一株硫酸盐还原菌的分离及生理生态特性的研究

硫酸盐有机废水生物处理技术一直是人们关注的热点，该种废水处理的关键是如何在有效地去除COD的同时，高效地去除SO 2 4。厌氧生物处理系统中的硫酸盐还原菌（Sul fate Reducing Bacteria，SRB）在一定的条件下可以有效地将SO 2 4还原而从废水中去除。产酸脱硫反应器是一个复杂的生态学系统，在这个生态系统中，SRB起着最主要的生态学作用，要研究产酸脱硫反应器中的各种群的微生物的生理生态学，是非常复杂而且难以实现的。为了更方便地研究产酸脱硫反应器中的微生物生理生态学，比较好的做法是把在反应器中数量上占优势，并且起主要功能的种群分离出来，对它们进行单独和配合研究。本实验就是利用滚管法和改进的Hungate技术，在COD／ SO 2 4＝3的稳定阶段，对产酸脱硫反应器中的SRB进行了分离，分离出在数量上占优势的SRB，命名为SRB ZH07。在厌氧试管和三角瓶中，进行了SRB ZH07生理生态学研究。pH值对SRB ZH07的生长和硫酸盐去除率的影响，pH为 7．0左右SRB ZH07的生长状况最好，在34h，菌液的OD 600nm达到 0．827，而其它pH下的OD 600nm各时刻最大只有 0．08。在34h时，SO 2 4的去除速率达到38．06 m g／h，而pH值为 3．0、4．0、5．0、8．0时各时刻SO 24的去除速率最大为 9．62 m g／h。乳酸最有利于 SO 2 4的去除，于SO 2 4去除率为94．24％，其次为丙酸，28．81％，最差的是葡萄糖，13．6％，SRB ZH07利用有机底物对硫酸盐的还原率从大到小依次为：乳酸＞丙酸＞丁酸＞乙酸＞乙醇＞葡萄糖。 COD／SO 2 4大于 2．0时，SO 2 4的去除率为80％左右；COD／SO 2 4小于 2．0时，SO 2－ 4去除率迅速下降，降低到50％以下。SRB ZH07在有氧和无氧条件下都能生长，但只有在无氧条件下才能有硫酸盐的去除率。在有氧条件下，SRB ZH07的生长速率要快于在无氧条件下SRB ZH07的生长速率。 SRB ZH07代谢乳酸、丙酸、丁酸、戊酸终产物主要乙酸，所以当动态实验出水乙酸含量比较高的时候硫酸盐去除率比较高。出水乙酸的含量高是硫酸盐去除率比较高的标志，而不是原因。     

硫酸盐还原菌分离及其脱硫性能的研究

采用单因素及静态实验方法,研究从污水厂活性污泥中富集分离的硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)在不同初始pH值条件下对SRB脱硫率的影响。试验结果显示,该SRB菌种生长在偏弱酸-中性环境中。当pH=6~7时,最适宜SRB生长,脱硫率达到最高;当pH=3~4时SRB难以生长,脱硫率接近于零。菌液中的金属铀的存在会抑制SRB菌的生长,铀浓度越高,抑制作用越严重。     

向山垃圾填埋场-尾矿混合带硫酸盐还原菌分离

马鞍山向山垃圾填埋场建设在向山硫铁矿尾矿库之上、混入玢岩铁矿尾矿和酸性排水,是富含有机质的废物与富含硫酸盐、铁氧化物废物混杂的地带,这是一个微生物电子受体和电子供体长期共存的场所。对这样一个特殊的体系进行微生物矿物交互作用研究具有十分重要的意义。本文对向山垃圾填埋场-尾矿混合带的微生物进行富集培养,经过富集培养和平板划线分离得到一株纯菌。经光学显微和扫描电镜观察、16SrDNA测序、还原硫酸盐能力检测,鉴定该纯菌株为梭状硫酸盐还原菌(Clostridium Sulfate Reducing Bacteria,简称C.SRB)。其生理生化特性研究结果表明,该菌可以利用葡萄糖和乳糖为碳源生长,甲基红试验为阴性,吲哚试验、接触酶试验均为阳性。考查该菌株的生长代谢以及温度、pH、盐度等外界环境影响因素发现,培养该菌株36 h消耗硫酸盐比速率最高为0.73 mmol/g·h;最适生长条件为温度35℃、pH值7、盐度0.5 g/L。     

石家庄污灌区土体和地下水中硫酸盐还原菌的分布及生态效应

通过对石家庄污灌区土体和地下水中硫酸盐还原菌的分布及其地球化学作用、生态效应研究,表明土壤包气带中均含有一定量的硫酸盐还原菌(SRB),其菌落数在0.4～8.9×102(个/g),土体上部1 m以浅菌落数大于下部.地下水中SRB菌落数在0～2.5(个/mL),远远小于土体的菌落数.研究SRB对污染土体、地下水体的生态效应,将有助于人们研发利用该菌对环境污染的治理与修复技术,为环境保护提供理论基础和技术支撑.     

硫酸盐还原菌的驯化培养及脱硫性能研究

采用单因素法及静态实验法研究驯化所得硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria，SRB)，旨在对影响菌群生长的因素及脱硫性能进行分析和研究。结果显示，该菌群属于中温菌，培养与应用均以35C为宜；生长环境酸碱度较宽，适宜的初始pH值为7．5左右；可在较高的氯化钠浓度下生存，适宜的浓度范围为10%左右。同时，脱硫实验表明菌的脱硫性能和硫酸根离子的去除率随硫酸根浓度的增加逐渐降低     

海南红树林湿地可培养硫酸盐还原菌的垂直分布特征研究

利用厌氧微生物分离技术,对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养,共获得11 株 厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB） 菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析,可归纳为6个属,其中已经报道有芽孢杆菌 属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio） 和梭状芽胞杆菌属（Clostridium）,另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella） 和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%,最高可达 56.78%,并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫,并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀,而这些无定 形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低,结合沉积物的地球化学分析测试 结果表明,表层（0 cm） 水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面,氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长;随着 深度增加（10~40 cm）,充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强,使得SRB种类和数量明显增加;而60 cm以下 沉积物中因TOC含量降低,减少了微生物可利用的碳源,pH值明显降低,Na+和Ca2+离子浓度明显增加,这些因素都抑制了 SRB的生长,使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。     

铁氧化物对硫酸盐还原菌分解硫酸盐矿物的协同作用

以牛肉膏为碳源,用活性污泥混合菌接种,探讨在缺氧条件下添加不同的铁氧化物对硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物的影响。通过溶液pH、铁离子、硫酸根浓度以及固体产物的SEM和EDS图谱分析,揭示硫酸盐矿物分解过程和机制。实验结果表明,铁氧化物对SRB分解硫酸盐矿物起着明显的协同作用:①被铁还原菌还原的Fe2+与硫酸盐还原产生的硫化氢反应形成铁硫化物,消除硫化氢对SRB分解硫酸盐的抑制作用;②铁氧化物还原溶解,提高体系的pH和碱度,增加生化产物CO2的溶解,诱导溶解的钙离子形成方解石沉淀,促进SRB分解硫酸盐矿物的过程。     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

硫酸盐还原菌及异化铁还原菌对 黄钾铁矾还原作用的对比

选取酸性矿坑水环境中常见的次生含铁硫酸盐矿物———黄钾铁矾[KFe3(SO4)2(OH)6]为研究对象,用硫酸盐还原菌 Desulfovibriovulgaris 和异化铁还原菌Shewanellaputrefaciens CN32对其进行还原实验,探讨作为重金属治理潜在材料的 黄钾铁矾的微生物稳定性.实验采用非增长型培养基,在中性、厌氧、30℃的条件下进行.采用湿化学方法测量水溶液及还原产 生的总Fe2+ ,利用X射线衍射(X-raydiffraction,简称XRD)来分析反应后残余固体物质的矿物组成,用扫描电镜(scanning electronicmicroscopy,简称SEM)观察固体残余物的形貌特征.结果表明,没有微生物的参与,黄钾铁矾的稳定性较好.异化铁 还原菌S.putrefaciens CN32和硫酸还原菌D .vulgaris 在营养极其匮乏的中性厌氧条件下均能还原黄钾铁矾晶格中的 Fe3+ ,显示出黄钾铁矾被微生物还原的可能性.S.putrefaciens CN32还原黄钾铁矾晶格中Fe3+ 的最大还原速率和最终Fe3+ 还原率分别为0.001mmol·L-1·h-1和0.37%.与S.putrefaciens CN32不同,D .vulgaris 对黄钾铁矾的还原能力较强,不 含有电子穿梭体(Anthraquinone-2,6-disulfonate,简称AQDS)的实验体系中Fe3+ 的最大还原速率和最终Fe3+ 还原率分别为 0.017mmol·L-1·h-1和16.80%,而添加了AQDS的实验体系的则分别达到了0.026mmol·L-1·h-1和24.30%,这可能与 黄钾铁矾中含有SO42- 有关.D .vulgaris 优先还原黄钾铁矾晶格中的SO42- 产生的H2S是强还原剂,也可促进Fe3+ 的还原, 微生物以及H2S的双重作用可能是导致D .vulgaris 体系中Fe3+ 还原率较高的原因.XRD分析表明,黄钾铁矾经过S.putrefaciens CN32的作用,物相没有发生变化;而经过D .vulgaris 作用后,黄钾铁矾的特征峰消失,固相残余物中出现了菱铁 矿(FeCO3)、蓝铁矿[Fe3(PO4)2·8H2O]等次生矿物.由于培养基中没有添加任何的磷酸盐,因此蓝铁矿的出现可能是由于培 养基中添加的少量酵母浸膏降解后产生的磷酸根与D .vulgaris 还原黄钾铁矾产生的Fe2+ 相互作用的结果.这些认识对深入 理解地球表层铁的生物地球化学循环具有重要意义,为矿山环境重金属的污染治理提供了实验依据.      

微生物铁还原作用对蒙脱石保存有机物的影响:以硫酸盐还原菌为例

本文研究了微生物的铁还原作用对黏土矿物有机质保存的影响。将一种有机化合物(十二氨基十二酸)插层到一种富铁的蒙脱石(绿脱石)中,利用硫酸盐还原菌(Desulfovibrio vulgaris)分别对插层前后的绿脱石进行作用,以研究该菌对绿脱石结构中Fe3+的还原作用以及层间有机物的影响。结果发现,1Desulfovibrio vulgaris能够还原这2种绿脱石结构中的Fe3+,且电子穿梭体AQDS(蒽醌-2,6-二磺酸)能够增强还原速率和程度;2硫酸盐的存在能够增加还原速率和程度,表明还原过程中生成的硫化物与绿脱石结构中的Fe3+发生了化学还原作用;3通过X射线衍射、红外光谱、总有机碳分析表明,还原后的绿脱石,其结构层内仍有大量有机物,具有一定的稳定性和保存层间有机质的能力。     

生态足迹评介及国际研究前沿

生态足迹评价方法是评估可持续发展的一个全球可比的、可测度的直观且综合的指标,有明显的政策含义,是迄今提出的评估可持续发展的众多指标中最受生态经济学界关注、推崇和广泛应用的一个指标。评介了生态足迹方法模型的优缺点,综述了国际上生态足迹研究的最新进展及研究前沿,指出了国内围绕生态足迹研究应该尽快开展的工作：①生态足迹方法模型的改进及应用研究;②丰富生态足迹方法模型携带的信息量和政策内涵;③社会经济系统新陈代谢以及人类对初级生产力的占用研究;④消费模式与全球资源和环境的压力的关系;⑤物质流核算帐户研究和生态包袱分析研究。     

中等应变率加载条件下岩石的变形和力学特性研究进展及展望

对国内外在中等应变率加载条件下岩石的变形和力学特性的研究成果进行了总结。从中等应变率加载试验仪器研制、中等应变率条件下的压缩和拉伸试验、岩石材料在中等应变率条件下的破裂机理以及数值仿真模拟等方面进行了详细介绍。总结了已有研究工作中存在的不足和尚未解决的问题,并提出了下一步研究中需要解决的若干关键问题。     

HDTMA改性蛭石的结构特征研究

用十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA·Br)对蛭石矿物进行改性 ,制成有机蛭石。应用X射线衍射分析、差热分析等对有机蛭石结构进行研究。结果显示 ,HDTMA能较容易地进入蛭石矿物的层间域 ,以倾斜立式在层间排列 ,倾角约为 5 7°。蛭石与HDTMA之间的反应 ,在HDTMA加入量较少时以离子交换为主 ;在HDTMA加入量较多时 ,分子吸附也变得重要。当HDTMA加入量小于蛭石的阳离子交换容量时 ,HDTMA将尽量以紧密排列方式进入部分蛭石层间 ,进入蛭石层间的HDTMA具有较好的稳定性 ,不易解吸。     

小流域水分行为、生态效应及其优化调控研究方面的若干问题

把小流域水文生态研究,分解为小流域水分行为、生态效应及其优化调控研究3个方面。在分析国内外研究现状与问题的基础上,指出了其需要系统加以探讨的若干内容,认为由此可构建流域水文生态学的基本框架,进而发展流域水文生态学。     

城市景观格局动态及其规划的生态学探讨

城市作为人类的主要栖居地,其景观格局和生态效应直接影响到世界人口的生存质量。从景观生态学的视角出发,以国内外近年来关于城市景观格局动态及其生态效应的理论和实证研究为材料,整理并总结了城市景观格局的特征、研究方法和演变机制。在文献综述和具体案例分析的基础上,尝试性地提出城市景观格局动态的“类库兹涅茨曲线”现象,即在从城市化初期到城市发展相对成熟的一个周期内,景观破碎化程度呈现“快速增加—增速减缓—平稳下降”的过程,并探讨了这一规律的适用性和特征。在此基础上,进一步讨论了城市景观及其格局变化对生态环境的影响,指出在城市景观规划中充分结合生态学原理,是实现城市可持续发展的必经之路。     

生态复合型边坡防护板和边坡防护结构的设计与应用试验研究

本文通过对生态护坡原理的深入分析与总结,提出了生态护坡工程中的关键技术及其所存在的问题,并为解决该问题提出了一种合理用水的治水新思路,进而设计了一种生态复合型边坡防护板和边坡防护结构,为研究其实际的防护效果,笔者对其进行了室外模型试验。实验结果表明：（1）该新型防护板与防护板结构具有优良的结构稳定性,防护壁的自然分级效应为植物的生长提供了更有利的平台与空间,有利于植被对边坡加固的力学效应与水文效应的发挥,整体显示出较强的生态护坡效果; （2）同时种植多种植被有利于其成活与生长,便于形成生态群落与长期发展,使其可净化空气、美化环境、构建绿色通道,彰显其人文景观效益和社会效益; （3）以模型试验的方式直接在室外证明了该新型防护板和防护结构具有坡面防护、绿化与生态平衡的综合作用,直接验证了它的可行性、实用性与科学性,可以考虑在实际工程中大量应用。     

东天山康古尔塔格金矿床黄铁矿的标型特征及找矿意义

通过对黄铁矿的化学组成、晶体特征及热电性的研究,发现含金高的黄铁矿的Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｅ 含量及晶胞参数ａ０ 均高于含金低的黄铁矿。而且,含金高的黄铁矿热电场为ｐ － ｎ 型,热电系数代数值高,而含金低的黄铁矿热电场为ｎ 型,热电系数代数值低     

陕甘宁接壤区气候暖干化及其生态环境意义

应用陕甘宁接壤区1951-2000年气温、降水及1956-2000年陕甘宁接壤区 7条主要河流径流量实测记录,在实地调研的基础上对气象数据和水文数据分析后得出结论,陕甘宁接壤区近年来气候呈现暖干化趋势,全区增温线性倾向值为 0．194℃／10 a,高于全球近百年的趋势（0．05℃／10 a）,区内增温趋势强弱差异显著。陕甘宁接壤区气候变干表现在 2个方面：①年降水量减少;②地表径流量减少。降水线性倾向值平均为－1．0759 mm／a,地表径流总量1956-2000年减少速率为 0．4844 m³／a。陕甘宁接壤区生态环境在暖干化的气候背景下继续恶化,生态贫水化严重,水土流失加剧,沙漠扩大。     

中国西南岩溶石山贫困地区的生态重建

我国西南岩溶石山地区的贫困－环境退化问题非常突出，这里的生态重建研究，对当地的消除贫困和持续发展至关重要，也是我国扶贫攻坚的重点和难点。生态重建研究还有助于促进岩溶学的综合化、人文化、模型化和实用化。     

应变率和含水率对冻土破坏应变能密度影响特性试验研究

在-2.0℃和-5.0℃情况下, 通过一系列不同应变率和含水率条件下的冻结砂土的单轴压缩试验, 分析了应变率和含水率对冻土破坏应变能密度的影响特性。试验结果表明:在较小含水率条件下, 随着应变率的增大, 破坏应变能密度非线性增大, 但当应变率增大到210-3s-1之后, 应变率的改变不再对破坏应变能密度产生大的影响, 并且含水率的增大使破应变能密度随着应变率的增大有了减小的趋势, 破坏应变能密度先随着含水率的增大而急剧增大到最大值, 然后含水率的继续增大使破坏应变能密度急剧减小到最小值, 再随着含水率的进一步增大, 破坏应变能密度变化幅度很小, 基本稳定在0.05MPa, 破坏应变能密度变化的力学机制与强度变化的力学机制并不完全相同。