伊乐藻-氮循环菌联用对太湖梅梁湾水体脱氮的研究

从太湖梅梁湾采集无扰动泥芯样,分别添加伊乐藻、固定化氮循环菌,模拟生态修复并探讨其机制.采用同位素配对技术测定了伊乐藻-氮循环菌技术对反硝化速率的影响.结果表明,伊乐藻与氮循环菌联合作用的试验柱的反硝化速率(以N计)最高,为104.64μmol·(m2·h)-1,与裸泥试验柱相比增加了150%.采用实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR)对沉积物中反硝化菌功能基因nirS、nirK和nosZ进行定量研究,结果显示,反硝化菌的功能基因nirS和nosZ比对照裸泥组高出1～2个数量级,表明较高的微生物量促进了反硝化脱氮的能力.室内模拟实验还表明,沉水植物提高了耦合硝化反硝化的作用,氮循环菌提高了非耦合硝化反硝化的作用,沉水植物与微生物的联合作用提高了沉积物的总反硝化速率,促进了湖泊水体氮素的脱除,起到了净化作用.     

高原盐化湖泊沉积物氮代谢特征解析

为探索盐碱湖泊微生物群在高盐胁迫下的适应策略,以地处内蒙湖区的岱海沉积物为研究对象,通过宏基因组测序技术揭示其氮代谢微生物的群落结构和功能特征,探究盐胁迫下环境因子对氮代谢功能的影响以及微生物群落构建的驱动机制.结果表明:岱海沉积物氮代谢以异化硝酸盐还原为主要途径,伴随固氮、硝化、反硝化、同化硝酸盐还原、全程氨氧化等5条途径.变形菌门(Proteobacteria)(56.31%～59.19%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(8.26%～12.89%)、放线菌门(Actinobacteria)(3.2%～6.4%)是丰度前三的优势菌门,较其他湖泊沉积物优势菌群未见明显差异,但在属水平特异性显著,硫杆菌属(Thiobacillus)(9.8%～15.22%)、未辨别的γ-变形菌纲(unclassified＿c＿Gammaproteobacteria)(3.49%～4.02%)、硫碱弧菌属(Thioalkalivibrio)(2.69%～3.31%)是参与氮代谢优势菌属.盐度、总氮、总磷及pH值是影响基因丰度的主要环境因子.氮代谢微生物群落构建由确定性过程驱动,在环境过滤作用下6个路...     

微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响

微塑料普遍存在于河口、海岸和深海沉积物中,能直接或间接地对沉积环境中细菌和真菌群落产生影响.为探究微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响,通过向沉积物中分别添加不同丰度(2%、 5%、 10%)和类型(PE、 PVC)的微塑料颗粒,进行30 d的微塑料污染模拟实验,分析不同微塑料处理中微生物群落结构和多样性差异.结果表明,微塑料对菌群多样性无显著影响,但能降低群落丰富度,且添加PE和10%PVC下降最显著;添加微塑料使放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门等相对丰度上升,后壁菌门相对丰度显著下降;伯克霍尔德氏菌科和假单胞菌科等涉及氮循环的菌群在添加PE以及2%和10%PVC后相对丰度显著增加,而鞘氨醇单胞菌科等与多种有害污染物生物降解作用有关菌群的相对丰度明显下降;KEGG代谢通路预测显示,添加PE和较高丰度(5%、 10%)PVC使菌群膜转运蛋白、细胞运动和外源物质生物降解等功能显著改善,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等功能受到抑制.研究可为微塑料污染对沉积物养分转化和外源污染物降解的影响研究提供理论基础.     

天然红土与苦草联合控制沉积物中磷释放

运用天然红土和苦草（RS+VS）的原位联合修复技术,探究单一及联合修复对污染底泥磷去除的影响.结果表明,RS与VS联合对沉积物P的去除能力高于两者单一修复,在37d的批量实验中,覆盖RS+VS组沉积物释放到上覆水中的磷被抑制了91%,与无覆盖RS+VS组的底泥释放磷相比,上覆水中溶解态活性磷（SRP）从1.41mg/L降至0.12mg/L.RS+VS联合修复对沉积物磷的固定作用显著,将不稳定的亚铁磷（Fe （II）-P）和铁铝结合磷（CDB-P）转变成惰性的钙磷（Ca-P）,沉积物中的Ca-P含量增加了51%,Fe （II）-P,CDB-P分别降低了1%和24%,有效降低了底泥磷释放到上覆水的风险.综上,RS+VS联合可以应用于处理富营养化水域的内部磷负荷,实现两者协同去除沉积物磷,同时RS和VS两者价廉且广泛分布可作为一种潜在高效益的磷酸盐吸附剂应用于实际工程中.     

城市河流沉积物微生物量分布和群落结构特征

沉积物微生物是河流生态系统物质循环及水体净化的驱动力.为了探讨城市河流不同河段沉积物微生物量分布和群落结构特征及其影响因素,采用PLFAs分析方法和高通量测序技术获得沉积物微生物量和群落结构指标,并利用冗余分析(RDA)和相关性分析等方法探究影响河流沉积物微生物量和群落结构的主要环境因素.结果表明:除上游样点C7外,沉积物细菌优势菌门均为变形菌门,次优势菌门为绿弯菌门,优势菌纲为β-变形菌纲,次优势菌纲为γ-变形菌纲;同一河段内沉积物微生物组成和细菌群落结构相似,而不同河段间沉积物微生物组成和细菌群落结构差异明显;下游沉积物细菌多样性和丰富度(香农指数均值10.20,Chao1指数均值3011.5)显著高于中游(香农指数均值9.50,Chao1指数均值2808.2)和上游(香农指数均值9.38,Chao1指数均值2681.2);沉积物微生物PLFAs总量和各菌群PLFAs含量均表现为中游沉积物中含量较高(PLFAs总量均值412.1 nmol·g~(-1)),而下游(PLFAs总量均值218.6 nmol·g~(-1))和上游(PLFAs总量均值215.1 nmol·g~(-1))沉积物中含量相对较低.分析和讨论结果表明,速效钾、pH、C/P、TC、C/N和铵态氮是影响不同河段沉积物细菌群落结构特征的主要环境因子,TC、TN、C/P和pH是影响沉积物细菌多样性的主要环境因子,而速效钾、C/P、TN、TC和pH是影响不同河段沉积物微生物量分布的主要环境因子.十五里河不同河段的沉积物微生物通过微生物量和群落结构特征反映不同河段环境状况,并发挥着水体净化和河流生态系统健康维持的功能.     

沉水植物对沉积物微生物群落结构影响:以洪泽湖湿地为例

应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法分析洪泽湖湿地典型沉水植物菹草群丛、蓖齿眼子菜群丛、菹-蓖混丛对其根系沉积物微生物群落结构的影响,以期了解沉水植物种类以及在不同生长时期对沉积物微生物群落结构的影响规律.结果表明,植物群丛根系沉积物PLFA总量在不同的时期发生了明显的变化,而同一时期的不同群丛PLFA总量差异不显著.沉积物微生物群落结构受沉水植物根系影响,菹草群丛中G~+/G~-(革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌)在3个不同生长时期比值为0.74、1.35、1.26,蓖齿眼子菜群丛G~+/G~-比值为0.89、0.98、1.49,菹-蓖混合群丛G~+/G~-比值为0.95、1.39、1.35,其G~+/G~-的变化和植物根系生长有密切关系.沉积物微生物群落结构受环境因子的影响,环境因子如T、p H、TOC、DO等与沉积物PLFA中特征磷脂存在相关性.     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

辽河四平段流域河流沉积物微生物群落多样性和结构分析

沉积物微生物群落在水生态系统的物质循环中发挥着关键的作用,群落结构组成的变化经常与环境的改变有关.以辽河四平段流域为研究区域,运用高通量测序结果对沉积物微生物群落的结构组成和多样性进行分析.结果表明,辽河四平段流域河流沉积物微生物群落α多样性以北河支流最高,干流次之,南河支流最低;β多样性表现为干流、北河支流和南河支流的微生物群落的相似性较低,差异性较大.变形菌门是该流域微生物群落门水平上丰度最高的优势菌门,并且与其他东北地区的河流类似,该流域河流沉积物中的厚壁菌门含量较低;γ-变形菌纲是该流域河流沉积物微生物群落占比最高的菌纲,但是β-变形菌纲在该流域丰度很低;而属于β-变形菌纲Ellin6067菌属在该流域分布很广.环境因子例如沉积物重金属和水体理化性质也会对微生物群落的多样性和种群结构产生多种影响.结果为实现修复辽河四平段流域河流的水体污染工作提供了理论依据.     

西藏尼洋河沉积物中微生物群落结构特征分析

尼洋河是雅鲁藏布江的重要支流,是西藏工布和林芝地区的重要水源地.本研究分析了尼洋河水体理化指标、 12种金属含量和沉积物微生物群落结构特征.结果表明, 2017年和2018年沉积物微生物群落在门水平的结构基本相同,属水平结构相似.变形菌门是尼洋河沉积物的第一优势菌门,其他优势菌门有拟杆菌门、酸杆菌门和放线菌门等;属水平上黄杆菌属丰度较高,气单胞菌属等条件致病菌菌属可被检出;聚类分析发现尼洋河沉积物微生物群落在空间上存在一定的差异性,上游、中游和下游不同河段微生物群落之间差异显著,电站库区沉积物微生物群落具有特异性.相关性分析表明,温度、溶解氧、电导率和铬、锌、锶和钡等金属含量与尼洋河沉积物门水平特定微生物丰度存在显著相关关系.冗余分析表明,总氮、总磷、溶解氧、铬、锶、钡和锰等是尼洋河沉积物中微生物群落结构的主要影响因子.本研究结果可为认识尼洋河沉积物中微生物群落的时空变化特征,识别环境影响因子提供了数据支撑.     

典型城市内河菌群组成与氮循环功能垂向分布及溯源分析

微生物在城市河流氮循环中发挥重要作用.由于河流的三维流动性,有必要明晰河流微生物组成和氮循环功能的垂向分布以及水动力因子对微生物来源和群落构建的影响.基于16S rRNA高通量测序技术,研究了北运河北京通州段水体和沉积物的细菌群落组成和氮循环功能,解析了环境要素和水动力因子对群落结构的影响,并对河流细菌进行了溯源.结果表明,沉积物细菌α多样性显著高于水体;从组成上来看,变形菌门(Proteobacteria)丰度最高,在水体和沉积物中的相对丰度分别为54.72%和32.36%. PICRUSt2功能解析表明,北运河有丰富的氮代谢功能,共获得47个氮代谢基因.水体和沉积物表现出相似的功能分布：反硝化作用、氮的同化和异化还原作用相关基因丰度较高,生物固氮和硝化作用相对较低.溯源分析表明,水体细菌来自上游、两岸和沉积物的比例分别为60.05%、37.93%和1.05%,而沉积物细菌来自上游、两岸和上覆水的比例分别为50.16%、45.55%和1.55%,细菌主要通过纵向和横向运移影响当地微生物群落的组成.环境因子、水动力因子和两者相互作用对水体细菌群落变化的解释率分别为44.22%、3.21...     

沉水植物腐解对水体水质的影响

在玻璃温室大棚内,模拟太湖的水、土、植物情况,研究了苦草在衰亡腐解过程中营养盐的释放规律以及对水体水质的影响,并初步探讨了其影响机理. 在初始生物量为689g/m2的条件下,苦草衰亡与腐烂分解对水体水质的影响呈2个阶段. 第1阶段为10月—翌年2月寒冷的秋、冬季节,表现为降解释放过程,但这一过程向水体及底泥中释放的碳、氮、磷较少,大部分碳、氮、磷仍保留在苦草残体中,水体pH及ρ(DO)也没有明显的变化. 第2阶段为3—4月天气回暖后,苦草残体的腐解速率急剧加快,向水体及底泥释放大量营养盐;3月水体TOC、TN、TP总量较2月分别增长了216.64%、60.96%、144.40%,底泥中TOC、TN、TP总量分别增长了31.20%、9.41%、19.99%;pH增长了6.27%,ρ(DO)降低了91.5%. 沉水植物腐解过程中各营养盐的赋存形态不断发生转化,并在水-底泥-植物三者间进行迁移.      

聚硫酸铁强化混凝除锑(V)作用机制探讨

以聚硫酸铁(PFS)为絮凝剂,考察强化混凝去除饮用水源水中五价锑(Sb(V))时原水pH值、PFS投量、共存阴离子(HCO3－和PO43－)及腐殖酸(HA)等对其去除效果影响及作用机制.结果表明,原水pH值对强化混凝过程Sb(V)存在形态及PFS的水解产物有重要影响,表现为较低pH值和较高PFS投量均有利于提高Sb(V)的去除率;由于竞争吸附作用的存在,共存阴离子与HA均对Sb(V)的混凝去除产生负面效应.此外, PFS除Sb(V)过程较为符合准二级动力学模型.     

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.     

Spatial variations of macrozoobenthos and sediment nutrients in Lake Yangcheng: Emphasis on effect of pen culture of Chinese mitten crab

We determined the effect of Chinese mitten crab (CMC) pen culture on the quantified spatial distribution of the macrozoobenthic community and sediment nutrients in Lake Yangcheng. Redundancy analysis indicated that water temperature, macrophyte occurrence, sediment type, and crab culture were the main environmental factors that influence the spatiotemporal macrozoobenthic distribution. Macrozoobenthic assemblages in the lake were characterized by eutrophic indicator species. In the most polluted estuaries, the abundance and diversity indices of the whole community and abundance of chironomids and oligochaetes were significantly depressed, and sediment carbon (C) and phosphorus (P) were significantly enhanced compared with those in the western, middle (MB), and eastern basin (EB). Crab culture in this lake had significant effects on the species composition of the macrozoobenthic community in one of three CMC culture pens (CP), and generally depressed the abundance of most chironomid and oligochaete species. Significantly increased diversity, evenness, sediment carbon and nitrogen content, and sediment C:P ratio in the CP were found compared with those in the three basins. However, no conspicuous difference in sediment P content between the CP and the two basins of MB and EB was detected. Our results showed that the enhanced diversity and evenness of macrozoobenthos might be associated with the joint effect of macrophyte planting and crab predation, and macrophyte planting may modify the effects of CMC culture by leading to disproportional accumulation of C and N in the sediment relative to P in the CP of the lake.     

Particle size distribution and removal by a chemical-biological flocculation process

The particle characterization from the influent and effluent of a chemical-biological flocculation （CBF） process was studied with a laser diffraction device. Water samples from a chemically enhanced primary treatment （CEPT） process and a primary sediment tank process were also analyzed for comparison. The results showed that CBF process was not only effective for both the big size particles and small size particles removal, but also the best particle removal process in the three processes. The results also indicated that CBF process was superior to CEPT process in the heavy metals removal. The high and non-selective removal for heavy metals might be closely related to its strong ability to eliminate small particles. Samples from different locations in CBF reactors showed that small particles were easier to aggregate into big ones and those disrupted flocs could properly flocculate again along CBF reactor because of the biological flocculation.     

苦草与铜绿微囊藻的相互化感作用

在排除细菌作用和营养竞争的实验室条件下,对苦草和铜绿微囊藻进行混合培养和分开培养,探讨了苦草和铜绿微囊藻的相互化感作用.结果表明,苦草的存在对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制;铜绿微囊藻对苦草生长的抑制,必须与藻对苦草的遮光作用相结合才能完成.藻的丙二醛(MDA)积累和藻叶绿素a含量降低表明,苦草释放的化感物质可能造成了铜绿微囊藻细胞内活性氧的增多,影响了正常的光合作用,导致藻细胞死亡.铜绿微囊藻则是通过减弱光照和减少苦草叶绿素a含量,导致苦草生物量减少.     

纳米氧化铜颗粒和环丙沙星对好氧颗粒污泥的协同胁迫效应

纳米颗粒和抗生素在污水处理厂中的共同存在可产生综合毒性.选择纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)和环丙沙星(CIP)作为纳米颗粒和抗生素的代表性物质,探究了CuO NPs和CIP共存胁迫对好氧颗粒污泥(AGS)系统的运行性能、污泥特性和微生物群落的长期影响.结果表明:CuO NPs单独胁迫使脱氮性能轻微提高,对碳和磷的去除性能轻微下降.CIP单独胁迫显著抑制了碳、氮和磷的去除性能.CuO NPs和CIP共存时对碳、氮和磷去除表现出明显的协同抑制效应.CuO NPs和CIP共存胁迫使细胞膜完整性下降,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增多,胞外聚合物(EPS)分泌增强,且溶解性EPS(S-EPS)的官能团发生显著变化.CuO NPs和CIP共存胁迫改变了微生物群落结构,对生物多样性具有显著的协同抑制效应,对微生物具有较强的毒性作用.     

聚烃基烷酸转化对强化生物除磷影响研究

通过丙酸和乙酸C-mol比为0.5和2的合成废水驯化微生物的SBR反应器(SBR1和SBR2)批式实验,研究了强化生物除磷系统中聚烃基丁酸(PHB)和聚烃基戊酸(PHV)的转化对磷吸收/释放及去除率的影响.结果显示,磷的释放/吸收和去除率与PHB和PHV的转化有很好的相关性(R²>0.90).回归系数表明,特定废水驯化的污泥,磷的吸收和释放主要受PHB转化的影响,但磷的去除率却主要依赖于PHV的合成与降解;对于不同比例丙酸/乙酸废水驯化污泥,SBR2比SBR1污泥的PHB合成和降解能力增强,PHV合成和降解能力减小,生物除磷效果平均增加16.69%.因此,进水丙酸/乙酸比例及驯化影响聚磷微生物的PHB/PHV转化量,进而影响对磷的吸收/释放和除磷效果,PHB与PHV的转化量应作为生物除磷系统的关键调控因素考虑.     

Preparation of cross-linked magnetic chitosan with quaternary ammonium and its application for Cr(VI) and P(V) removal

Pollutants that exist in anionic species are issues of concern in water treatment. Compared to cationic pollutants, the removal of anionic pollutants by adsorption is more difficult because most adsorbents carry predominantly negative charges in neutral and alkaline environments. In this study, a cross-linked chitosan derivative with quaternary ammonium and magnetic properties（QM-chitosan） was prepared and employed to remove chromium（VI） and phosphorus（V）（Cr（VI） and P（V）） from aqueous environments. The QM-chitosan was characterized by Fourier transform infrared spectrometry（FT-IR）,thermogravimetric analysis（TGA）, energy dispersive X-ray（SEM-EDX） and zeta potential.Batch experiments show that QM-chitosan can effectively remove Cr（VI） and P（V）, and the main mechanism was believed to be electrostatic interaction. A pseudosecond-order model was fitted to describe the kinetic processes of Cr（VI） and P（V） removal. The adsorption isotherms of both Cr（VI） and P（V） on the QM-chitosan were well fitted by the Langmuir isotherm equation. The saturated adsorption capacity of P（V）（2.783 mmol/g） was found to be higher than that of Cr（VI）（2.323 mmol/g）, resulting from the size of the H2PO-4ions being smaller than that of the HCr O-4ions. However, the theoretical calculation and experimental results showed that QM-chitosan had a stronger affinity for Cr（VI） than P（V）. The adsorption–desorption of the QM-chitosan was evaluated, and high regeneration rates were demonstrated.