SBR工艺活性污泥驯化过程中微型动物群落物种多样性及其稳定性研究

以SBR反应器培养驯化阶段的活性污泥微型动物群落为研究对象,系统考察了活性污泥驯化过程中微型动物群落结构与优势种群变化规律,同时探讨了微型动物群落物种多样性及其稳定性.结果表明,1活性污泥培养驯化是微型动物群落类群和种属增多后趋于稳定的过程:污泥培养驯化过程中微型动物群落,由驯化初期以鞭毛虫为单一优势类群向鞭毛虫、匍匐型纤毛虫、固着型纤毛虫、肉食性纤毛虫等4个共优势类群演变,优势种属也由单一的波豆虫属(Bodo sp.)逐步向波豆虫属(Bodo sp.)、钟虫属(Vorticella sp.)、累枝虫属(Epistylis sp.)、楯纤虫属(Aspidisca sp.)、斜管虫属(Chilodonella sp.)、半眉虫属(Hemiophrys sp.)等6个共优势种属演变;2活性污泥培养驯化是微型动物群落物种多样性水平增高后趋于稳定的过程:Shannon-Wiener多样性指数H'在培养驯化过程中先急剧增大后小幅降低直至相对稳定,较培养驯化前增大约75%;3活性污泥培养驯化是微型动物群落趋于稳定的过程:驯化初期到中期微型动物群落稳定性略有减小,驯化中期到后期有较大的增加并趋于稳定,这是微型动物群落总多度、物种数均先增大后逐渐趋于稳定的结果;4微型动物群落稳定滞后于其污泥成熟与污水处理效能稳定.     

生物载体内孔径对生物膜微型动物多样性与稳定性影响

为了给废水处理生产中最佳孔径的生物载体选型提供依据,本研究系统考察聚氨酯海绵生物载体5种孔径（0.6~4mm）大小对生物膜微型动物群落多样性以及稳定性的影响.结果表明：鞭毛虫、肉足虫等是运行前期与中期的优势种属,游泳型与固着型纤毛虫、轮虫是后期的优势种属.不同孔径载体在不同时期,微型动物多样性、稳定性等参数变化具有明显差异.小孔径（0.6mm）载体微型动物仅在运行中期内表现出较高多样性,中小孔径（1mm）载体多样性总体偏低,中大孔径（3mm）和大孔径（4mm）载体微型动物多样性波动剧烈.小孔径、中小孔径载体内微型动物稳定性好,中大孔径载体稳定性波动大,而大孔径载体最不稳定.中等孔径（2mm）载体内微型动物群落物种丰富度、均匀度高,多样性高且稳定（后期H=2.12、R=1.19、λ=0.16）,其微型动物群落最为稳定（后期W_H=0.13）,且表现出较好的废水处理效果,中等孔径是理想的生物载体内部孔径大小.在生物膜系统中,微型动物多样性稳定指数W_H可作为废水中CODc_r去除效果的指标参数.     

焦化废水活性污泥法处理中微型动物群落及其与处理性能之间的关系

为了分析难降解焦化废水活性污泥法处理中的微型动物群落特征,本研究考察了活性污泥法焦化废水处理厂中的微型动物群落,分析了其与处理性能之间的相互关系.结果发现,本研究共采集的64个水样中,鉴别出28个种属微型动物,其中,原生动物27种(22种纤毛虫、4种鞭毛虫、1种有壳变形虫),1个类群微型后生动物.固着型和匍匐型纤毛虫为共优势群,固着型小口钟虫(Vorticella microstoma)为绝对优势种.除小口钟虫(V.microstoma)(出现频率100%)外,出现频率较高的种类还有轮虫(rotifers)(97%)、沟钟虫(Vorticella convallaria)(69%)等.与常规废水活性污泥法处理系统相比,焦化废水处理系统中的微型动物种类和数量相对偏低.相关性分析结果表明,生物学参数与出水水质、运行参数间存在着不同的相关性.其中,累枝虫属(Epistylis spp.)与出水氨氮(r=-0.740,p0.01)、氰化物(r=0.509,p0.05)和DO(r=0.514,p0.05)存在着显著的相关性;吸管虫属(Podophrya spp.)与硝化效率呈显著负相关(p0.05),它们可作为系统处理性能参数的指示微生物;其他种属与出水水质和运行参数间的相关性不显著(p0.05).因子分析揭示了与系统相关联的潜在的重要影响因素,以及某些微型动物种属间存在的相互关系.     

苯酚对活性污泥活性及微型动物群落结构的影响

为了探究苯酚对污泥活性及微型动物群落结构的影响,以SBR工艺的活性污泥为研究对象,分析苯酚对污泥TTC-ETS活性、INT-ETS活性和微型动物群落结构及其动态变化的影响.结果表明,污泥TTC-ETS活性较之INT-ETS活性能够更有效表征有机毒害物质苯酚对污泥活性的影响,且随着进水苯酚浓度的增大,苯酚对污泥活性的抑制越明显:进水浓度在50mg·L-1时,苯酚对污泥活性的抑制率为(20.75±10.43)%.进水苯酚浓度为100 mg·L-1时,抑制率为(39.73±26.92)%,且波动较大.在300 mg·L-1进水运行后期,苯酚对污泥活性的抑制率稳定在40%左右;苯酚对活性污泥微型动物群落结构的影响随浓度的增大而增大,且对不同微型动物类群影响不同:在低浓度苯酚进水条件下,只有单个微型动物类群(有壳变形虫)受到明显的抑制,而当浓度增大至100 mg·L-1和300 mg·L-1时,对多个微型动物类群(固着型纤毛虫、有壳变形虫、匍匐型纤毛虫、肉食性纤毛虫等)产生抑制,对少数类群(鞭毛虫、线虫等)产生促进作用;苯酚影响下的污泥活性与微型动物之间存在一定的关联性,针棘匣壳虫(Centropyxis aculeata)、多变斜板虫(Plagiocampa mutabilis)等可作为含酚废水处理过程中污泥活性低的指示生物,湖累枝虫(Epistylis lacustris)、软波豆虫(Bodo lens)、跳侧滴虫(Pleuromonas jaculans)等可作为污泥活性高的指示生物.     

蚯蚓对污泥堆肥过程中活性真核微生物的影响

为揭示蚯蚓对污泥堆肥中真核微生物的调控作用,以赤子爱胜蚓处理脱水污泥,以无蚯蚓添加为对照处理,采用叠氮溴化丙锭（Propidium Monoazide, PMA）对样品进行预处理,探究蚯蚓对其肠道消化期（0～20 d）和腐熟期（20～30 d）中活性真核微生物数量和种群结构变化的影响.结果表明：与对照处理相比,第30 d时蚯蚓处理有机物降解量和矿化度分别提高16.36%和82.49%(p<0.01).真核微生物数量在肠道消化期呈上升趋势,但在第20 d时蚯蚓处理真核微生物数量比对照处理显著下降54.45%(p<0.01).蚯蚓处理真核微生物种群Shannon指数和Simpson指数呈先增后减趋势,在腐熟期剧烈下降,第30 d时比对照处理分别显著降低31.33%(p<0.05)和45.29%(p<0.01).第20 d时,与对照处理相比,蚯蚓处理使丝足虫与纤毛虫的相对丰度分别降低84.82%(p<0.01)和66.74%,而子囊菌和担子菌的相对丰度分别增加1.24倍和23.42倍（p<0.01）.第30 d时隐真菌占主导地位,其在蚯蚓处理的相对丰度较对...     

胞外酶对堆肥中微生物群落演替的影响

研究了添加黄孢原毛平革菌胞外酶对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落演替的影响.结果表明,堆肥初期,胞外酶对微生物生长具有抑制作用,且随堆肥时间的延长逐渐减弱;堆肥后期,胞外酶可提高微生物群落的多样性和均匀性,并促进木质素和半纤维素的大量降解.醌指纹数据显示,胞外酶并未引起新的优势醌的出现,进入高温期后,以MK-7为主要醌类的微生物作为优势菌群,且这种优势一直存在;堆肥后期胞外酶对甲基萘醌影响较大,可促进长链甲基萘醌的出现.主成分分析表明,胞外酶对醌种类演替的影响主要作用在3d和40d,这与非相似性指数结果一致,并使真菌在整个体系中影响力加大.     

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

城市特定生境下土壤动物的生态分布

通过对2002年9月至2003年3月间上海3种生境类型下土壤动物的调查,共捕获土壤动物3863个,属27个类群,其中绿地中的类群数和个体数多于农田和废弃地。农田中的优势类群为弹尾类(collembola)和蚯蚓类(Oligchaeta);废弃地中的优势类群为线虫类(Nematoda)、双翅类幼虫(Diptera(L))、螨类(Acarina)和弹尾类(Collembola);绿地中的优势类群为线蚓类(Enchytraeidae)和弹尾类(Collembola)。绿地中的优势类群为农田和绿地中的Simpson,优势度指数除12月外均高于废弃地,与Pielou均匀性指数相反,但Shannon-Wiener多样性指数规律不明显。土壤动物的数量和种类在10月份最多,随天气转冷而减少,绿地和废弃地中土壤动物个体数于次年3月份逐渐增多,农田中的于次年1月逐渐增多。表聚性显著,Ⅰ层(0～5cm)最多,Ⅱ(5～10cm)、Ⅲ(10～15cm)两层差异不大。     

热振森林大型土壤动物群落特征及其影响因素

为了解西藏拉萨市林周县热振国家森林公园不同海拔大型土壤动物群落的空间分布特征及其与环境因子的关系,于2021年7月(夏季)根据其地理特征设置了三个不同海拔共9个样地.采用手捡法对大型土壤动物进行收集,并将其保存在75%酒精的收集管中,同时测定相应的环境因子.共捕获大型土壤动物1427个,经形态学鉴定隶属于2门5纲15目21科,其中优势类群为姬马陆科(Julidae)和蚁科(Formicidae),占总捕获量的66.0%.常见类群共10类,占总捕获量的31.3%;稀有类群占总捕获量的2.7%.热振国家森林公园大型土壤动物的类群、Shannon多样性指数、均匀度指数和优势度指数在三个不同海拔之间无显著性差异(P>0.05).大型土壤动物群落Jaccard相似性系数位于0.15~0.77.Pearson相关性结果显示,大型土壤动物个体数与海拔呈极显著负相关(P<0.01),与土壤温度和pH呈显著正相关(P<0.05);冗余分析显示,排序轴1和轴2共同解释了的类群组成变化的55.0%,全磷(TP)和有效磷(AP)为显著性解释变量,对大型土壤动物群落的解释率分别为29.6%和18.5%,是影响大型土壤动物群落的主要环境因子.     

上海宝钢不同功能区土壤动物的动态监测研究

对上海宝钢厂区不同季节、不同区域土层中土壤动物群落组成、垂直分布、季节变化和多样性进行了调查分析,结果表明:春季土壤动物类群和数量相对较少;办公区的土壤动物相对较少;垂直分布特点为0~5 cm>5~10 cm>10~15 cm;螨类和弹尾目是优势类群,螨类所占的比例严重影响着群落的多样性.     

Characteristics of microfauna and their relationships with the performance of an activated sludge plant in China

The occurrence and abundance of the microfauna groups were compared with the physico-chemical and operational parameters of the Baoding Lugang Sewage Treatment Plant in China. Attached and crawling ciliates were the dominant groups of ciliates. Crawling ciliates and testate amoebae showed a strong association with effluent BOD5 (biochemical oxygen demand). Therefore, these two groups are likely to be useful bioindicators since their number decreased as the process produced poor quality effluent. Testate amoebae also had significant negative correlations with effluent TN (total nitrogen), NH4 -N, SS (suspended solids) and SVI (sludge volumetric index), which means that this group of ciliates may be indicators of good performance of the activated sludge system. Carnivorous ciliates and flagellates had significant positive correlations with SVI, suggesting that these two groups may be indicators of bad settlement conditions of sludge. As identification of the microfauna species is difficult and time-consuming, we recommend using microfauna functional groups to evaluate the performance of the activated sludge system.     

Systematic analysis of microfauna indicator values for treatment performance in a full-scale municipal wastewater treatment plant

The indicator values of microfauna functional groups and species for treatment performancewere systematically evaluated based on the continuous monitoring of the entire microfauna communities including both protozoa and metazoa over a period of 14 months, in two parallel full-scale municipalwastewater treatment systems in a plant in Beijing, China. A total of 57 species of ciliates, 14 species (units) of amoebae, 14 species (units) of flagellates and4 classes of small metazoawere identified,with Arcella hemisphaerica, Vorticella striata, Vorticella convallaria, Epistylis plicatilis and small flagellates (e.g. Bodo spp.) as thedominant protozoa, and rotifers as thedominant metazoa. The abundance of the sessile ciliateswas correlatedwith the removals of BOD 5 (Pearson’s r = 0.410, p < 0.05) and COD Cr (r = 0.397, p < 0.05)while the testate amoebaewas significantly positively related to nitrification (r = 0.523, p < 0.01). At the same time, some other associationswere also identified: the abundances of the large flagellates (r = 0.447, p < 0.01), the metazoa (r = 0.718, p < 0.01) and species Aspidisca sulcata (r = 0.337, p < 0.05)were positively related to nitrification; the abundance of Aspidisca costatawas correlated to the TN (total nitrogen) removal (r = -0.374, p < 0.05 ); the abundances of the sessile species Carchesium polypinum (r = 0.458, p < 0.01) and E. plicatilis (r = 0.377, p < 0.05)were correlatedwith the removal of suspended solids.     

MBR活性污泥培养驯化过程中生物多样性研究

以MBR反应器启动调试阶段的活性污泥为主要研究对象,系统考察了传统活性污泥法(Conventional activated sludge,CAS)污泥接种至MBR反应器内污泥培养驯化过程中生物多样性情况及微生物群落结构的演变规律.同时,在传统污水污泥检测指标的基础上,对各阶段污泥中总细菌基因组DNA进行提取,应用PCR-DGGE分子生物学技术获得了相应的凝胶电泳图谱并进一步分析了菌群间的相似性.结果表明,以CAS污泥为接种污泥在MBR反应器内培养驯化过程中微生物的多样性变化突出,细菌群落结构演替明显,不同阶段菌群间的相似性说明了各阶段菌群的演变关系:污泥培养驯化是一个逐步有序的过程,微生物随反应器内不同时期及环境的变化而调整,逐渐演变成适应MBR工艺的群落结构.     

厌氧污泥颗粒化中微生态形成过程表征

采用荧光原位杂交（FISH）和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术,表征了厌氧污泥颗粒化过程中微生物种群多样性及群落相似性的变化,解析了关键微生物中产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌及产甲烷菌的动态演替,初步探讨了颗粒污泥微生态群落的形成过程.结果表明,正常启动的厌氧反应器中,颗粒污泥生长周期超过180 d...     

于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.      

黄河三角洲土壤古菌群落结构对盐生植被演替的响应

采用高通量测序技术,探究黄河三角洲光板地和4种典型盐生植被类型（翅碱蓬、獐茅、白茅和罗布麻）下土壤古菌群落组成和数量分布特征,揭示其对盐生植被演替的响应.结果表明,植被覆盖有利于降低土壤盐化程度、增加土壤营养物质含量,土壤速效磷随盐生植被在光板地-重盐土壤（翅碱蓬、獐茅）-轻盐土壤（白茅、罗布麻）中的正向演替有不断升高的趋势.5种覆被类型下土壤古菌在种群组成上差异明显,无植被覆盖的光板地具有最高的古菌群落多样性和丰富度,广古菌门为优势菌群.土壤古菌群落结构与盐生植被演替顺序不具有严格的一致性：当植被处于相同演替阶段时,土壤古菌群落结构不具明显的相似性;在不同演替阶段时,土壤古菌群落结构也未均表现出更大的差异性.随着盐生植被正向演替,土壤温度、电导率（含盐量）对土壤古菌群落结构多样性起促进作用,土壤全氮、碱解氮、有机质起抑制作用.