矿山废水中微生物生态多样性研究

从湖北铜绿山铜矿和山西中条山铜矿两地采集了矿山废水样品, 用RFLP方法(限制性片段长度多态性方法)分析不同矿山废水中微生物多样性及其群落结构组成变化。结果发现：通过16S rDNA基因序列的系统发育树分析, 在5个矿山废水样品中检测到的细菌主要分为4大类：即Proteobacteria纲、Nitrospira纲、Firmicutes纲和Bacteroidetes纲。通过对古菌16S rDNA 的PCR分析发现, 取自湖北铜绿山铜矿的样品中检测到古菌的存在, 而取自山西中条山铜矿的样品中没有检测到古菌的存在。检测到的古菌主要是属于Ferroplasma属和Thermoplasma属。结合5个矿山废水样品的化学元素分析结果和细菌群落结构数据, 进行PCA分析(主成分分析), 发现不同矿山废水样品的生物地球化学性质及其微生物组成存在很大差异, pH值、温度、不同浓度的元素如S、Cu、Ni和Co可能是形成细菌种群结构差异的关键因素。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长动力学

在确定二价铁离子为A.f生长过程中惟一限制性底物条件下,通过考察初始亚铁离子浓度、初始pH值两种影响亚铁离子氧化代谢的主要因素来研究细菌的生长特性,得到以限制性底物亚铁离子浓度为表征的细菌生长曲线。利用基于Monod方程建立的细菌生长动力学方程模型,采用Matlab软件中的Gauss-Newton算法确定了在不同条件下细菌生长动力学参数,包括最大比生长速率μm、Monod常数K及Ro,推导出了不同条件下A.f对数期以底物Fe(Ⅱ)浓度为表征的生长动力学方程。     

氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响

【背景】偶氮染料及其中间产物具有一定的环境毒性,利用混合菌群降解偶氮染料是一种环境友好型方法,但降解过程中氧气的存在起到至关重要的作用,可以促进或抑制偶氮染料的微生物降解作用。【目的】探讨氧气对偶氮染料微生物脱色液的影响,分析氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响。【方法】利用混合菌群DDMY1在3种培养条件(好氧、厌氧、兼氧)下,对7种偶氮染料进行脱色降解,探讨偶氮染料脱色液对氧气的响应情况,利用紫外可见分光光度法(ultraviolet visible spectrophotometry,UV-vis)和傅里叶变换红外光谱法(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对脱色产物进行分析。【结果】在兼氧和厌氧条件下反应48 h后的染料脱色液,与氧气充分接触后,部分偶氮染料微生物脱色液发生较为明显的复色现象,如活性黑5、直接黑38;UV-vis分析结果表明,这种复色现象是由于脱色液与氧气接触之后产生新物质所致;FTIR分析结果表明,混合菌群对发生复色反应的偶氮染料仍然具有一定脱色降解效果,但是脱色尚不够完全。【结论】兼氧和厌氧条件下,氧气对部分偶氮染料微生物脱色液具有较为明显的影响,从而影响混合菌群对偶氮染料的整体脱色效果,这可为今后研究偶氮染料彻底生物降解提供理论基础。     

果糖共代谢强化功能菌群/菌株降解活性黑5效能差异及机制比较

【背景】偶氮染料及其降解产物对生物具有高毒性和“三致”效应,利用共代谢强化纯培养细菌菌株或共培养混合菌群降解偶氮染料去除效能是一种环境友好型方法,但针对共基质调控下菌群/菌株的效能差异机制比较研究有待深入。【目的】考察果糖作为共基质强化功能菌群DDMZ1和功能菌株DDMZ1-1(经鉴定属于Burkholderia sp.)降解脱色活性黑5(reactive black 5, RB5)的效能差异机制。【方法】优化功能菌群/菌株培养条件,对果糖共代谢强化功能菌群/菌株的脱色性能及偶氮还原酶活性进行测定,通过液相色谱-飞行时间串联质谱联用仪(LC-TOF-MS)及植物毒性实验对RB5降解产物进行分析鉴定及毒性评估,并考察比较功能菌群/菌株对不同结构染料的广谱脱色性能。【结果】功能菌群DDMZ1和功能菌株Burkholderia sp. DDMZ1-1在优化条件下(pH 5.5, 37℃)对RB5的去除效率分别为79%和73%,而且功能菌群对高盐环境具有更强的适应优势。果糖的添加能够显著提升功能菌群/菌株对不同初始浓度RB5的脱色性能,特别是针对200 mg/L RB5的去除效率相较于不添加果...     

细菌利用不同碳、氮源共代谢降解脱色偶氮染料研究进展

本文主要综述了细菌利用碳、氮源等不同共代谢基质降解脱色偶氮染料的研究进展。综合文献结果表明,在单一碳源、单一氮源、复合碳氮源等不同共代谢基质条件下,细菌降解脱色偶氮染料的效能存在较大差异。其影响因素主要包括碳源种类、氮源种类、浓度、碳氮源复合比例等,其中碳、氮源种类影响最为显著。针对偶氮染料,只有提供合适的碳、氮源共代谢基质,才能对细菌降解脱色的效果起到明显的促进作用。同时,在不同碳、氮源共代谢基质条件下,细菌菌群群落结构及优势功能菌种差异较大,而不同碳、氮源共代谢基质作为偶氮染料还原脱色的电子供体,产生的脱色效能也有显著不同。最后,对利用碳、氮源共代谢降解脱色偶氮染料的研究方向进行了展望,认为复合合适的碳、氮源在提高细菌菌群降解脱色效率方面具有较大潜力,另一方面,细菌混合菌群利用碳、氮源共代谢降解脱色偶氮染料的微观分子生态学机制,酶学作用机制,功能菌种与功能蛋白之间相互作用机制等还有待深入研究。     

碳源调控下除磷/蓄磷生物滤池的生物膜特性分析

【目的】分析厌氧/好氧交替生物滤池(AABF)在生物除磷与蓄磷过程中, 采用碳源调控(定期补充进水碳源)诱导蓄磷菌群充分释磷-排磷的运行方式对滤池微生物特性的影响。【方法】通过多聚物染色、扫描电镜(SEM)以及限制性酶切多态性分析法(RFLP), 对比了碳源调控前后AABF长期运行生物膜内菌群形态、组成特征及变化。【结果】AABF在实施碳源调控期间滤池生物膜内部分微生物形态主要由杆状演变为丝状; 细菌种类大幅减少, 碳源调控过程中生物膜内优势菌β-Proteobacteria的比例由56.9%提高至72.5%。实施碳源调控后, 细菌的组成与形态变化明显。【结论】定期补充进水碳源(诱导释磷/收割磷的运行方式), 同时控制碳源投量, 能够引起生物膜微生物形态发生较大变化, 优势菌比例迅速提高。研究结果对于通过过程调控, 提高除磷工艺的设计具有重要的意义。     

抗锌细菌Sphingomonas sp. DX-T3-03分离、鉴定及性质

从江西德兴铜矿重金属污染土壤中筛选得到一株对重金属锌具有极强抗性的菌株,命名为DX-T3-03。对该菌株进行形态观察、生理生化试验,采用16S rRNA序列分析,鉴定该菌为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)。研究其最佳生长条件及抗重金属特性。试验结果表明:该菌株的最适应生长条件为温度35°C,pH约6.7,转速150r/min;对重金属锌有极高抗性,可以达到25mmol/L及以上,并能够在多种单一及复合重金属(Cu70mg/L、Cd300mg/L、Pb400mg/L、Ni60mg/L)中生长。     

德兴铜矿尾矿重金属污染对土壤中微生物多样性的影响

【目的】为更好地了解重金属污染与微生物多样性之间的相互作用关系,以江西德兴铜矿4#尾砂库为研究对象,采集野外实地样品共16件进行分析(包括尾砂样品以及周围农田和菜地土壤样品)。【方法】一方面对样品中可培养异养细菌进行平板计数,一方面采用变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)对样品中可培养和不可培养微生物分子生态多样性进行研究;同时采用PCA(Principle component analysis)方法分析样品理化性质、重金属及主要元素与可培养细菌数量及微生物多样性之间的相互关系。【结果】元素分析结果表明该尾矿区样品受到不同程度重金属Cu、Cd、Zn、Ni、Pb和Cr的污染;可培养异养细菌在尾砂样品中数量最少,在菜地和农田土壤样品中有明显增加;多样性指数(Shannon-Weaver index H)计算结果发现H最大值出现在距离尾矿中等距离、重金属浓度在中等程度的样品中。PCA分析结果表明可培养异养菌数量与理化性质如有机碳、有机质、含水率等相关性较大,重金属影响不明显;而多样性指数H除与上述理化性质相关性较大外,还受到重金属Ag、Zn、As、Pb、Ni、Cr等的影响,而在样品中含量普遍比较高的重金属如Cu、Cd等并不成为影响微生物多样性的主要因素。【结论】从这些长期受重金属污染的野外实地样品来看,以上结果说明不同重金属浓度对微生物多样性的影响可能并不是实验室研究的简单的线性关系。     

嗜水气单胞菌RB5-M1的分离鉴定及脱色条件研究

【目的】筛选具有高效脱色活性黑5能力的菌株。【方法】利用梯度浓度驯化法,从上海松江污水处理厂的活性污泥中分离获得了一株具有良好脱色能力的细菌RB5-M1。【结果】经形态学观察、生理生化特性鉴定以及16S rRNA基因序列分析,发现该菌株与嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的同源性达到99.86%。【结论】菌株RB5-M1在35°C、pH 8.0的条件下,厌氧条件培养(氮气85%、二氧化碳6%)24 h,测定的平均脱色率可达94.1%,最高脱色率为99.8%。