微生物修复返溶铬污染场地的研究进展

目前,我国历史遗留铬渣堆场多数采用湿法解毒工艺进行处理,但大量化学药剂的添加不仅增加了成本,引入了污染物,而且随时间的延长铬渣中的Cr(Ⅵ) 源源不断的返溶,场地出现返黄现象,形成二次污染。为了持久稳定的修复铬渣,研究人员提出用微生物修复技术处理湿法解毒后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶。文中综述了国内外微生物修复铬渣污染场地的研究进展,首先简述了铬渣的危害、处理现状及传统的铬污染修复技术,并以湿法解毒铬污染为例,重点揭示了处理后铬渣中Cr(Ⅵ) 的返溶机理,由此可知湿法解毒后的二次污染不可避免。随后详述了微生物修复Cr(Ⅵ) 过程中生物还原、生物吸附和生物矿化三大作用机理,并阐述了铬污染场地修复过程中微生物物种的响应及群落结构的演替,最后,总结了微生物修复铬渣的研究进展并展望了未来的研究方向。     

双歧杆菌用于肿瘤基因治疗的研究现状

双歧杆菌是1899年由巴斯德研究所的TISSIER从母乳喂养的婴儿粪便中发现的一种定植于人类或某些哺乳动物体内的革兰阳性生理细菌,在微生态学范畴内属于原籍菌群.因为双歧杆菌在维持肠道微生态平衡中发挥着重要作用,并且与人类健康有着密切的关系,所以受到越来越多研究人员的重视,双歧杆菌相关的研究也日益增多.     

土壤动物对茂兰喀斯特森林凋落物分解过程中元素释放的作用

为探究喀斯特地区土壤动物对凋落物分解过程中的质量损失贡献率和元素释放作用,选取茂兰喀斯特原生林中两个典型常绿树种青冈(Cyclobalanopsis glauca)与单性木兰(Kmeria septentrionalis)凋落物为研究对象,采用3种不同孔径(5、2、0.03 mm)网袋进行为期1年的野外分解实验,分析凋落物的质量损失和元素含量的变化及其与土壤动物群落的关系。结果表明,土壤动物对茂兰喀斯特森林凋落物的质量损失贡献率为42.0%～45.9%,大型土壤动物对混合凋落物(1∶1混合)的质量损失作用最大,中小型土壤动物对单性木兰凋落物的质量损失作用最大。土壤动物对单性木兰凋落物中N元素的释放有促进作用或抑制作用,对青冈+单性木兰混合凋落物N元素的释放表现为促进作用;对Ca元素的释放在单性木兰凋落物主要表现为促进作用;对P、K元素释放作用规律较为复杂,且与凋落物种类有关;对C、Mg元素的释放作用不明显。总之,土壤动物对高质量(低C/N)凋落物单性木兰的质量损失和元素释放作用较为显著,为理解茂兰喀斯特地区森林凋落物的分解机制提供了参考依据。     

茂兰喀斯特原生林不同坡向及分解层的凋落物现存量和养分特征

以茂兰喀斯特原生林3种坡向林下凋落物为研究对象,通过野外调研采样和室内分析测试相结合的方法,探讨了不同喀斯特原生林生态系统下坡向和分解层的凋落物现存量、主要营养元素含量、储量及元素释放率的分布特征。结果表明:1)阴坡凋落物现存总量((0.568±0.024)kg·m~(-2))高于阳坡((0.504±0.03)kg·m~(-2))和半阴坡((0.295±0.02)kg·m~(-2)),不同坡向林下凋落物现存量在各分解层均表现为:未分解层(L层)半分解层(F层)全分解层(Y层);2)不同坡向林下凋落物各营养元素平均含量表现为:C((388.7±11.2)g·kg-1)N((24.90±3.49)g·kg-1)K((9.78±1.82)g·kg-1)P((1.53±0.32)g·kg-1),在各分解层的含量表现不同,碳含量和钾含量:LFY,氮含量和磷含量:YFL;3)3种坡向林下凋落物的碳、氮、钾元素总储量表现为:阴坡阳坡半阴坡,磷元素总储量表现为:阳坡阴坡半阴坡;4)凋落物营养元素储量在L层占总储量的37.1%~64.2%,并随分解加剧而减少;L层和F层的元素释放率均表现为:阴坡半阴坡阳坡,且碳、钾元素释放率高于氮、磷元素。在喀斯特原生林凋落物分解的养分释放过程中,坡向对林下凋落物的理化性质及分解速率有较大影响,且阴坡林下凋落物分解较快、营养元素内部循环周期较短。     

不同坡向凋落物分解对土壤微生物群落的影响

采用空间与时间序列并用的方法,对贵州茂兰喀斯特森林阳坡和阴坡凋落物的分解特征及土壤微生物进行1年的野外调查和测定,探讨凋落物分解规律及其对土壤微生物群落的影响。凋落物在分解1年后的质量损失率约为72%,在分解过程中的碳、磷元素表现为释放,氮元素表现出富集;土壤微生物各群落磷脂脂肪酸(PLFA)在分解过程中的平均含量表现为:细菌(149.8 nmol/g)放线菌(63.9 nmol/g)真菌(31.3 nmol/g),阳坡和阴坡的微生物总PLFA在180d(559.2 nmol/g)和360d(513.6 nmol/g)的含量显著高于分解前;随分解时间的增加,阳坡细菌特征磷脂脂肪酸18:1ω7c的含量增加最大,其次是cy19:0和真菌特征磷脂脂肪酸18:1ω9c,阴坡土壤微生物PLFA含量表现出减少的趋势,细菌特征脂肪酸18:1ω7c减少量最大,约9.42 nmol/g,其次是i15:0和真菌特征脂肪酸18:1ω9c,约减少4.29—4.86 nmol/g;凋落物养分释放特征与微生物群落间的Spearman相关分析表明,真菌群落与碳元素释放率呈显著正相关关系,细菌群落与凋落物碳、磷元素的释放呈极显著正相关关系,且阳坡凋落物分解对微生物群落的影响高于阴坡。坡向和凋落物养分释放量对喀斯特森林凋落物的分解及土壤微生物群落的影响较显著,特征磷脂脂肪酸18:1ω7c、cy19:0、i15:0和18:1ω9c对环境变化的响应较为敏感。     

花椒(Zanthoxylum bungeamun)种植年限对土壤有机碳矿化拟合及化学分离稳定性碳的影响

以贵州西南部典型石漠化治理示范区内5、17、30年生花椒(Zanthoxylum bungeamun)林土壤为研究对象,以乔木林(约60年)土壤为对照,采用方程拟合的方法研究土壤有机碳矿化动态变化,并探讨种植花椒对土壤有机碳矿化拟合和化学分离稳定性碳的影响。结果表明:土壤有机碳矿化数据与双指数方程的拟合效果良好,相关系数均达到0.95以上,土壤缓效性碳含量(Cs)与土壤有机碳累计矿化量(Cmin)的相关性达到了极显著水平(R=0.792,P0.01);Na2S2O8残留物有机碳含量在各土层均以乔木林最高,约24.5±0.7 g·kg-1,占土壤总有机碳(SOC)的79.5%;H_2O_2残留物有机碳含量及其占SOC百分比在0~15 cm和30~50 cm层分别以30年生花椒林(PO-30)和17年生花椒林(PO-17)最高,分别为7.59±0.8 g·kg-1、26.6%和6.41 g·kg-1、40.1%;HF溶解性有机碳含量及其占SOC的百分比在各土层均以PO-17最高;4种林型的土壤活性有机碳含量仅占缓效性碳含量的1.6%~29.3%,且缓效性碳含量与培养92天土壤有机碳累积矿化量相接近,但缓效性有机碳矿化速率(ks)的变化波动较小(0.013~0.025),且以30年生花椒林土壤的0~15 cm、15~30 cm层最高。随着种植年限的增加,土壤活性有机碳和缓效性有机碳含量整体分别表现出递增和递减的趋势。因此,合理的花椒种植年限能够改善土壤质量及固碳能力,为石漠化土壤的修复提供一定参照。     

芘降解菌群驯化过程中的演变

【目的】筛选、驯化获得芘的高效降解菌群,为利用其对多环芳烃污染土壤进行生物修复奠定理论基础。【方法】利用芘作为底物在矿物盐培养基(MSM)中富集驯化,得到了一个混合菌群PYR,利用分光光度计和HPLC测定混合菌群的生长与降解的关系,并对混合菌群降解多环芳烃底物的广谱性和降解芘性能的稳定性进行了测定;通过冷冻干燥的方法对菌群进行了保藏,通过HPLC的方法对保藏后复壮的菌群的降解性能进行了测定;通过培养和非培养方法对菌群的多样性进行了调查,通过构建16S rRNA基因文库的方法,分析焦化厂原始土壤中菌群组成和混合菌群转接3次(PYR-3)、6次(PYR-6)和9次(PYR-9)后的组成变化。【结果】该混合菌群可以利用芘作为唯一碳源和能源生长,12 d对芘的降解率为89%,对于菲(86%)及荧蒽(49%)也具有较高的降解率,但不能降解萘和茚并芘,并且该菌群的降解活性经过多次转接和冷冻干燥保藏保持稳定,从混合菌群中分离得到了9株菌,这9株菌分布在无色杆菌属(Achromobacter),芽胞杆菌属(Bacillus),节杆菌属(Arthrobacter),微小杆菌属(Exiguobacterium)和类土地杆菌属(Parapedobacter)。系统进化分析表明变形菌门是土壤原样(100%)及以芘为底物富集的混合菌群中的主要类群(PYR-3,83%),与原土壤样品相似,PYR-3中γ-Proteobacteria(占变形菌门的77%)中假单胞菌属的菌依然占主导地位,但由于菌群的多样性增加,假单胞菌属所占比例减少。随着富集代数的增加,菌群的多样性进一步增加,γ-Proteobacteria的比例在混合菌群中的比例下降(PYR-6中占变形菌门的33%,PYR-9中占变形菌门的18%),而β-Proteobacteria在混合菌群中的比例上升(PYR-3中占变形菌门的13%,PYR-6中占变形菌门的36%,PYR-9中占变形菌门的55%)。【结论】混合菌群具有很强的芘的降解性能,并且随着传代次数的增加,菌群的组成趋于稳定。     

HSV1-TK基因原核表达质粒的构建及其表达检测

目的:构建含有HSV1-TK基因的原核表达质粒,并对其原核表达情况进行检测,为进一步将细菌载体应用于肿瘤基因治疗奠定基础.方法:以质粒pHSV-106为模板,利用PCR获得HSV1-TK基因克隆并将其与表达载体pBV220连接,重组质粒经鉴定后转化到大肠杆菌DH5a中,并检测其蛋白表达情况.结果:TK基因全长1 128bp,与理论值相符.经测序发现,克隆的DNA片段与TK基因(NCBI登录号:V00470)同源性为100%;但是电泳结果中不能看到目的蛋白条带;因此,进行多次重复及更换宿主等试验以排除试验误差和偏爱密码子的影响;通过更换载体pET-28a确定来源于单纯疱疹病毒的胸苷激酶能够实现原核表达,表达蛋白大小约为41 kD,与理论值相符.结论:试验结果表明HSV1-TK基因能够实现原核表达,筛选合适的TK基因原核表达载体是利用细菌载体携带自杀基因TK治疗肿瘤的基本前提.     

分离自活性污泥的硫酸盐还原菌用于铅锌冶炼渣重金属污染修复

【背景】从活性污泥中分离出一类具有硫酸盐还原能力的菌株,探讨了其用于铅锌冶炼渣重金属污染修复的可行性。【目的】研究硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria)对铅锌冶炼渣中重金属的固化作用。【方法】将从活性污泥中分离出的硫酸盐还原菌接种到铅锌冶炼渣中进行修复,采用X射线衍射、Tessier、电感耦合等离子体发射光谱仪检测、高通量测序等方法进行实验。检测铅锌冶炼渣中矿物组成,以及修复过程中重金属化学形态、各金属离子浓度和微生物群落结构的变化。【结果】修复实验表明,体系中电位降低、pH值提高、各重金属稳定态增加、离子浓度降低且微生物群落结构变化显著,硫酸盐还原菌成为优势菌群。【结论】接种硫酸盐还原菌后铅锌冶炼渣中的重金属原位固化效果显著,从而降低生物可利用性,将恶性循环变为良性循环,所以硫酸盐还原菌可用作重金属污染修复的固化药剂。