三种接种物启动Anammox-EGSB反应器的性能

为了优选接种物和加速Anammox反应器启动,分别以厌氧产甲烷污泥 (Anaerobic methanogenic sludge,AMS)、新鲜厌氧氨氧化污泥 (Fresh Anammox sludge,FAS) 和储藏厌氧氨氧化污泥 (Stored Anammox sludge,SAS) 作为接种物,研究了厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床 (Anammox-EGSB) 反应器 (R1、R2和R3) 的启动性能。结果表明：3种接种物均能成功启动Anammox-EGSB反应器,启动性能的优劣次序为：R2 (接种物为     

厌氧氨氧化菌富集培养物对羟胺的转化研究

【目的】羟胺是厌氧氨氧化的重要中间产物,本研究旨在探明厌氧氨氧化菌对羟胺的转化特性。【方法】采用厌氧氨氧化菌富集培养物,以羟胺和亚硝酸盐为基质进行分批培养试验,检测反应液中基质和产物的消涨情况。【结果】不接种厌氧氨氧化富集培养物时,羟胺和亚硝酸盐具有化学稳定性,彼此不发生化学反应;接种厌氧氨氧化富集培养物后,羟胺和亚硝酸盐发生化学反应;反应过程中有中间产物氨的产生和转化,最大氨氮积累浓度为0.338mmol/L;液相中总氮浓度从起始的4.694mmol/L降至结束时的0.812mmol/L,转化率为82.7%。羟胺和亚硝氮浓度均为2.5mmol/L时,羟胺最大比污泥转化速率为0.535mmol/(gVSS.h),是厌氧氨氧化反应体系中氨氮最大比污泥转化速率的1.81倍。将羟胺浓度提高至5.0mmol/L时,羟胺和亚硝氮转化速率分别提高26.7%和120.7%,最大氨氮积累浓度为0.795mmol/L;将亚硝氮浓度提高至5.0mmol/L时,羟胺和亚硝氮转化速率分别提高6.9%和9.0%,最大氨氮积累浓度为1.810mmol/L。【结论】厌氧氨氧化富集培养物能够转化羟胺,其对羟胺的转化速率高于对氨的转化速率。羟胺相对过量可显著加快羟胺和亚硝酸盐的转化速率,亚硝酸盐相对过量对羟胺和亚硝氮转化速率影响不大,提高羟胺或亚硝氮浓度均会增大中间产物氨氮的积累。实验现象可用van de Graaf模型解释,对于进一步开发厌氧氨氧化工艺具有重要的理论意义。     

气候暖化对解冻期不同纬度兴安落叶松林土壤氧化亚氮释放的影响

春季解冻期北方森林土壤释放出大量的N₂O,是大气温室气体的主要来源之一.本研究将分布于塔河(52°31′ N)、松岭(50°43′ N)、孙吴（49°13′ N）和带岭（47°05′ N）4个纬度上林分状况相似的兴安落叶松林样地（包括幼树、地被物和A、B层土壤）移置至其自然分布区南缘,模拟气候暖化,分析春季解冻期土壤N2O通量的时间动态及其影响因子.结果表明：各处理的土壤N2O释放高峰均出现在解冻中后期.带岭、孙吴、松岭和塔河样地土壤解冻期的土壤N₂O平均通量分别为（66.5±9.3）、（54.3±5.6）、（44.3±5.3）和（33.5±3.7） μg·m^-2·h^-1;土壤N₂O通量与5 cm土壤温度和0～10 cm土壤微生物生物量碳呈显著正相关,但与土壤含水率的相关性不显著.解冻期4个处理的土壤N₂O释放差异显著,其平均通量和累积释放量均随纬度升高而下降.这种差异主要是由于不同纬度土壤的微生物活性和土壤物理性质的差异引起的.     

厌氧氨氧化菌群体感应系统研究

厌氧氨氧化(Anammox)是以铵为电子供体将亚硝酸盐转化为氮气的生物过程。厌氧氨氧化菌(AAOB)生理代谢和细胞结构均十分特殊,且在氮素循环中起着十分重要的作用。厌氧氨氧化已成为环境学、微生物学、海洋学等领域的研究热点。但是,至今人们未能对厌氧氨氧化菌进行纯培养,这严重限制了对厌氧氨氧化菌的深入研究。群体感应是一种普遍存在于微生物细胞之间的通讯机制,它具有根据菌群密度和周围环境变化调节基因表达,以控制细菌群体行为的功能。厌氧氨氧化菌活性的细胞密度效应和生物团聚行为与细菌中普遍存在的群体感应现象相符。探讨了厌氧氨氧化菌群体感应系统存在的可能性、工作机制及其生态学意义,以期为厌氧氨氧化菌的分离培养、团聚体培育等提供理论指导。     

生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能

为拓展新型生物脱氮技术的应用领域,研究了生产性短程硝化-厌氧氨氧化装置处理制药废水的启动性能。制药废水氨氮浓度为(430.40±55.43)mg/L时,氨氮去除率达(81.75±9.10)%,实现了短程硝化-厌氧氨氧化工艺对制药废水的生物脱氮。制药废水短程硝化系统的启动时间约为74 d,亚硝氮积累率达(52.11±9.13)%,证明了结合模拟废水和实际废水的"两步法"模式对短程硝化系统启动的适用性。制药废水厌氧氨氧化系统的启动时间约为145 d,最大容积氮去除速率达6.35 kg N/(m3·d),容积效能为传统硝化-反硝化工艺的数十倍,证明了结合菌种自繁和菌种流加的模式对厌氧氨氧化系统启动的适用性。     

模块化工程改造大肠杆菌生产L-色氨酸

L-色氨酸作为一种必需氨基酸,广泛应用于食品、饲料和医药等领域。目前,微生物法生产L-色氨酸存在转化率低等问题。为此,本研究通过敲除L-色氨酸操纵子阻遏蛋白(L-tryptophan operon repressor protein, trpR)、替换l-色氨酸弱化子(trpL)、引入抗反馈调节的aroG^fbr等,获得可积累11.80 g/L L-色氨酸的底盘菌株大肠杆菌(Escherichia coli)TRP3。在此基础上,将L-色氨酸合成途径分为中心代谢途径模块、莽草酸(shikimic acid, SA)途径至分支酸(chorismic acid, CHA)模块、分支酸至L-色氨酸模块,并借助启动子工程,通过平衡中心代谢途径模块、莽草酸途径至分支酸模块、分支酸至L-色氨酸模块,获得工程菌E.coli TRP9。在5 L发酵罐中,工程菌E.coli TRP9的L-色氨酸产量提升至36.08 g/L,糖酸转化率提升至18.55%,达到理论转化率的81.7%。本研究利用模块工程策略,构建了高产L-色氨酸生产菌株,为l-色氨酸的规模化生产奠定了良好的基础。     

厌氧氨氧化菌的中心代谢研究进展

摘要: 厌氧氨氧化是以NH +4为电子供体,以NO－2为电子受体产生N2的生物反应。厌氧氨氧化菌是厌氧氨氧化过程的执行者,在废水生物脱氮和地球氮素循环中扮演着重要角色。研究厌氧氨氧化菌的代谢特性,将有助于理解厌氧氨氧化过程,开发厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化菌是化能自养型细菌,以CO2或HCO－3为碳源,并通过偶联NH+4氧化和NO －2还原的生物反应获得能量。在NH+4/NO－2的生物氧化还原反应过程中,检出了中间产物N2H4,但未检出其他中间产物(如NH2OH、NO)。此外,由基因组信息推断,厌氧氨氧化菌     

春季解冻期不同纬度兴安落叶松林的土壤微生物生物量

以移栽自兴安落叶松林自然分布区内4个纬度梯度(塔河、松岭、孙吴和带岭)的8年生兴安落叶松林为对象,于移栽3年后(2007年)的春季土壤解冻期,采用氯仿熏蒸浸提法测定了4个纬度梯度(处理)土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic)的时间动态.结果表明：在相似基质和相同气候条件下,移栽自4个纬度梯度的兴安落叶松林春季土壤解冻期的C_mic和N_mic平均值差异显著,呈随纬度升高而减少、随土层加深而下降的分布格局.其中塔河、松岭、孙吴和带岭的C_mic平均为554.63、826.41、874.81和1246.18 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.63、96.78、79.76 和119.66mg·kg^-1.C_mic和N_mic在解冻前达到最大值;解冻初期迅速下降;在冻融交替阶段变化不显著,且维持在较低水平;在解冻末期,来自低纬度的带岭和孙吴的C_mic回升较快. 春季冻融期土壤温度和含水量对C_mic和N_mic的影响显著,其影响程度随冻融阶段而变化.土壤微生物生物量与解冻前的土壤温度呈负相关,与整个解冻期间的土壤含水量呈指数关系.     

中国西南典型森林土壤微生物在不同土壤深度下的变化特征

微生物生物量与群落结构在碳循环过程中起着至关重要的作用。底层土存有大量有机碳，但有关微生物群落的研究多集中在表层土壤，深层土壤的微生物群落变化及影响机制尚不确定。本研究采用磷脂脂肪酸技术分析西南地区西双版纳热带雨林、哀牢山亚热带阔叶林和丽江温带针叶林3种森林生态系统不同土壤深度(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)的土壤微生物生物量及群落结构，探讨其在不同森林类型及土壤深度下的变化特征及影响因素。结果表明：随土壤深度的增加，3种森林生态系统的有机碳和全氮逐渐降低，微生物生物量显著下降；真菌∶细菌比(F∶B)逐渐减小，革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌比(G⁺∶G^-)显著增大，微生物群落结构由G^-为主的富营养型细菌结构逐渐转变为以G⁺为主的寡营养型细菌结构。3种森林生态系统的土壤生物量没有显著差异，但微生物群落结构差异显著。哀牢山亚热带阔叶林与丽江温带针叶林0～20 cm的F∶B显著大于西双版纳热带雨林，而西双版纳热带雨林0～100 cm的G⁺∶G^...