城市污水处理厂生成的微生物气溶胶的污染特性

为探明城市污水厂生成的微生物气溶胶的污染特性,于2011年6～7月利用Andersen六级撞击式采样器对西安市第三污水处理厂不同污水处理单元的微生物气溶胶进行现场采样,利用平皿培养和菌落计数法检测分析了细菌、真菌和放线菌这3类微生物气溶胶的浓度、粒径分布和中值直径.结果表明,污水处理厂污泥脱水车间的细菌和放线菌气溶胶浓度最高,分别为7 866 CFU.m-3±960 CFU.m-3和2 139 CFU.m-3±227 CFU.m-3,而真菌气溶胶浓度最高出现在氧化沟,为2 156 CFU.m-3±119 CFU.m-3.细菌、真菌和放线菌气溶胶粒径分布均呈偏态型,其中细菌和真菌的粒径分布峰值出现在2.1～3.3μm范围,而放线菌气溶胶粒径分布峰值出现在1.1～2.1μm范围.总体上,污水厂中细菌气溶胶中值直径>真菌气溶胶中值直径>放线菌气溶胶中值直径.另外,微生物气溶胶的空间变化特征表现为粒径大的微生物气溶胶浓度减少率大.3类微生物气溶胶浓度减少率的变化程度从大到小依次为细菌>真菌>放线菌.     

西安市不同天气下可培养微生物气溶胶浓度变化特征

为探明天气状况对可培养微生物气溶胶分布特性的影响,于2014年8月-2015年7月利用Anderson六级空气微生物采样器对西安市微生物气溶胶进行采样,通过培养法检测分析了可培养细菌和真菌气溶胶在1 a的月际与季节性浓度变化特征,重点研究了不同天气状况下气溶胶的浓度与粒径分布.结果表明:西安市可培养细菌和真菌气溶胶月均浓度均在10月最高,分别为（1 004.81±546.14）和（765.54±544.36）CFU/m3.可培养细菌和真菌气溶胶的季节平均浓度均在夏季最低,分别为（361.96±56.96）和（280.33±74.43）CFU/m3;不同天气条件下气溶胶的浓度变化为晴天 < 雨天 < 阴云天 < 霾天.可培养细菌气溶胶在晴天、阴云天、雨天和霾天粒径分布的峰值分别出现在3.3~4.7、4.7~7.0、3.3~4.7、3.3~4.7 μm区间上,表现为明显的单峰分布;而可培养真菌气溶胶的粒径分布在非霾天则无显著性差异（P>0.05）.不同天气状况下可呼吸微生物气溶胶均超过总微生物气溶胶的60%.各天气状况下可培养细菌气溶胶的几何中值直径大于真菌气溶胶.      

西安市秋冬季不同空气质量下可培养微生物气溶胶浓度和粒径分布

利用Anderson空气微生物采样器对西安市2014年9月~2015年1月间可培养微生物气溶胶进行采样、培养,分析不同空气质量下其浓度与粒径变化特征,并对其与颗粒污染物(PM_(2.5)、PM_(10))、气象参数(温度、相对湿度)和其它气态污染物(NO_2、SO_2、O_3)进行主成分+多元线性回归分析.结果显示,可培养细菌和真菌气溶胶浓度范围分别为97~1 909CFU·m~(-3),92~1 737 CFU·m~(-3).随空气污染程度加深,两种微生物气溶胶浓度均呈现增加趋势;细菌气溶胶粒径分布向粗颗粒偏移;而真菌气溶胶在低污染时呈正态分布,高污染时粒径峰值向细颗粒偏移.主成分分析结果显示,可培养微生物气溶胶主要与灰霾、太阳辐射和相对湿度有关.多元线性回归结果表明,细菌气溶胶与灰霾呈显著正相关(P0.05),与太阳辐射呈不显著负相关,与湿度呈不显著正相关;真菌气溶胶与灰霾、太阳辐射和相对湿度均呈不显著正相关.研究结果可以为评估微生物气溶胶所引起的环境与健康效应提供基础数据.     

梅雨期大学宿舍室内生物气溶胶浓度及粒径分布

大学宿舍室内生物气溶胶可通过空气传播,可能会危害学生身体健康.本研究调查了梅雨期大学宿舍室内生物气溶胶浓度和粒径分布特点,对其同空气颗粒物浓度、环境温度和湿度的Spearman相关性进行了研究,分析了学生活动对宿舍室内气溶胶的影响.结果表明,学生宿舍室内的细菌和真菌气溶胶平均浓度分别为(2 133±1 617)CFU·m~(-3)和(3 111±2 202)CFU·m~(-3),真菌气溶胶的浓度明显高于细菌.学生宿舍室内的PM1、PM_(2.5)、PM10与细菌气溶胶浓度呈负相关,与真菌气溶胶浓度呈显著负相关;PM_(2.5)与可吸入细菌气溶胶呈正相关,PM_(10)与可吸入真菌气溶胶呈正相关;环境温度与细菌和真菌气溶胶浓度呈正相关,环境相对湿度与细菌和真菌气溶胶浓度呈负相关.在下午,宿舍室内真菌气溶胶浓度显著增加,上午和下午生物气溶胶的粒径分布有差异.本研究结果将为评价高校学生宿舍室内空气质量提供基础数据.     

青岛近海不同天气下生物气溶胶中细菌浓度及存活率分布特征

细菌是大气生物气溶胶中最丰富、分布最广的微生物.利用FA-1撞击式生物采样器连续采集了2020年9月至2021年8月青岛近海大气生物气溶胶分级样品,并利用BacLight^TM试剂染色-荧光显微镜计数方法测定了死/活细菌浓度,分析其浓度与粒径的季节分布特征,并研究了雾、霾和沙尘等特殊天气对细菌浓度及粒径分布的影响.结果表明,采样期间青岛近海生物气溶胶中细菌浓度为(1.06±0.68)×10⁵ cells·m^-3,其中活细菌和死细菌浓度分别为(8.20±4.88)×10³ cells·m^-3和(9.74±6.72)×10⁴ cells·m^-3.细菌浓度分布具有季节差异,死细菌浓度春季、冬季最高,夏季最低;活细菌浓度则变现为春季最高,夏季和秋季较低,冬季最低.生物气溶胶中细菌浓度随月份存在变化,死细菌月均浓度最高值和最低值分别出现在2021年春季3月和夏季6月,而活细菌月均浓度最高值则出现在2021年春季5月,最低值在2020年冬季12月....     

北京市居家空气微生物污染特征

在北京市选取31户有1岁至10岁儿童的家庭进行空气微生物取样,系统研究了室内家庭空气微生物污染特征.结果表明,北京市居家环境空气微生物总浓度变化范围为269～13066 CFU·m-3,均值为2658 CFU· m-3,空气细菌浓度变化范围为47 ～ 12341 CFU·m-3,均值为1821 CFU·m-3,空气真菌浓度变化范围为62～3498 CFU·m-3,均值为837 CFU·m-3.空气细菌和真菌浓度百分比分别为61.0％和39.0％,细菌浓度明显高于真菌浓度.居家环境优势细菌属依次为微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和库克菌属(Kocuria),4属细菌百分比约占63.1％ ～70.9％,优势真菌属为青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)、链格孢属(Alternaria)和茎点霉属(Phoma),分别约占总数的36.0％、17.8％、9.3％、5.3％和3.6％.文中最后针对北京市居家环境空气微生物污染的现状及其来源,从宠物饲养、空调清理、室内外优良环境的保持及垃圾处理、室内花卉种植等方面提出了治理建议.     

青岛近海生物气溶胶中总微生物的分布特征

为了解生物气溶胶中总微生物浓度的月季分布和粒径分布特征,于2016年9月～2017年7月期间在青岛近海连续采集了大气生物气溶胶分级样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了生物气溶胶中总微生物浓度.结果表明,采样期间青岛近海生物气溶胶中总微生物浓度范围为1. 86×10~5～2. 54×10~6cells·m~(-3),平均值为(6. 84±4. 83)×10~5cells·m~(-3).大气中总微生物浓度的季节变化为春季和冬季较高,夏季较低,秋季最低,统计分析显示秋季和春季、夏季大气中总微生物浓度具有明显的季节变化差异(P 0. 05).生物气溶胶中总微生物月均浓度在2. 65×10~5～1. 12×10~6cells·m~(-3)之间,最高值出现在2017年2月,最低值出现在2016年9月. 2015～2017年青岛秋冬季大气中总微生物浓度一日中变化较大,但并未呈现出明显的日变化规律(P 0. 05).生物气溶胶中总微生物的粒径分布呈现偏态分布, 7. 0μm粒径所占比例最高,可达20. 5%～27. 3%;粒径分布随月份不同而有变化,呈现双峰分布和偏态分布两类.相关性分析显示,总微生物浓度与AQI、CO、PM_(2.5)和PM_(10)等因子呈显著正相关(P 0. 05),与温度、风速和风向等气象因素以及NO_2、SO_2和O_3等因子无显著相关(P 0. 05).多元线性回归模拟结果显示,生物气溶胶总微生物浓度中20. 6%的变化与相对湿度和PM_(2.5)相关.     

封场后垃圾填埋场的生物气溶胶浓度及粒径分布

以湖北省黄石市某封场的垃圾填埋场为研究对象,研究不同功能区的生物气溶胶浓度及粒径分布特点。结果表明,封场填埋区的细菌气溶胶和真菌气溶胶平均浓度分别为429和71 CFU/m~3,渗滤液处理区的细菌气溶胶和真菌气溶胶平均浓度分别为754和31 CFU/m~3。各个采样点的细菌气溶胶的浓度均高于真菌。封场填埋区的细菌气溶胶多样性低于渗滤液处理区。粒径分析表明,封场填埋区和渗滤液处理区可吸入的生物气溶胶所占比例较高。该研究结果将为评价封场填埋场的空气质量提供基础数据。     

西安市秋季灰霾天气微生物气溶胶的特性研究

为探明西安市秋季灰霾天气条件下微生物气溶胶的特性,于2014年10月7日到23日两次灰霾过程期间,在西安市长安大学站点,采用Andersen六级撞击式空气采样器对细菌与真菌气溶胶进行采样,并对其浓度、粒径、种属分布及其与气象因素的相关关系进行详细分析.结果表明,在灰霾天期间,可培养细菌与真菌气溶胶的浓度水平分别为1102~1737 CFU·m-~3和1466~1704 CFU·m-~3,不仅远高于非灰霾天微生物气溶胶的浓度值,也超过了中国科学院推荐的标准值.在非灰霾天气条件下,空气中大部分可培养细菌气溶胶(79.7%)与真菌气溶胶(74.6%)均分布在粗颗粒范围(2.1μm),它们的中位径(NMD)分别为(2.32±0.12)μm、(2.48±0.24)μm;而在灰霾天气条件下,可培养细菌气溶胶与真菌气溶胶的中位径分别为(1.96±0.29)μm和(2.44±0.23)μm.此外,在灰霾天期间,空气中优势细菌除了葡萄球菌属(Micrococcus)与微球菌属(Staphylococcus)外,还鉴定出了非霾天没有检测出的致病菌种奈瑟氏菌属(Neisseria);而真菌在灰霾天时,除了曲霉属(Aspergillus)检出频率大幅提高外,还出现了非霾天未鉴定出的致病菌属拟青霉属(Paecilomyces)与头孢霉属(Cephalosporium).研究表明,相比于非灰霾天气,灰霾天气下有更高的微生物气溶胶暴露风险.研究结果可以为评估灰霾暴发时微生物气溶胶引起的环境与健康效应提供基础数据.     

应用PLFA法分析氮沉降对缙云山马尾松林土壤微生物群落结构的影响

氮沉降虽可提升林地生产力却会给环境造成压力,而土壤微生物对环境变化敏感.通过野外模拟试验,探讨不同氮沉降量对马尾松土壤微生物群落的影响,探索该区域马尾松土壤微生物群落与土壤温湿度、氮沉降浓度的关系,为深入研究氮沉降对马尾松林土壤生态系统的影响提供参考.2014年5月~2015年6月在缙云山马尾松林设置3个氮添加水平和一个无氮添加的对照处理:低氮[N20,20 g·(m~2·a)~(-1)]、中氮[N40,40 g·(m~2·a)~(-1)]、高氮[N60,60 g·(m~2·a)~(-1)]和对照[N0,0g·(m~2·a)~(-1)],采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(automated soil CO_2 exchange station,UK)自动土壤呼吸监测系统分别对土壤微生物群落结构、土壤温度和土壤湿度进行分析测定.结果表明:1季节变化对土壤细菌、真菌、放线菌及总PLFA量有显著影响(P0.05),各类型均在春季最高,冬季最低.在不同季节,土壤微生物量对氮沉降的响应趋势不同,总体而言,春季和秋季氮沉降抑制了土壤微生物量,夏季和冬季氮沉降促进了土壤微生物量.2氮沉降对土壤微生物群落结构有显著影响(P0.05),在春季和夏季,低、中氮沉降使土壤微生物丰富度指数和多样性降低,使均匀度指数升高;在秋季和冬季,低氮和中氮则使丰富度指数、多样性指数及均匀度指数升高.高氮沉降使4个季节土壤微生物丰富度指数、多样性指数和均匀度指数降低.3相关性分析表明,氮沉降浓度与细菌呈极显著负相关(P0.01),与总PLFA呈显著负相关(P0.05);土壤温度与放线菌呈极显著负相关;土壤湿度与细菌和总PLFA呈极显著正相关.综上所述,缙云山马尾松林土壤微生物群落结构主要受土壤湿度和氮沉降的影响,受土壤温度影响较小.     

Molecular characterization of microbial communities in bioaerosols of a coal mine by 454 pyrosequencing and real-time PCR

Microbial diversity and abundance in bioaerosols of a coal mine were analyzed based on 454 pyrosequencing and real-time polymerase chain reaction(PCR). A total of 37,191 high quality sequences were obtained and could be classified into 531, 1730 and 448 operational taxonomic units respectively for archaea, bacteria and fungi at 97% sequence similarity. The Shannon diversity index for archaea, bacteria and fungi was respectively 4.71, 6.29 and 3.86, indicating a high diversity in coal mine bioaerosols. Crenarchaeota, Proteobacteria and Ascomycota were the dominant phyla for archaea, bacteria and fungi, respectively. The concentrations of total archaea, bacteria and fungi were 1.44 × 108, 1.02 × 108 and 9.60 × 104cells/m3, respectively.Methanotrophs observed in bioaerosols suggested possible methane oxidation in the coal mine. The identified potential pathogens to coal miners, such as Acinetobacter schindleri,Aeromonas cavernicola, Alternaria alternata, Aspergillus penicillioides, Cladosporium cladosporioides,and Penicillium brevicompactum were also observed. This was the first investigation of microbial diversity and abundance in coal mine bioaerosols. The investigation of microbial communities would be favorable in promoting the progress of methane control based on microbial technique and concern on coal miners’ health.     

石油污染物对海底微生物燃料电池性能的影响及加速降解效应

海底石油污染物在缺氧环境下导致其生物降解过程缓慢,对海洋环境造成长期危害.本文利用海底微生物燃料电池(BMFCs)原理,尝试通过电催化作用提高海底石油污染物的降解速率.对比测试了含油电池装置(BMFCs-A)与无油电池装置(BMFCs-B)的电化学性能,研究了石油污染物对电池性能的影响;比较了含油通路(BMFCs-A)和断路状态下(BMFCs-C)的石油降解率和细菌聚集量,分析了BMFCs对石油污染物降解的加速作用.结果表明,BMFCs-A和BMFCs-B阳极的交换电流密度分别为1.37×10-2A·m-2和1.50×10-3A·m-2,最大输出功率密度分别是105.79 m W·m-2和83.60 m W·m-2,BMFCs-A装置的抗极化能力增强,交换电流密度提高近9倍,最大输出功率密度提高1.27倍.BMFCs-A和BMFCs-C阳极表面的异养菌数量分别是(66±3.61)×107CFU·g-1和(7.3±2.08)×107CFU·g-1,细菌数量增加了8倍,高的异养菌数量导致石油降解加速进行,BMFCs的石油降解率是自然条件下的18.7倍.BMFCs在电化学性能提高的同时,加速石油污染物的降解.本文同时提出了一种海底微生物燃料电池对石油污染物加速降解的新模式.     

厌氧氨氧化反应器脱氮性能及细菌群落多样性分析

采用提高进水NH_4~+-N和NO_2~--N浓度的方式将上流式厌氧过滤床(UBF)反应器的容积负荷由0.52 kg·(m~3·d)~(-1)增大至2.75 kg·(m~3·d)~(-1),NH_4~+-N、NO_2~--N和TN的去除率也相应地分别从76.18%、53.47%、55.66%增大至94.04%、86.97%、82.96%.同时,采用Illumina高通量测序分析技术,对UBF厌氧氨氧化反应器内微生物的分布规律进行了研究.结果表明,反应器中的脱氮细菌较为丰富,其中变形菌门、浮霉菌门和硝化螺旋菌门分别占27.9%~39.9%、1.1%~26.4%和0.035%~0.188%.反应器运行过程中,反应器中的浮霉菌门Planctomycetes和变形菌门Proteobacteria分别由1.1%、27.9%增加至26.4%、39.9%.其中,浮霉菌门的丰度增大最为显著,其包含的Brocadiacea科达到了24.57%,成为优势菌群,Brocadiacea科主要包含Candidatus brocadia属.Alpha多样性指数和物种相对丰度聚类图分析表明反应器内微生物群落多样性逐渐减小,微生物群落结构产生了显著变化.     

氮沉降对缙云山柑橘林不同季节土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物积极参与生态系统的物质循环和转化.人类活动造成全球氮沉降量激增,引起土壤微生物群落结构和功能的改变,进而导致生态系统失衡.2014年6月—2015年5月在缙云山柑橘林建立野外模拟氮沉降试验样地,原位设置4个施肥水平:对照(N0,0 g·m~(-2)·a~(-1))(以N计,下同)、低氮(N20,20 g·m~(-2)·a~(-1)),中氮(N4 0,40 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(N60,60 g·m~(-2)·a~(-1)).施氮处理2 d后,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(Automated Soil CO_2Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统对土壤微生物群落结构、土壤温湿度进行测定.研究表明:(1)不同季节土壤微生物对氮沉降的响应各异,春季氮沉降抑制土壤微生物量,夏、秋、冬季N40处理提高了土壤微生物量,N20、N60表现为抑制土壤微生物量;氮沉降对土壤温度有显著影响,但对土壤湿度影响不明显(p0.05).(2)土壤微生物丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数在中氮沉降条件下达最大;Pielou均匀度指数则表现不一致,春季和夏季在中氮浓度下最大,秋季在高氮处理下最大,冬季则在低氮处理下最大.(3)土壤温度与放线菌呈显著负相关(p0.01);土壤湿度与细菌和总PLFA呈显著正相关(p0.01),与放线菌呈显著正相关(p0.05).综合分析表明,土壤微生物受土壤温度和含水量的共同影响,氮沉降降低了土壤微生物含量,此研究结果支持了氮沉降抑制土壤微生物的认识.     

补给水质与社会活动对白洋淀湿地微生物的影响特征

为了阐明白洋淀湿地补水水质与社会活动对湿地生物群落的影响,研究了淀区不同区域水体中细菌、真菌和古菌群落的变化特征.分别在淀区入口的府河（NBB）、人类社会活动频繁旅游区域（NBD）和居民生活养殖区域（NBX）以及村庄稀疏区域（NBN）采集样品,对样品的理化特征及生物群落进行研究.结果表明,在NBB水体中有机污染物COD浓度为12.35 mg·L^-1,总氮浓度为10.12 mg·L^-1,污染物浓度较高;NBD和NBX水体中污染物比NBB少.NBN水质较好,其COD和总氮浓度分别为6.9 mg·L^-1和1.82 mg·L^-1.NBB细菌种类较多,多样性指数为5.86,NBN最少为4.78.所有样品中优势细菌菌群均为变形菌门,该菌门在NBN样品中占细菌群落总数的68.8%.真菌在NBB中多样性指数仅为2.14,NBN真菌种类较多,多样性指数为3.23,在NBD和NBN出现壶菌门,分别占真菌总数的5.4%和9.8%,该菌群是难降解有机碳的主要分解者.在NBN中古菌多样性偏低,所有样品中泉古菌门（Crenarchaeota）为优势门类,在NBB、NBD、NBX和NBN样品中所占比例分别39.0%、51.9%、47.3%和30.1%,其次为盐杆菌门（Halobacterota）.白洋淀湿地水体富营养化及微生物群落变化的主要因素是外源污染与内源污染共同作用结果,外源污染与内源污染使水体中有机物与氮磷含量增加,微生物群落结构发生了明显改变.     

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.