生物淋滤技术在去除污泥中重金属的应用

利用微生物方法去除污泥中重金属（生物淋滤法）具有成本低,去除效率高,脱毒后污泥脱水性能好等优点,近年来在国际上备受关注,生物淋滤法采用的主要细菌为氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans)和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans),在其作用下,污泥中以难溶性金属硫化物被氧化成金属硫酸盐而溶出,通过固液分离即可达到去除重金属的目的,污泥的生物淋滤效果受温度、O2和CO2浓度,起始pH、污泥种类与浓度、底物种类与浓度、抑制因子、Fe^3 浓度等的影响,较为详细地介绍了生物淋滤法的作用机理及高效去除污泥中重金属的操作程序,并对其在环境污染治理方面的应用前景作了分析。     

微生物纳米导线的导电机制及功能

微生物种间直接电子传递是指在厌氧条件下,一种微生物将电子直接传递给另外一种微生物,将两种不同微生物的代谢途径耦合在一起,以达到互养共生的目的。细菌-古菌之间的直接电子传递是其物质转换与能量代谢的新途径和新调控机制,直接参与甲烷的合成以及与硫酸盐还原耦合的厌氧甲烷氧化,在驱动碳和硫的地球化学转化与循环中起着十分重要的作用。目前研究结果认为细菌-古菌之间的直接电子传递主要是由含多个血红素的C型细胞色素介导的,这些细胞色素能形成不间断的胞外电子传递途径,以电子多步跃迁机制在细菌和古菌的细胞质膜之间传递电子。     

水溶性有机物电子转移能力及其生态效应

水溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)是生态系统最为活跃的有机物组分,参与众多物理、化学及生物过程.DOM具有电子转移能力,主要原因在于结构中包含的醌基官能团,通过醌、半醌和氢醌之间的可逆转化完成电子转移过程.DOM作为电子穿梭体,循环参与电子转移的能力是其发挥生态效应的重要体现.研究表明,DOM可以通过氧化还原反应介导环境中Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)等重金属及卤代烃、硝基芳香化合物等持久性有机污染物降解转化.综述了DOM电子转移能力机理、途径及可循环性,电子转移能力测定方法,以及DOM电子转移能力的生态效应并展望研究方向.     

一株嗜水气单胞菌HS01的偶氮还原脱色特性

[目的]研究嗜水气单胞菌HS01的偶氮染料还原脱色特性.[方法]建立HS01/偶氮染料/电子供体序批式厌氧反应体系,研究Fe(Ⅲ)/腐殖质还原菌HS01以偶氮染料为电子受体的厌氧呼吸特性及影响因素;并构建HS01/偶氮染料/电子供体/铁氧化物体系,探讨铁氧化物对HS01偶氮还原的影响.[结果]HS01可将金橙Ⅰ迅速还原,菌体增殖;柠檬酸、丙三醇、蔗糖和葡萄糖体系中,16h金橙Ⅰ的脱色率分别达87％、85％、88％、90％;不同pH和金橙Ⅰ初始浓度条件下的脱色率不同;在反应体系中加入α-FeOOH,脱色率从90％增加至95％,Fe(Ⅱ)生成量与无染料对照体系相当.[结论]HS01能以葡萄糖为电子供体,金橙Ⅰ为唯一电子受体,进行厌氧呼吸;蔗糖、柠檬酸、丙三醇也可作为有效的电子供体,脱色率依次递减;甲酸、乙酸、乳酸、乙醇及丙酸不能作为HS01厌氧呼吸的电子供体.金橙Ⅰ脱色的最佳pH范围为6.0-8.0;高浓度(2.0 mmol/L)金橙Ⅰ负荷下,HS01仍保持高脱色率(＞85％).在HS01/α-FeOOH/金橙Ⅰ体系中,异化铁还原作用与偶氮呼吸作用同时发生,异化铁还原能促进偶氮脱色,而脱色对Fe(Ⅲ)还原没有明显影响.这可为铁/腐殖质还原菌在环境修复和废水处理等领域的应用提供研究积累.     

一株新的多重耐药福氏志贺菌噬菌体生物学特性及基因组分析北大核心CSCD

抗生素的大量使用和滥用造成细菌耐药性问题愈发严峻,噬菌体疗法作为一种精准治疗多重耐药病原菌的有效方法开始被人们日益重视。采用双层琼脂平板法从活性污泥中分离出多重耐药福氏志贺菌(Shigella flexneri)噬菌体P003,鉴定为肌尾噬菌体科(Myoviridae)。通过生物学特性测定表明P003的最佳感染复数为10,潜伏期约10 min;在4-70℃、pH 3.0-10.0的条件下保持活性。全基因组测序表明,噬菌体基因组长约68 721 bp,GC含量46.14%,预测编码99个开放阅读框(open reading frame,ORF),未发现已知耐药基因和毒力基因。全基因组多序列线性与进化树分析结果表明,P003与大肠杆菌噬菌体有较近的亲缘关系,但不能侵染大肠杆菌。从活性污泥原位分离到一株新的多重耐药福氏志贺菌噬菌体P003,为利用噬菌体疗法防治多重耐药病原菌S.flexneri感染提供了新的菌种资源。     

微生物铁呼吸机制研究进展

铁呼吸是厌氧环境中普遍存在的一种微生物代谢形式,多种古生菌和细菌都能进行铁呼吸.Fe(Ⅲ)的地球化学丰度比较高,为Fe(Ⅲ)还原菌提供了充足的电子受体,但自然中Fe(Ⅲ)多以不溶形式存在,使电子传递受阻.本文介绍了Fe(Ⅲ)还原菌的多样性,总结了4种铁呼吸机制:直接接触机制、螯合促溶机制、电子穿梭机制、纳米导线辅助机制,并对铁呼吸机制未来的研究方向进行了展望.     

异化铁还原诱导次生铁矿对土壤重金属形态转化的影响

土壤重金属具有残留时间长、毒性大、难迁移等特点,其形态转化又是影响重金属毒性和迁移的关键因子。同时,不同形态土壤重金属通过迁移进入到作物、水、大气循环中,对人类的健康构成极大威胁。厌氧条件下,土壤中丰富的铁含量和微生物异化铁还原过程为自然环境中不同晶型次生铁矿的形成提供了有利条件。微生物诱导生成的次生铁矿物有独特的形态和特征,如纳米颗粒、高表面积和高反应活性,这些矿物特征对土壤重金属形态转化起到重要作用。本文重点介绍在异化铁还原微生物驱动下次生铁矿形成过程对土壤重金属形态转化的影响效应及机制。次生铁矿物形成过程直接影响土壤中微量金属污染物的迁移转化及归宿,因此在重金属污染场地修复等方面具有很重要的应用前景。     

堆肥处理对污泥腐殖物质形态及其重金属分配的影响

采用透析、凝胶色谱 (SephadexG 75 )研究了污泥堆肥前后腐殖质分子大小的变化及重金属Cu和Zn在各级组分中的分配。透析结果表明 ,污泥经过堆腐以后 ,腐殖质中小分子物质 (<10 0 0Da)组分的含量下降 6 4 % ,而相对高分子组分 (>2 5 0 0 0Da)却增加了 6 8%。凝胶色谱进一步证实 ,污泥经过 4 9d堆腐后 ,腐殖质中大于 2 0 0 0KDa的大分子组分是堆肥起始时的2 3倍。而小分子组分明显减少 ,表现在小分子组分的凝胶洗脱体积明显减少。堆肥腐熟以后 ,腐殖质吸附的Cu、Zn元素含量增加 ,其中Cu主要被吸附在大分子物质上 ,而Zn主要与小分子物质结合     

地杆菌：驱动厌氧生物地球化学循环的“多面手”

地杆菌属隶属于δ变形菌纲、地杆菌科,为革兰氏阴性严格厌氧微生物,是一类广泛分布于水体沉积物、土壤和多种地下厌氧环境中的异化铁还原菌。地杆菌可通过多种途径参与厌氧环境中碳、氮、铁等元素生物地球化学循环,具有“多面手”特性,如通过碳分解代谢分解乙酸等小分子有机酸或芳香族化合物、或碳固定利用甲酸、一氧化碳等一碳化合物以及通过胞外电子传递驱动产甲烷菌产甲烷参与碳循环过程;通过硝酸盐异化还原成氨(DNRA)、固氮作用以及与反硝化菌建立互营关系参与氮循环过程;表达多种内膜醌脱氢酶ImcH、CbcL和CbcAB、外膜细胞色素C及导电纳米线,通过直接接触或在电子穿梭体和螯合剂的协助下实现胞外多种Fe(Ⅲ)氧化物的还原而参与铁循环过程。地杆菌的“多面手”特性,使其在多种环境中生存并占据着厌氧环境中重要的生态位,并成为驱动厌氧环境中生物地球化学循环的引擎。本文介绍了地杆菌的代谢特征及分布情况,揭示其在碳、氮、铁元素生物地球化学循环中的作用,并系统分析了地杆菌“多面手”的特性。本文有利于加深对地杆菌驱动的关键元素生物地球化学循环的认识,为理解地杆菌在自然环境中产生的环境效应提供夯实的理论基础,将推动地杆菌在...     

微生物胞外呼吸电子传递机制研究进展

胞外呼吸是近年来发现的新型微生物厌氧能量代谢方式,主要包括铁呼吸、腐殖质呼吸与产电呼吸3种形式。微生物胞外呼吸与传统的有氧呼吸、胞内厌氧呼吸存在显著差异。其电子受体多以固态形式存在于胞外;氧化产生的电子必须通过电子传递链从胞内转移到细胞周质和外膜,并通过外膜上的细胞色素c、纳米导线或自身产生的电子穿梭体等方式,最终将电子传递至胞外的末端受体。胞外呼吸的本质问题是微生物与胞外电子受体(铁/锰氧化物、固态电极或腐殖质等)的相互作用,即微生物如何将胞内电子传递至胞外受体。胞外呼吸的研究丰富了人们对微生物呼吸多样性的认识,同时在污染物原位修复及清洁生物能源提取方面具有重要应用前景,是当前研究的热点问题。总结了胞外呼吸类型和胞外呼吸菌的多样性,重点阐述了胞外呼吸的电子传递过程,并提出了其应用前景及今后的研究方向。