显著,中慢生根瘤菌(Mesorhizobium)为好氧层CT潜在降解菌属,硫杆菌(Thiobacillus)和间孢囊菌(Intrasporangium)为厌氧层和缺氧层潜在功能菌属;覆盖土中6种脱氯菌属和18种甲烷氧化菌...     

高温油藏内源微生物及其提高采收率潜力研究

大港孔店油田油藏特征、流体和微生物性质分析结果表明, 属于高温生态环境, 地层水矿化度较低, 氮、磷浓度低, 而且缺乏电子受体, 主要的有机物来源是油气。油田采用经过除油处理的油藏产出水回注方式开发, 油层中存在的微生物类型主要是厌氧嗜热菌, 包括发酵菌(102个/mL~105个/mL), 产甲烷菌(103个/mL); 好氧菌主要存在于注水井周围。硫酸盐还原菌(SRB)还原速率0.002 mg S2-/(L·d) ~18.9 mg S2-/(L·d), 产甲烷菌产甲烷速率0.012 mgCH4/(L·d)~16.2 mgCH4/(L·d)。好氧菌能够氧化油形成生物质, 部分氧化产物为挥发性脂肪酸和表面活性剂。产甲烷菌在油氧化菌液体培养基中产生CH4, CO2为好氧微生物和厌氧微生物的共同代谢产物。这些产物具有提高原油流动性的作用。用示踪剂研究了注入水渗流方向。通过综合分析, 油藏微生物具有较大的潜力, 基于激活油层菌的提高采收率方法在该油田是可行的。     

微生物介导硝酸盐还原耦合亚铁氧化过程的动力学及其影响因素

【目的】探究不同菌浓度和亚铁浓度条件下,Acidovorax sp. strain BoFeN1介导的厌氧亚铁氧化耦合硝酸盐还原过程的动力学和次生矿物。【方法】构建包含菌BoFeN1、硝酸盐、亚铁的厌氧培养体系,测试硝酸根、亚硝酸根、乙酸根、亚铁等浓度,并收集次生矿物,采用XRD、SEM进行矿物种类和形貌表征。【结果】在微生物介导硝酸盐还原耦合亚铁氧化的体系中,高菌浓度促进硝酸盐还原,对亚铁氧化也有一定促进作用;高浓度亚铁在低菌浓度下氧化反应速率和程度降低,但是在高菌浓度下无明显影响;亚铁浓度越高次生矿物结晶度越高,但对硝酸盐还原具有一定抑制作用。在微生物介导亚硝酸盐还原耦合亚铁氧化的体系中,高的菌浓度和亚铁浓度都会促进亚硝酸盐还原,但亚铁氧化的次生矿物会对亚硝酸盐的微生物还原产生较强的抑制作用,次生矿物的种类和结晶度主要受亚铁浓度影响。【结论】硝酸盐还原主要是生物反硝化作用,亚硝酸盐还原包含生物反硝化和化学反硝化两部分,在硝酸盐体系中亚铁氧化与次生矿物生成是受生物和化学反硝化作用的共同影响,但亚硝酸盐体系中亚铁氧化与次生矿物生成主要是受化学反硝化作用影响。该研究可为深入理解厌氧微生物介导铁氮耦合反应机制提供基础数据和理论支撑。     

红树林厌氧环境对多环芳烃类有毒物的降解预测

红树林是连接陆地和海洋的重要生态系统,由于潮汐活动,氧化还原条件表现出明显的昼夜间的交替,这一生态体系中不但有大量的动植物种类,同时还有数量极高的不同种类的细菌,包括好氧和厌氧类型,厌养的硫酸(盐)还原菌已证实在降解多环芳烃有机物方面有其独特的生化优势,但从红树林中分离出的此类纯细菌还很少,在降解方面,已初步确定萘的厌氧降解途径异于好氧细菌,厌氧降解时的一系列代谢中间产物也有明显的专一性,羰基化反应是开始的一个重要步骤,而后的每步生化反应还有待进一步验证。从现有的结果可以看出,红树林中厌养的硫酸还原菌应在降解多环芳烃有机物中起到非常重要的作用。     

贵州阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌分布与功能

甲烷氧化菌是一类能够以甲烷作为唯一碳源和能量维持生存的微生物,其活动与生态系统中物质循环及能量流动密切相关。【目的】了解阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌群落结构及代谢功能。【方法】采用宏基因组技术对环湖沉积物和湖心沉积物进行研究。【结果】水库沉积物中主要的好氧甲烷氧化菌是甲基杆菌属(Methylobacter) (0.37%)和甲基单胞菌属(Methylomonas) (0.12%),主要的厌氧甲烷氧化菌是Candidatus_Methylomirabilis (0.12%),属于NC10门细菌中的亚硝酸盐反硝化型厌氧甲烷氧化菌,其中好氧甲烷氧化菌的pmoA基因为6.16×10⁷ copies/g,反硝化型厌氧甲烷氧化菌的16S rRNA基因为2.84×10⁷ copies/g。4种代谢的功能基因多样性表现为氮代谢>碳代谢>硫代谢>甲烷代谢,基于京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)基因库进行注释得到6大类功能,发现18条与碳(包括甲烷)、氮、硫代谢有关的完整代谢途径。主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)显示环湖沉积物与湖心沉积物之间的甲烷氧化菌种类和功能存在显著差异。影响甲烷氧化菌分布的主要环境因子为氧化还原电位、电导率和硫酸根。【结论】阿哈湖水库甲烷氧化菌以Ⅰ型好氧甲烷氧化菌为主,甲烷氧化菌群落代谢途径丰富,Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌在对O₂的适应性上有显著差异。相关研究可为湖泊水生态环境的保护和微生物资源的开发利用等方面提供一定的理论支撑。     

硫酸盐还原菌对汞的甲基化作用及其影响因子

从受氯碱化工废水严重污染的湖北鸭儿湖 1号氧化塘底泥中分离获得了硫酸盐还原菌 ,研究了其生理特性和环境因子对其生长的影响。并在实验室条件下建立了模拟厌氧水环境 ,通过正交实验获得汞甲基化的最佳条件 ,研究了该条件下硫酸盐还原菌在好氧和厌氧状况下对汞的甲基化作用 ,以及非生物甲基化作用。同时又分别作了单因素实验 ,并用高效液相色谱法测定了水样中不同形态的汞。结果显示 ,该硫酸盐还原菌营厌氧生活 ,在35℃、pH7 0、0 7%的盐度、0 5g/LFe2 和不含硫化物等条件下 ,可达到最佳生长状态。水环境中汞的甲基化作用主要发生在有微生物为媒介的厌氧环境下 ,汞的非生物甲基化作用和好氧环境下的甲基化作用均可忽略不计。厌氧环境下 ,水体温度、pH值、硫化物和盐度等诸多环境因素对汞的微生物甲基化作用的影响也进行了研究与讨论。     

高温油藏内源微生物及其提高采收率潜力研究

大港孔店油田油藏特征、流体和微生物性质分析结果表明,属于高温生态环境,地层水矿化度较低,氮、磷浓度低,而且缺乏电子受体,主要的有机物来源是油气.油田采用经过除油处理的油藏产出水回注方式开发,油层中存在的微生物类型主要是厌氧嗜热菌,包括发酵菌(102个/mL～105个/mL),产甲烷菌(103个/mL);好氧菌主要存在于注水井周围.硫酸盐还原菌(SRB)还原速率0.002 μg S2-/(L·d)～18.9 μg S2-/(L·d),产甲烷菌产甲烷速率0.012 μgCH4/(L·d)～16.2 μgCH4/(L·d).好氧菌能够氧化油形成生物质,部分氧化产物为挥发性脂肪酸和表面活性荆.产甲烷菌在油氧化菌液体培养基中产生CH4,CO2为好氧微生物和厌氧微生物的共同代谢产物.这些产物具有提高原油流动性的作用.用示踪剂研究了注入水渗流方向.通过综合分析,油藏微生物具有较大的潜力,基于激活油层茵的提高采收率方法在该油田是可行的.     

微生物腐蚀及腐蚀机理研究进展

在不同的环境中,不同种类的微生物能在材料上附着繁殖,其生命活动会引起或加剧材料的腐蚀。根据种类及功能的不同,腐蚀微生物可以分为硫酸盐还原菌、硫氧化菌、产酸菌、铁氧化细菌、铁还原细菌、硝酸盐还原菌以及产粘液细菌等。微生物腐蚀几乎能使所有现用的材料受到严重影响,破坏材料的结构与性能,在建筑、运输管道、工业环境(石油化工等)以及海洋环境中造成巨大的安全隐患和财产损失。本文概述了目前发现的腐蚀相关微生物的类群和特性,以及相对应的微生物腐蚀机理,为防护和控制材料的微生物腐蚀提供理论指导。     

样品磷化氢含量与某些微生物群落及酶活的关系

探讨了样品中磷化氢含量与不同微生物群落及几种酶活性的关系。结果表明,样品的磷化氢含量与厌氧微生物总量、有机磷细菌、反硝化细菌、碱性磷酸酶活性及脱氢酶活性呈显著的正相关关系,其相关系数(R2)分别达到了0.93,0.90,0.69,0.79和0.82;而与好氧异养微生物总量、无机磷细菌、硫酸盐还原菌、酸性磷酸酶的关系不大。此结果说明,相关类群的微生物在磷化氢的产生中可能起重要的作用。     

米亚罗林区不同森林恢复方式下中小型土壤动物多样性

为了查明川西不同森林恢复方式下中小型土壤动物多样性,2008年11月对米亚罗林区的次生红桦林、人工云杉林和次生冷杉林的中小型土壤动物进行了调查.共获得中小型土壤动物15234个,隶属于3门9纲10目97科144个类群.线虫纲个体数占总体的71.85%,弹尾目占13.16%,蜱螨目占9.49%,其他类群占0.36%.3种森林中小型土壤动物群落的类群数和个体密度大小顺序均为次生红桦林＞次生冷杉林＞人工云杉林;Shannon多样性指数为次生红桦林＞次生冷杉林=人工云杉林;Margalef丰富度指数和密度-类群指数为次生红桦林＞次生冷杉林＞人工云杉林;Pielou均匀性指数为人工云杉林＞次生红桦林＞次生冷杉林;Simpson优势度指数为次生冷杉林＞次生红桦林=人工云杉林.不同群落间的个体密度无显著差异(P＞0.05),但相似性系数表明人工云杉林的中小型土壤动物群落结构组成与天然次生林有较大差异.红桦林土壤动物的垂直分布的表聚性程度低于云杉林和冷杉林.研究表明,次生红桦林比人工云杉林和次生冷杉林能更有效地提高土壤动物多样性,促进地下生态功能恢复.     

景观规划：概念、起源与发展

对目前地理学、景观生态学等领域中所存在的关于景观概念的多种不同解释进行了分析和总结,并将景观与土地、环境和风景等经常引起混乱的概念术语也做了分析对比．在此基础上,讨论了景观规划的概念内涵和它所基于的景观概念,并通过对景观规划的起源与发展过程的总结和分析,将景观规划的起源与发展归纳为３个阶段：１９世纪中后期到２０世纪初期的的起源阶段;５０、６０年代景观规划领域的形成阶段和７０年代以后的景观规划与景观生态学融合发展阶段     

我国园林行业建筑信息模型发展前景探讨

随着BIM技术在建筑等工程行业内迅猛发展,园林业内也在对BIM相关技术进行探索。但与其它工程行业相比,园林行业BIM的发展相对迟缓,主要是因为来自业主、施工方等方面的需求不足、规划设计中缺乏分析与评价体系、行业规模限制、以及技术难度等因素的制约。但是园林规划设计及施工阶段对BIM技术的需求也很急切。园林工程独有的特色使得开发BIM技术的难度较大,需要充分利用相关行业BIM技术的成果,按园林工程的要求进行改造和扩展。     

内蒙古托克托地区景观格局特征分析

内蒙古托克拖地区位于我国农牧交错带黄河中游,农业历史悠久、应用遥感影像,结合地面调查,绘制了研究区植被类型现状图,在GIS支持下,选取多种景观指数,分别从斑块数、斑块面积、班块周长和多样性指数等方面对研究区景观结构特征和多样性进行分析,结果表明,整个研究区景观是一个显著的农林牧景观嵌体,农田面积281.72km^2,占研究区总面积的34.64%,林地景观占22.0%,草地景观占6.65%。研究区东北部景观基底为农田景观,在该基底上,基本上以居民点为中心较密集与规律地分布着杨树＋榆树林班块,共89块,斑块密度达2.568个·km^-2,斑块平均面积仅为0.39km^2,基底与斑块2种景观单元在该区域十分典型。杨树＋榆树林和丘陵沟壑景观类型边界密度值较大,说明杨树＋榆树林景观类型的破碎化程度较大,而丘陵沟壑边界切割破碎,可以认为,该地区在人类活动的影响下,景观结构呈现较明显的人类干扰特征。     

景观指数分类、应用及构建研究

在景观生态学研究中,理解与把握景观格局变化的生态学原则至关重要,用景观指数描述景观格局及变化,建立格局与景观过程之间的联系,是景观生态学最常用的定量化研究方法,本文在综合前人对景观指数的基础上,对景观指数研究从景观指数的分类研究,指数对景观格局的描述研究,指数之间的相关性研究及指数构建研究等4方面进行了总结,并从单个景观指数与指数体系两个层次上提出了判定景观指数优劣及景观指数应用的一般性原则。     

黑龙江省二龙山水库流域景观生态评价与规划研究

从景观生态学的基本理论出发,采用地理信息系统(GIS)技术,借助于大型统计分析软件包SPSS中的主成分分析和空间系统聚类分析方法,对黑龙江省二龙山水库流域的景观生态环境进行了定量分析与评价,获得了4个景观生态评价类型．其中,良好状态的景观生态类型占全流域面积的比重最大,为36％,一般状态次之,为31％;较差状态和理想状态分别为17％和16％．并按景观空间生态结构,将全流域规划与设计为3个景观功能区,即农业景观功能区,其景观过程以作物生产为主,发展方向为兼顾经济、生态和社会多种效益的生态农业、观光农业和高效农业;生态环境保护功能区,其景观过程以水土流失、植被覆盖减少等退化过程为主,主要执行生态环境保护功能,大力发展水土保持林,努力提高植被覆盖率,是本区发展利用的方向;森林景观功能区,森林资源的合理采伐利用、林种的空间优化配置、森林的抚育以及天然林的保护成为该区发展的主要方向．     

沈阳城区绿地生态系统景观结构与异质性分析

对沈阳城区绿地生态系统景观结构和异质性进行了分析。结果表明,沈阳城区绿地景观斑块以街头绿地斑块最多,占城区绿地块数的50％以上,但绿地面积只占4．45％,斑块大小以防护绿地和公园绿地斑块平均值最大,分别为66．97hm^2和59．21hm^2。而街头绿地和游园绿地斑块平均值最小,为0．71hm^2和0．38hm^2。景观多样性指数以街头绿地最高,而公园绿地最低,在沈阳城区的7个区中不同绿地类型中的优势度和均匀度都比较小,但斑块绿地优势度高于廊道绿地的10倍多,绿地分布不均衡,应增加绿地斑块数量,均匀配置公共绿地(公园绿地、道路绿地),增加绿色廊道,建立城区与城郊自然生态系统绿色通道和充分发挥沈阳城区3条人工运河带状绿地美化环境、泄洪排涝和调节气候功能作用。     

景观指数耦合景观格局与土壤侵蚀的有效性

景观格局分析是景观生态学中揭示景观变化及其生态效应的主要方法,而景观指数是景观格局分析中广泛使用的工具。土壤侵蚀是土壤物质在景观中的迁移和再分配过程,受地形、植被和人类活动及其空间格局的调控。运用景观格局分析揭示景观格局变化特别是土地利用/覆被格局变化对土壤侵蚀的影响是土壤侵蚀研究中应用景观生态学原理和方法的典型。在当前的研究中,斑块-廊道-基质范式下建立的景观指数对侵蚀过程的解释能力不断受到质疑,建立筛选适用的景观指数的原则和方法十分必要。以延河流域碾庄沟小流域为例,利用WATEM/SEDEM模型模拟多个年份流域侵蚀产沙和输沙量;基于土地利用/覆被数据,利用Fragstat4.2软件,计算了相应年份流域斑块、边界密度、形状、集聚与分散和斑块类型多样性4个方面的代表性景观指数。在此基础上,分析了景观指数与流域侵蚀产沙和输沙之间的关系,讨论了景观指数在土壤侵蚀研究中的有效性,在景观和斑块类型水平上分析了景观指数表达"源"、"汇"两大类景观类型的空间格局与侵蚀产沙和输沙之间的关系的一致性。结果表明:斑块-廊道-基底范式下发展的景观指数在指示景观格局的土壤侵蚀效应时存在局限。相对而言,斑块类型尺度的景观指数更能有效表达景观格局与土壤侵蚀的关系。基于景观类型在土壤侵蚀过程中的"源"、"汇"功能,提出了在土壤侵蚀研究中筛选适用的景观指数的原则:(1)对"源"、"汇"两类景观类型,景观指数与土壤侵蚀状况表征变量的相关系数符号相反;(2)对同为"源"或"汇"景观类型的多个景观类型,景观指数与土壤侵蚀表征变量的相关系数应具有符号一致性。尽管景观指数在斑块类型水平上具有一定的有效性,但用其预测景观格局变化的侵蚀效应有很大的不确定性。因此,基于土壤侵蚀过程与景观格局的作用机制发展新型的景观指数是增强景观格局分析预测土壤侵蚀过程的能力的途径。     

草地景观生态研究的几个热点问题及其进展

目前我国草地大面积退化、沙化,生产力下降,环境恶化,生物多样性减少,直接威胁牧区经济的发展,如何管好、用好草地资源已成为亟待解决的问题。景观生态学是一门新兴的综合性交叉科学,在草地管理中有着重要的应用前景。文中以草地景观生态研究中的理论、方法和应用为主线,综述了国内外有关草地景观生态研究的最新进展,总结了草地景观格局、生物多样性、景观退化与恢复、景观美学价值等国内外研究热点的研究状况,概括了国内外草地景观研究方法,并结合国外草地管理的方法和措施,从各个角度为决策者提供合理建议。