活性污泥微生物组：去除污浊，只留清淡

活性污泥法诞生一百多年来,在污水处理特别是城市污水处理中发挥了不可替代的作用。活性污泥微生物是去除污染物包括新型有机和无机污染物的关键角色,活性污泥微生物组为微生物分离培养、功能鉴定和生态互作等方面的研究带来新的活力。     

脱氮硫杆菌特异引物/探针的设计和评价

自脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)16S rRNA基因V3可变区中发现一条27 bp的特异序列, 以该序列为反向引物, 对高效同步脱硫反硝化系统污泥DNA进行了温度梯度PCR扩增和基因文库构建, 结果证实了该引物的高度专一性。应用该探针在去离子甲酰胺和NaCl的浓度分别为35%和100 mmol/L, 杂交/洗脱温度为48°C条件下对污泥样品杂交得到较好的阳性结果, 软件分析表明脱氮硫杆菌在污泥中约占15%。脱氮硫杆菌专一性引物/探针的提出, 将为不同生态环境中该种微生物的时空分布、结构动态以及实时定量等研究提供分子生物学工具。     

光合细菌光合产氢的研究进展

光合细菌 (Photosyntheticbacteria ,PSB)光合产氢的研究是国内外普遍关注的热点问题。就PSB光合产氢的机理、条件及光合细菌生态应用等方面进行综述 ,并着重论述了光合细菌产氢过程中两种主要的酶—固氮酶和氢酶以及影响酶活性的因素。     

好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池产电性能及微生物群落动态特征

【目的】为探讨好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)产电性能以及MFC对微生物群落的选择作用,【方法】以乳酸为底物,应用不依赖于培养的微生物分子生物学技术解析单室MFC启动过程中微生物群落的组成和结构动态学特征。【结果】结果表明,MFC经过3个周期启动成功,最高输出电压230 m V。当MFC外电阻为1656Ω时,最大功率密度11.15 W/m3,电池运行稳定。混合污泥启动MFC以后,阳极生物膜微生物群落结构同种泥差异较大,且多样性降低。生物膜中微生物类群按丰度依次为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)24.90%、拟杆菌门(Bacteroidetes)21.30%、厚壁菌门(Firmicutes)9.70%、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)8.50%、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)7.90%、绿弯菌门(Chloroflexi)4.20%以及α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)3.60%。有利于生物膜形成与稳定的动胶菌属(Zoogloea)和不动杆菌属(Acinetobacter)序列丰度分别占生物膜群落的5.00%和3.90%,与MFC产电能力直接相关的地杆菌属(Geobacter)序列由混合污泥中的0.60%上升至阳极生物膜中的2.60%。【结论】本研究表明,MFC阳极生物膜在驯化过程中对污泥中的微生物进行淘汰和选择,最终驯化形成了有利于生物膜形成与稳定、有机物厌氧发酵与产电的微生物菌群。     

SSCP技术分析活性污泥微生物群落结构的条件优化及检验

单链构象多态性(SSCP)技术是一种分析环境微生物遗传多态性的有效方法,具有快速、简便、灵敏等特点.但是,该技术用于分析复杂环境微生物群落结构时需要有针对性地优化操作条件.本研究针对聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)胶浓度、上样缓冲液中去离子甲酰胺浓度、电泳温度,电泳时间等确定了PCR-SSCP技术的优化条件,并以自养脱硫反硝化反应器启动期的活性污泥样品对此优化条件进行了检验,证明了16S rDNA V1～V3区为靶对象时,丙烯酰胺与甲叉的质量比49:1,质量分数12%的聚丙烯酰胺凝胶,上样缓冲液中去离子甲酰胺的体积分数1/3,在4℃,300 V,电泳18 h是最优的操作条件,可以获较理想的SSCP图谱.     

一株氯霉素降解细菌的分离鉴定与代谢特性研究

微生物是介导环境中氯霉素降解转化的主要驱动者,但高效降解矿化菌株资源匮乏,氧化反应介导的代谢途径不清。为研究微生物介导下氯霉素的环境归趋过程,为氯霉素污染环境强化修复提供菌株资源,文中以受氯霉素污染的活性污泥为接种源,首先富集获得一个由红球菌Rhodococcus主导 (相对丰度>70%) 的氯霉素高效降解菌群,并从中分离获得一株能够高效降解氯霉素的菌株CAP-2,通过16S rRNA基因分析鉴定为红球菌Rhodococcus sp.。菌株CAP-2能在不同营养条件下高效降解氯霉素。基于菌株CAP-2对检测到的代谢产物对硝基苯甲酸和已报道的代谢产物对硝基苯甲醛和原儿茶酸的生物转化特征,提出其降解途径是由氯霉素侧链氧化断裂生成对硝基苯甲醛,进一步氧化为对硝基苯甲酸的新型氧化降解途径。该菌株对于氯霉素分解代谢的分子机制研究以及受氯霉素污染环境的原位生物修复应用具有巨大潜力。     

产氢新菌Ethanoligenens sp. B49发酵糖蜜制氢条件

研究1株产氢细菌Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜为基本原料进行生物制氢的条件,及外加氮素营养物对废糖蜜生物制氢的影响.结果表明,在10.3～20.6 g·L-1的化学需氧量(COD)范围内,经过驯化的Ethanoligenens sp.B49细胞具有较好的生物利用能力,细胞生长量和产氢能力随着废糖蜜COD的提高而增加.当废糖蜜COD超过20.6 g·L-1时Ethanoligenens sp.B49的细胞生长受到抑制,同时产氢能力下降,COD超过41.2 g·L-1时细胞基本不具有生长和产氢能力.Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜产氢的最佳COD为20.6 g·L-1.在20.6 g·L-1COD条件下外加有机氮源可以促进Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜制氢的能力,促进作用顺序为酵母粉＞牛肉膏＞蛋白胨＞脲素.添加4 g·L-1的酵母粉时,Ethanoligenens sp.B49细胞具有最好的生长活性和产氢能力.优化营养条件后,单位体积产氢量从44.82 mmol·L-1提高到78.97 mmol·L-1,提高了76.2%.     

木质纤维素生物转化产氢技术现状与发展趋势

氢能是一种清洁能源,利用木质纤维素类生物质生产氢气,在生产可再生绿色能源的同时,避免了木质纤维素资源未被充分利用而造成的环境污染和资源浪费,它的开发与应用对人类未来能源与经济发展具有十分重要意义。以下综述了木质纤维素生物转化产氢技术的研究现状,提出了木质纤维素生物转化产氢的总体构想与对产业发展方向的建议。     

微生物电解池阳极生物膜功能菌群构建及群落特征分析

【目的】微生物电解电池(MEC)是近几年快速发展的利用电极呼吸微生物快速降解有机质,通过较小的辅助外加电压直接生成氢气的新工艺。MEC能够有效地富集高效率电子传递功能菌群,是未来工艺放大和快速启动的关键。【方法】采用不同驯化方法构建MEC电极微生物菌群,通过单链构象多肽性技术(Single-strand conformation poly-morphism,SSCP)快速检测分析启动后电子传递功能菌群特征。【结果】阳极生物膜接种MEC可以实现2 d的快速启动,库仑效率达到20%以上,7 d获得稳定产氢,氢气转化率达到30%,能量回收效率达到90%以上。通过SSCP群落分析发现,采用微生物燃料电池阳极生物膜构建的MEC主要电子传递功能相关的菌群包括Pseudomonas sp.、Flavobacterium sp.、Ochrobactrum sp.,而直接由产氢MEC阳极生物膜新启动的MEC功能菌群组成丰度更大,包括电子传递效能更高的Desulfovibrio、Pseudomonas和Shewanella成为主要优势电子传递菌群。通过稳定产氢运行,MEC阳极生物膜优势菌群中存在的较大比例的厌氧菌与电子传递辅助菌对体系的快速稳定运行十分重要。【结论】与MFC阳极生物膜相比,MEC生物膜作为启动菌源能够获得多样性更丰富的电极功能菌群,其库仑效率和产氢效率更具优势。     

一株异养脱硫反硝化菌株的筛选及其生物脱硫脱氮特性研究

【目的】从生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出具有生物脱硫脱氮特性的细菌,并对其生物脱硫脱氮的性能进行研究。【方法】采用Hungate厌氧滚管技术筛选功能微生物,从稳定运行的生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出一株高效的生物脱硫脱氮细菌A2。【结果】经过16S rRNA基因序列鉴定,菌株A2为固氮弧菌属(Azoarcus sp.)。其典型特征为能够以有机碳作为电子供体,将亚硝酸盐或者硝酸盐转化为氮气的同时还能将硫化物氧化为硫单质。因此具备了高效同步代谢有机碳、NO3–和S2–的特征。这是首次关于固氮弧菌属能够进行反硝化脱硫的相关报道。对菌株A2的生物脱硫脱氮能力的分析表明,在硫化物S2–浓度200 mg/L,NO3?浓度87.5 mg/L,乙酸根离子浓度200 mg/L的条件下,菌株A2在20 h内完成对碳、氮、硫的脱除。菌株对于碳、氮去除率均达到99%,对于硫的去除率达到95%。【结论】结果表明固氮弧菌属A2具有高效的生物脱硫脱氮功能,将有望成为强化生物脱硫脱氮工艺的潜在微生物资源。