低氧生境中好氧甲烷氧化菌的缺氧耐受机理及种群结构研究进展

甲烷生物氧化在全球大气甲烷平衡和温室气体的控制中起着重要作用.氧气是甲烷生物氧化过程中的重要影响因素之一.生境中氧浓度不仅影响好氧甲烷氧化菌的种群结构、活性及甲烷碳的分配,而且好氧甲烷氧化菌在不同氧浓度下具有不同的代谢途径.理解低氧生境中好氧甲烷氧化菌的缺氧耐受机理和甲烷生物氧化过程,对甲烷驱动型生态系统的碳循环和生物多样性有着重要意义.本文以好氧甲烷氧化菌为对象,综述了低氧生境中好氧甲烷氧化菌的活性及其种群结构、好氧甲烷氧化菌的缺氧耐受机理以及低氧生境中甲烷氧化菌与非甲烷氧化菌的关系,并对今后的研究方向进行了展望.     

不同pH条件下除臭生物滤池微生物种群结构的分子生态分析

采用分子生物学方法研究生物滤池中不同pH环境下的微生物种群的基因多样性,通过扩增细菌16SrRNA基因的V3可变区,结合应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析除臭生物滤池的生物种群的结构变化,并回收主要的DNA片段,采用PCR测序及T载体克隆测序,明确优势菌群的系统发育地位。结果表明,除臭生物滤池在不同的pH条件下,微生物的多样性及其丰度存在较大差别,强酸性对微生物具有较高的选择作用,与中性条件相比,微生物种群多样性相对较低。同时在滤池的不同层次上也表现出明显的空间分布多样性差异,序列比对显示硫氧化细菌在除臭过程中占有优势地位。为更好的处理恶臭气体提供可靠的科学依据,同时也为生物除臭的应用提供一定的理论基础     

水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展

根系泌氧(radial oxygen loss,ROL)是水稻在长期淹水状况下从土壤中有效获得养分的重要机制之一,对水稻的生长发育具有重要意义。近年来,研究人员发现并阐明了水稻根系泌氧对于包括厌氧菌、好氧菌及兼性厌氧菌在内的土壤微生物种群数量和种群多样性的影响;大量研究也报道了根系泌氧能促进水稻根际土壤中有机氮的矿化。土壤有机氮矿化与土壤中的微生物区系密切相关,二者之间的相互作用进一步促进水稻对氮素营养的吸收与代谢。本文就水稻根系泌氧对土壤微生物区系和有机质矿化作用的影响进行综述,系统介绍了水稻根系泌氧可能的机理、对微生物区系的影响以及对有机氮矿化的促进作用,提出了目前水稻根系泌氧研究所面临的问题,并展望了水稻根系泌氧的研究前景。     

A~2/O工艺在污水生产中的认识和运用

本论文在对污水处理工艺认识的基础上,重点分析A2/O工艺,得出A2/O工艺在污水处理生产的上的不可忽视的地位。A2/O工艺生物处理部分主要由厌氧池、缺氧池和好氧池三个部分组成。厌氧主要是释放磷,同时对有机物进行部分氨化;缺氧池主要是用来脱氮的;好氧池能够去除BOD还能进行消化和吸收磷,功能多样。     

两株高效苯酚降解菌的筛选、鉴定及生物强化-DTRO组合工艺初步验证

【目的】从煤化工废水中分离、筛选苯酚高效降解微生物,初步考察微生物与DTRO技术联用,构建含酚废水生物强化处理工艺的可行性。【方法】采用苯酚浓度梯度培养基对苯酚降解微生物进行分离和筛选;根据菌体形态电子显微镜观察、菌株生理生化特性考察和16S r RNA基因系统发育树构建,对菌株进行初步生物学鉴定;将筛选出的高效苯酚降解菌制备成相应的菌剂与碟管式反渗透(DTRO)技术组合形成"生物强化-DTRO"工艺,并试用于含酚废水的处理。【结果】共获得7株纯化细菌,其中Phe-03和Phe-05为高效苯酚降解菌;该2株菌均可以苯酚为唯一碳源生长。经鉴定Phe-03为壤霉菌属(Agromyces)菌株;Phe-05为棒杆菌属(Corynebacterium)菌株。到目前为止,壤霉菌属(Agromyces)菌株降解苯酚尚未见报道。在初始苯酚浓度达到1 300 mg/L条件下,Phe-03和Phe-05菌株44 h内对苯酚降解率均达到70%以上;76 h后苯酚降解率均超过90%。组合形成的"生物强化-DTRO"工艺不仅可以有效去除废水中的酚类化合物,而且还能减少反渗透膜污染,以及增加膜的通透性。【结论】研究表明微生物技术可与DTRO技术联用,构建含酚废水生物强化处理工艺,可为含酚废水处理技术研究提供一种选择思路。     

SBR和MBR反应器中好氧反硝化菌的筛选与分析

好氧反硝化菌是土壤、沉积物、活性污泥等介质中广泛存在的一类微生物。研究以相同种泥扩大培养的SBR(序批式活性污泥反应器)和MBR(膜生物反应器)中活性污泥为研究对象,采用平板分离法分别从运行6个月的SBR和MBR反应器中分离得到9株和11株好氧反硝化菌。经好氧反硝化性能测定发现,20株细菌中有16株总氮去除率在50%以上,且NO_2~--N累积量均在0.5 mg/L以下。经系统进化分析表明,在门分类级别中,采用同一种泥的2个反应器中好氧反硝化菌表现出极大的一致性,20株好氧反硝化菌全部属于变形菌门(Proteobacteria)。但是,进一步分析发现不同反应器中好氧反硝化菌表现出较大的属、种间的差异。其中,SBR反应器9株好氧反硝化菌分属于4个属,6个物种;而从MBR反应器获得的11株细菌分属于2个属,6个物种;仅1个物种(Pseudomonas toyotomiensis)在2个反应器均有发现。     

不同施肥处理对玉米-小麦轮作土壤微生物群落功能多样性的影响

土壤微生物多样性能反应土壤的肥力,不同的施肥措施对土壤微生物的种群和功能多样性也会产生重要的影响。以山东德州连续两年小麦季和玉米季收获后土壤为研究对象,利用Biolog技术研究了6种不同施肥处理对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明:其中各个施肥处理的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)差异显著,常规氮磷钾肥+全量秸秆还田+秸秆腐熟剂(FS)处理代谢活性最高;物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)也表明各施肥方式均能够维持微生物种群的多样性,其中FS和30%猪粪+70%常规氮磷钾肥(OF)处理物种丰富度指数(H)和均匀度指数(E)最高;PCA及RDA分析显示,OF和FS处理微生物功能多样性相似,且其微生物功能多样性与有机质(Soil organic matter,SOM)、全氮(Total N,TN)、速效磷(Available P,AP)和速效钾(Available K,AK)密切相关。猪粪堆肥有机无机复合肥3 600 kg/hm2(OI2)处理与猪粪堆肥有机无机复合肥1 800 kg/hm2(OI1)处理相似,其功能多样性比常规施肥(CF)处理稍高。综上所述,OF处理和FS处理的土壤微生物群落功能多样性程度高于其他处理,说明秸秆还田+秸秆腐熟剂和有机肥部分替代氮磷钾肥能够显著提高土壤微生物功能多样性,有利于保护土壤微生态。     

生物膜法和SBR法相结合处理难降解制药废水的研究

采用生物膜法和SBR法相结合的废水处理工艺处理含抗生素类等难降解的制药废水 ,对生物膜的耐冲击负荷能力、生物膜对进水可生化性的影响、生物膜对好氧SBR活性污泥性能的影响、pH对系统去除效果的影响等工艺条件进行研究 ,并通过与传统SBR处理工艺的对比试验 ,进一步揭示了生物膜法和SBR法相结合的处理工艺强的耐冲击负荷能力。     

采油废水模拟处理系统中酵母菌群落结构动态初步解析

本研究建立好氧活性污泥的模拟体系处理经过物化预处理的采油废水, 控制温度等条件接近实际运行体系的情况下, 考察系统COD去除率和污泥体系中酵母菌多样性变化。结果显示系统稳定后COD去除率在70%以上; 利用非培养的方法考察了污泥中酵母菌在系统启动和稳定后的多样性变化, 结果表明酵母菌在采油废水处理系统中有较高的多样性和稳定性; 原水中具有较高的酵母菌多样性, 并在系统稳定过程中呈现逐渐增加的趋势。表明酵母菌可以在活性污泥系统中稳定存在, 同时酵母菌等真核微生物在烃类污染物去除和环境治理上具有一定的研究和应用 价值。     

基于基因芯片对微生物基因功能与群落结构分析的硫化矿生物浸出分析

生物冶金技术因具有流程短、成本低、环境友好, 且特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源等优点,已经成为研究热点。然而由于缺少高效菌种以及不能对浸矿体系微生物进行定量分析, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控, 从而导致硫化矿生物浸出速度慢、浸出率低。随着基因芯片、菌种保存技术的发展, 这些难题在逐一被解决。对近年来针对硫化矿浸出过程微生物的基因功能与群落结构分析的研究进行了概述, 将帮助我们更好地了解基因组学与生物冶金技术结合的重要作用。     

基于基因芯片对微生物基因功能与群落结构分析的硫化矿生物浸出分析

生物冶金技术因具有流程短、成本低、环境友好, 且特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源等优点,已经成为研究热点。然而由于缺少高效菌种以及不能对浸矿体系微生物进行定量分析, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控, 从而导致硫化矿生物浸出速度慢、浸出率低。随着基因芯片、菌种保存技术的发展, 这些难题在逐一被解决。对近年来针对硫化矿浸出过程微生物的基因功能与群落结构分析的研究进行了概述, 将帮助我们更好地了解基因组学与生物冶金技术结合的重要作用。     

生物滴滤池在处理重油裂解制气废水中的应用*

用多孔填料填充废水处理系统缺氧/好氧(A/O)工艺中的缺氧滴滤池,微生物挂摸之后构成三维的生物膜,处理可生化性差的重油裂解制气废水,不但能显著提高废水的可生物降解性,BOD5/COD从进水O.16～0.25提高到出水时的0.24～0.45,而且降低废水中的COD和氨氮分别为4.76％～44.21％和1.93％～44.20％,同时能增强缺氧池的抗冲击能力和减毒作用,有利于后续的活性污泥好氧处理。     

氧气对生物早期降解影响的实验模拟——以小型鱼类肠道微生物降解为例北大核心CSCD

一般研究中,通常将类似澄江动物群或关岭动物群为代表的生物软体印痕化石保存归因为与缺氧环境等有关的特异条件。本文关注到通常与化石降解和埋藏有关的缺氧环境推测并没有表达机理和成立条件;生物体内自身携带大量的微生物可能对生物的降解作用需要得到重视。为证实水体中氧气含量与生物非矿化组织印痕保存间的关系,本文通过设计条件控制(太湖银鱼,30℃,无菌纯净水、无外界微生物)进行有氧和缺氧环境的对比实验。该条件下的模拟对比实验研究证实:1)总体来说生物降解过程在有氧和缺氧环境下具有相似的降解速度;2)两者的降解实验在前期有短暂的差异,而144小时(6天)后有氧和无氧环境具有基本一致的降解速度和程度,其中较多样本6天后在缺氧环境的降解速度略高于有氧环境,短时间(6天)的降解差异是否会造成矿化差异有待研究;3)生物体本身携带的以肠道微生物为主的好氧和兼性厌氧微生物,足以使生物以蛋白质为代表的器官结构产生相似的破坏性降解,在本研究中是主要的降解因素;4)实验中所检出的生物体肠道内普遍存在的兼性厌氧微生物,可能是导致有氧和缺氧环境具有相似降解过程的主要原因;5)生物降解过程早期由于蛋白质的降解,微环境趋向于弱碱性而非一般推测的酸性;6)在实验设定条件下的有氧环境和缺氧环境对化石的形成和保存的早期过程相似,其他理化条件下的降解过程和结论需要进一步实验证实。     

不同富集和分离培养条件下的含酚废水处理生物膜微生物群落结构与活性比较分析

采用Biolog和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了不同苯酚浓度培养对焦化废水处理厂反硝化池生物膜样品中微生物群落结构和代谢类型的影响。DGGE结果表明, 不同浓度苯酚和不同培养方式富集培养后, 细菌16S rDNA的部分条带分布谱形发生改变, 还有部分条带只受到了苯酚浓度变化的影响; 富集培养过程中由于碳源组成相对焦化废水简单, DGGE条带所代表的优势微生物多样性有所降低。Biolog试验结果表明, 生物膜样本的细菌群落代谢能力最强; 低浓度苯酚富集后的样品能利用的底物碳源类型最丰富。对Biolog试验结果的主成分分析显示, 相同浓度苯酚富集培养后的细菌群落代谢功能多样性相似, 但从DGGE结果看出其结构组成产生了变化。富集培养使样品微生物群落的代谢功能发生改变, 低浓度的苯酚富集增加了群落中微生物的代谢类型。而不同条件获得的分离物其苯酚降解能力的初步分析也表明, 富集与分离条件对苯酚降解菌的分离能力和得到的菌株特性具有差别。     

OLAND生物脱氮系统中硝化菌群16S rDNA的DGGE分析

为了考察生物脱氮系统中硝化菌群（氨氧化菌和亚硝酸氧化菌）的种群多样性及硝化菌群随溶解氧降低的种群变化规律,并建立一套行之有效的用于自养生物脱氮系统中功能微生物菌群的快速分子检测技术,采用DGGE（变性梯度凝胶电泳）分子检测技术对硝化菌群的16SrDNA的特异性PCR扩增产物进行了分析,结果表明：OLAND生物脱氮系统中氨氧化菌和亚硝酸氧化菌随溶解氧的降低表现出了不同的种群变化规律,氨氧化菌种群多样性受溶解氧的影响非常大,而非亚硝酸氧化菌的种群多样性比较单一,且不受溶解氧的影响。结合FISH（全细胞荧光原位杂交）分析结果表明,在OLAND限氧稳定运行后期,亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）是主要的氨氧化菌,占OLAND限氧亚硝化阶段反应器中总细菌数的72.5%左右。     

生物滴滤池在处理重油裂解制气废水中的应用

用多孔填料填充废水处理系统缺氧/好氧（A/O）工艺中的缺氧滴滤池,微生物挂摸之后构成三维的生物膜,处理可生化性差的重油裂解制气废水,不但能显提高废水的可生物降解性,BOD5/COD从进水0.16-0.25提高到出水时的0.24-0.45,而且降低废水中的COD和氨氮分别为4.76%-44.21%和1.93%-44.20%,同时能增强缺氧池的抗冲击能力和减毒作用,有利于后续的活性污泥好氧处理。     

成都生物所主持承担的2项“863”课题通过验收

中国科学院成都生物研究所主持承担的国家“863”计划“水污染控制技术与治理工程”重大专项中的“高效优良菌种选育及处理系统中微生物种群的优化调控”和“高效厌氧和好氧生物反应器研制与应用”两项课题近日通过验收。     

A~2/O和SBR系统中微生物群落结构比较分析

利用16sRNA高通量测序手段对A~2/O脱氮除磷工艺和A/O-SBR除磷工艺中微生物群落结构和脱氮、除磷微生物丰度变化进行全面的分析。根据测序结果,共获得20个门、150个属微生物。微生物多样性分析结果显示,在两个系统中主要菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)3个菌门,这3个门的细菌总数占微生物总数的80%左右。在属级水平上,A~2/O工艺的优势微生物为脱氮单孢菌属(Dechloromonas),丰度为10.00%。在SBR工艺中,陶厄氏菌属(Thauera)为优势菌属,其丰度为7.90%。Candidatus Accumulibacter是SBR好氧除磷系统中的主要除磷微生物,其相对丰度为2.80%。脱氮单孢菌属(Dechloromonas)、陶厄氏菌属(Thauera)为A~2/O工艺中主要脱氮微生物,Candidatus Accumulibacter为代表性的除磷微生物,其丰度分别为10.20%、3.70%和0.50%。     

处理甲苯废气的生物滴滤池中微生物生态学研究

利用PCR-DGGE技术分析了处理甲苯废气的生物滴滤池生物多样性,结果表明:在运行过程中,随着生物滴滤池对甲苯去除能力的不断增加,填料当中的微生物种群也发生了明显的变化。在甲苯的选择压力下,随时间的迁延,微生物种类减少,优势种群的相对丰度增加,处于不同层面填料上的微生物分布也趋向于一致。     

处理甲苯废气的生物滴滤池中微生物生态学研究

利用PCR-DGGE技术分析了处理甲苯废气的生物滴滤池生物多样性,结果表明：在运行过程中,随着生物滴滤池对甲苯去除能力的不断增加,填料当中的微生物种群也发生了明显的变化。在甲苯的选择压力下,随时间的迁延,微生物种类减少,优势种群的相对丰度增加,处于不同层面填料上的微生物分布也趋向于一致。