输水情景下白洋淀好氧反硝化菌群落对溶解性有机物的响应

溶解性有机物（DOM）是影响微生物群落演变的重要因素,而生态输水是白洋淀的一个重要特征,为了探究输水情境下DOM对好氧反硝化菌的影响,本文结合水体DOM的组分解析和好氧反硝化高通量测序技术,进行了水体好氧反硝化菌对DOM的响应研究.结果显示,白洋淀水体DOM的相对浓度存在显著差异,河口区要低于内部区;DOM呈现出较强自生源特征,河口区具有更高的分子量和更强的腐殖化;平行因子法解析出3种类蛋白组分和1种类腐殖质组分,类蛋白组分占比达到35.64%~96.38%,与荧光区域积分得到类蛋白占主体的结果相一致.与此同时,该时期水体好氧反硝化菌主要属于变形菌门（Protebacterice）,主要包括Cupriavidus、Aeromonas、Thauera、Shewanella和Pseudomonas,与随机森林筛选出的指示物种相一致;网络分析得到35个网络关键节点,主要隶属于Thauera、Cupriavidus以及Unclassified_bacteria;冗余分析（RDA）显示类腐殖质物质是影响水体整体好氧反硝化菌群落组成的因子,类蛋白物质是影响指示物种群落和关键节点群落结构分布的重要因素.综上可知,水体溶解性有机物中类蛋白组分可以作为筛选适于生态输水期水体特征的耐低温高效好氧反硝化菌的碳源选择.     

雄安新区-白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落空间分布特征及驱动因素

为了定向精准地完成适于白洋淀低温期水体水质的好氧反硝化菌的筛选和分离,本文结合水质调查和好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了水体水质、微生物群落α多样性、β多样性分析以及微生物网络分析.结果表明,该时期白洋淀不同采样点的水体水质存在显著差异,入淀河口区的氮素最高;各采样点α多样性存在显著差异(P<0.05),藻苲淀(ZZD)和瀑河(BH)的菌群丰富度和多样性最低;与此同时,该时期水体的OTU主要属于变形菌门(Protebacteria)中的α-Proteobacteria纲、β-Proteobacteria纲和γ-Proteobacteria纲;韦恩图分析(Venn)表明各采样点水体好氧反硝化菌群组成存在明显差异;膨胀因子分析(VIF)和RDA分析显示,温度、溶解氧、氨氮、硝氮、溶解性总磷以及氧化还原电位是影响菌群组成的主要环境因子;网络分析表明,该时期微生物网络中物种间以共生关系为主;Mantel test分析得出温度、氧化还原电位、硝氮、氨氮、溶解性总磷以及铁锰是影响模块群落结构演变的关键环境因子.综上可知,基于好氧反硝化功能基因(napA)进行高通量测序来研...     

响应面优化好氧反硝化菌的硝化影响因子

异养硝化-好氧反硝化菌是一种新型生物脱氮菌,筛选出脱氮效率高的菌株并对其硝化条件进行优化具有重要意义。从实验室筛选出的异养脱氮菌XH02出发,通过生理生化及分子生物学方法对其鉴定,结果表明,高效脱氮菌株XH02与人苍白杆菌Ochrobactrum anthropi的ATCC 49188序列同源性最高,初步鉴定为人苍白杆菌;利用响应面法对温度、转速、碳氮比(C/N)和初始p H值4个异养硝化影响因子进行优化,得到在10%接种量下XH02菌最佳硝化条件,即温度34℃,转速125 r/min,C/N 7.5,初始pH 7.5;该条件下,在24 h时氨氮去除率可达82.4%。通过3次平行试验验证表明,在4个环境影响因子优化后的条件下,该菌对氨氮的去除率为82.2%,与预测值相对误差为0.3%,表明模型模拟效果良好。文章对具有异养硝化好氧反硝化功能的Ochrobactrum anthropi菌用于生物脱氮的工程实践提供参考。     

岗南水库沉积物好氧反硝化菌群落时空分布特征

为研究岗南水库沉积物中好氧反硝化菌群的时空分布特征,运用好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了α-多样性分析、微生物群落组成分析、微生物群落差异分析以及微生物网络分析.结果表明,α-多样性分析显示Chao1指数、Observed species指数和Shannon指数秋冬季均高于春夏季,即秋冬季采样点丰富...     

好氧反硝化芽孢杆菌筛选及其反硝化特性

从对虾养殖池塘中筛选出多株具有好氧反硝化性能的芽孢杆菌,其中芽孢杆菌YX-6能够在14 h内将ρ(亚硝酸盐氮)由10 mg/L降至0;ρ(DO)为5.2～5.8 mg/L时,该菌对亚硝酸盐氮的去除率接近100%.试验选取具有降氮功能的芽孢杆菌作为阳性对照菌,比较研究了芽孢杆菌YX-6在不同pH,温度,ρ(亚硝酸盐氮)和盐度时的好氧反硝化性能.结果表明,芽孢杆菌YX-6的好氧反硝化性能显著高于阳性对照菌(P<0.05).通过对芽孢杆菌YX-6的形态学观察、生理生化及16S rDNA分子鉴定,初步鉴定其为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)      

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

好氧反硝化菌的异养硝化性能研究

对五株不同菌属的好氧反硝化菌进行了异养硝化性能研究。实验结果表明,五株菌均能以柠檬酸三钠为碳源、硝酸盐为氮源进行好氧反硝化,以柠檬酸三钠为碳源、硫酸铵为氮源进行异养硝化。五株菌在pH为7.0的硝化能力测定培养基中培养五天后,有三株菌(戴尔福特菌Delftia tsuruhatensis,恶臭假单胞菌Pseudomonas putida,蜡状芽孢杆菌Bacilluscereus)的NH4+-N,COD去除率均>50%。培养期间,五株菌的NO2--N累积量较少,有必要从氮平衡的角度来衡量其硝化性能。其中,一株戴尔福特菌能利用有机氮源乙酰胺进行氨化作用,利用无机氮源硫酸铵进行硝化作用。     

NBIAS系统中的好氧反硝化

对NBIAS系统氮元素的变化进行跟踪测定，获得系统内各种含氮化合物的变化规律，并进一步核算反应前后系统内总氮的变化规律，证实了NBIAS系统内好氧反硝作用的存在。试验表明，好氧反硝化所脱除的氮占总氮脱除量的30％－40％左右，本文还对其产生机理作了初步探讨。     

景观水体中好氧反硝化菌的筛选及鉴定

好氧反硝化菌在景观水体的氮素循环方面发挥着重要的作用。为了获取本土菌种资源以用于景观水体治理,以小区景观水体水样和沉积物为研究对象,驯化并筛选出12株具备好氧反硝化潜能的菌株。复筛实验发现,在30℃,160 r/min转速的摇床中振荡培养48 h后,11株细菌总氮(TN)去除率在50%以上,其中4株存在亚硝态氮(NO-2-N)累积现象(浓度高于2 mg/L)。16 S rRNA基因序列同源性比对结果表明,12株好氧反硝化菌全部属于变形菌门(Proteobacteria),分属于3个属的4个物种,其中3个物种来自水样,仅1个物种来自沉积物。     

一株好氧反硝化菌的鉴定及反硝化特性研究

从湖北某纺织厂废水生化处理池中分离得到1株好氧反硝化细菌HS-N2,并对其反硝化能力进行了研究。结果表明,HS-N2在能有效去除培养基中的硝酸盐氮。在好氧条件下,30℃培养24h,能将10mmol/L硝酸盐氮去除95%以上;在兼性厌氧条件下,24h的脱氮率达到85%。研究了该菌株的好氧反硝化特性。结果表明:其反硝化最适温度和pH分别为30℃和7.0。设计特异性引物,扩增HS-N2菌株的16SrDNA并测序,运用Blast比对构建了进化树,发现该菌与肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)的同源性高达100%。结合形态观察和生理生化鉴定,初步鉴定该菌属于沙门氏菌属(Salmonella),命名为Salmonella sp.HS-N2。目前关于沙门氏菌属具有反硝化能力的菌株鲜有报道。     

白洋淀污染的主成分分析

在上游多种污染物排放的影响下,白洋淀的污染呈现了富营养化和沼泽化等多种表象。文章以白洋淀为研究对象,采用基于因子分析的主成分分析方法,将白洋淀水质监测数据概括为5个主成分,即:富营养化特征指标、有机物污染指标、藻类生物量指标、生物生长环境指标、水体酸碱度指标。经分析得出:富营养化污染最严重,有机污染次之。文章进一步分析讨论了各主成分的内涵和湖泊的污染净化机理,为白洋淀水体污染的科学治理提供依据。     

雄安建设初期白洋淀水质时空差异及其对降雨和土地利用的响应

为查清雄安建设初期白洋淀水质状况,基于白洋淀2020年12月至2021年11月的6个代表性监测点的水质数据,采用土地利用类型遥感解译、 Pearson相关分析、综合污染指数和主成分分析等方法,对白洋淀水质的时空分布特征及其对降雨和不同空间尺度下土地利用结构的响应关系进行了研究.结果表明：(1)白洋淀水质在春季最好,夏季最差.入淀区南刘庄处营养物质污染最重,受府河影响较大;生活区采蒲台处有机物污染最重.(2)五点综合污染指数呈现：南刘庄>烧车淀>光淀张庄>采蒲台>圈头,主要超标污染物为TN,污染指数1.55已达到重度污染水平.白洋淀水质较雄安新区建设前明显好转.(3)1.5 km缓冲区内建设用地和耕地对浊度、 NH⁺₄-N和TP影响最大.芦苇湿地作为截流吸收污染物的“汇”的同时,在800 m缓冲区内也是污染物的“源”,释放氮营养盐.(4)雨季各指标与土地利用的相关性低于非雨季,是由于雨季上游水库泄水的稀释作用,减弱了降雨径流中污染物对白洋淀水质的影响.     

白洋淀上覆水及沉积物中微塑料赋存特征

为探究我国白洋淀淡水环境中微塑料的赋存特征,于2021年10月通过野外采样、实验室预处理、显微镜观察和激光红外光谱测定等方法鉴定了淀区10份上覆水及10份沉积物样品中微塑料的丰度分布、形状、粒径和聚合物类型,并通过Stokes沉降公式研究了微塑料在上覆水-沉积物界面的沉降规律,对其污染特征及潜在来源进行分析.结果表明,淀区上覆水及沉积物中微塑料丰度范围分别为474～19 382 n·m^-3和95.3～29 542.5 n·kg^-1,平均值为6 255.4 n·m^-3和11 088 n·kg^-1.上覆水中的微塑料主要聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯[PET,(17.20±0.26)%],沉积物中微塑料以氯化聚乙烯[CPE,(46.11±1.30)%]为主.淀区内微塑料的沉降速度从0.079 3～111.754 7 mm·s^-1不等,粒径大的颗粒沉降速度较高,易沉降并保留在沉积物中.研究区微塑料污染主要来源为洗涤废水产生的纺织纤维排放,船舶漆、船舶橡胶和建筑材料磨损等过程.     

不同水文情景下高邮湖、南四湖和东平湖有色可溶性有机物的生物可利用性特征

有色可溶性有机物(CDOM)的生物可利用性直接反映其生物可降解潜力,影响水体中污染物质的迁移转化和水质优劣状况.本研究运用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)结合室内微生物培养实验,分析了高邮湖、南四湖和东平湖CDOM光谱组成和荧光组分的生物可利用性特征,并进一步阐述其对丰水和枯水两种水文情景的响应.结果表明:①运用EEMs-PARAFAC方法解析出4种荧光组分,微生物作用类腐殖酸C1和陆源类腐殖酸C4,类色氨酸C2和类酪氨酸C3.②3个湖泊丰水期吸收系数差值Δa(254)(培养前-培养后)均为正值,而枯水期Δa(254)部分为负值,这意味着CDOM生物可利用性对季节的响应存在较大差异.③不同水文情境下,南四湖和东平湖类腐殖酸组分%ΔC1、%ΔC4均为负值,南四湖丰、枯水期和东平湖丰水期类蛋白组分ΔC2～ΔC3为正值(t-test,P<0.001,P=0.005).而丰水期高邮湖类蛋白组分ΔC2～ΔC3也为正值(t-test,P=0.008,P=0.005),这意味着不稳定类蛋白组分更容易被微生物矿化,可能生成更稳定的类腐殖酸. 3个湖泊腐殖化指数HIX、荧光...     

太湖有色可溶性有机物组成结构对不同水文情景的响应

有色可溶性有机物(CDOM)是溶解性有机物中能强烈吸收紫外辐射及蓝光的那部分有机物,并在碳、氮、磷等生源要素生物地球化学循环中起着重要的作用.开展富营养化湖泊CDOM来源、组成结构和空间变化趋势的相关研究,有利于更好地揭示湖泊生源要素循环机制,服务于蓝藻水华控制和湖泊水质改善.本文基于对不同水文情景下太湖和周边连通的51条河流CDOM光谱吸收及三维荧光光谱测定与分析,揭示太湖CDOM光谱组成对不同水文情景的响应机制.结果表明,丰水期溶解有机碳浓度均值(8. 11±1. 26) mg·L~(-1),显著大于枯水期均值(3. 53±1. 19) mg·L~(-1)(t-test,P 0. 01),而丰水期CDOM吸收光谱斜率S_(275～295)均值(19. 09±1. 81)μm~(-1),显著小于枯水期的(20. 89±1. 90)μm~(-1)(t-test,P 0. 001).平行因子分析法对CDOM荧光图谱进行解析得到3个组分,且各组分受到上游来水量的影响较大,丰水期陆源类腐殖酸的荧光强度及占总荧光强度比重较枯水期显著增大.叶绿素a与化学需氧量与陆源腐殖质和类色氨酸均呈显著正相关(P 0. 01),这表明陆源生活污水及藻死亡降解产生的CDOM可能是太湖CDOM库的重要潜在来源.溶解氧浓度与3种荧光组成均呈现显著负相关(P 0. 01),说明CDOM不同组分均为微生物活动的重要基质.本研究结果还发现溶解性有机碳浓度与陆源类腐殖酸组分荧光强度呈极显著线性正相关(r~2=0. 58,P 0. 001),表明太湖溶解性有机碳主要以外源输入为主.     

白洋淀不同水体氢氧同位素特征及其指示意义

为深入认识白洋淀湿地水文循环过程,于2020年开展大气降雨、河水、湖水和地下水样品采集和测试,揭示了不同水体氢氧稳定同位素特征及其对蒸发、水动力条件、地表水和地下水交互作用的指示意义.结果表明,白洋淀不同水体氢氧同位素特征差异较大,δD和δ18O均值存在如下关系:6月湖水＞10月湖水＞上层地下水＞河水＞中层地下水＞下层...     

白洋淀的纤毛虫调查与水质评价

对白洋淀纤毛虫的种类组成、优势种进行了初步调查,同时对水质进行理化监测,共鉴定出纤毛虫48种。白洋淀纤毛虫主要由耐有机污染的种群组成,说明白洋淀主要受有机污染。并跟据Marsson引出的污水生物体系法对水质进行了初步评价,纤毛虫的种类数与水体中TN、TP、BOD5有着密切关系。