厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27     

2-溴乙烷磺酸盐对污泥厌氧发酵过程中乙酸累积及细菌种群的影响

研究了污泥厌氧发酵过程中产甲烷菌被特异性抑制剂——2-溴乙烷磺酸盐(BrCH2CH2SO3-,BES)抑制时乙酸的累积,并采用一种新的微生物分子生态学手段——末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)研究乙酸累积状态下的微生物种群结构.结果表明,BES可以促使厌氧发酵中乙酸的累积,在污泥厌氧发酵初始时一次投加BES条件下,乙酸累积的最大值为1.158gL-1,是阴性对照样最大值的4倍.BES在d4开始投加并每间隔4d补加条件下,乙酸累积最大值为0.851gL-1.微生物种群结构分析表明,对于发酵初始投加BES的样品,乙酸累积主要来源于β-Pro-teobacteria和Sphingobacteria的作用.对于每4d投加BES的样品,Sphingobacteria在中间过程的d8占有较高比例,Bacilli和β-Proteobacteria在整个过程均占优势.图2表2参14     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

有效微生物群(EM)中抑藻酵母及其活性物质特性

采用选择性培养基从有效微生物群(EM)中富集出酵母菌,通过向对数增长期的混合藻液中加入酵母菌、葡萄糖、酵母菌+葡萄糖、经酵母菌发酵除菌后的葡萄糖溶液分别考察了其对水华藻的抑制效应.结果表明,混合酵母菌自身对于水华藻没有抑制作用,单独添加葡萄糖的水华藻甚至出现快速增殖;而在添加葡萄糖+酵母菌或酵母菌发酵液的实验中水华藻近似被完全抑制,最大抑制率达97%.据此可知,抑制水华藻增殖的并非酵母菌自身,而是具有高热稳定性的胞外分泌物.HPLC-SEC与三维荧光光谱分析表明,酵母菌发酵液中含有明显的芳环类羧酸及蛋白质物质,但由于其在高温灭菌后仍有良好的抑藻活性,因而进一步确定其抑藻活性物质为含苯环的有机酸.此外,依据对实验中水华藻细胞形态的显微镜观察,该酸性胞外物可能是通过破坏藻细胞的叶绿体结构来达到抑藻效果的.     

生物炭对土壤氮循环及其功能微生物的影响研究进展

生物炭是生物质材料在部分或完全无氧条件下,经热裂解形成的高度芳香化的难溶固体。施用生物炭可改变土壤理化性质,强烈影响土壤微生物的栖息环境,影响土壤固氮微生物、硝化微生物和反硝化微生物的群落结构及活性,进而影响土壤氮循环的主要过程(固氮、硝化、反硝化等)。该研究综述了施用生物炭对土壤氮循环主要过程及微生物功能基因的影响,结果表明,施用生物炭改善了土壤的透气性,提高了土壤pH值,增加了土壤碳和养分的有效性,可使土壤固氮量提高15%～227%,土壤硝化速率提高28%～200%,但土壤氨挥发累积量减少20%～73%,土壤N₂O排放累积量减少11%～78%。此外,生物炭的施用提高了nifH、amoA的基因丰度,进而促进土壤的固氮作用和硝化作用。生物炭的施用还提高了土壤nosZ等基因的丰度以及N₂O还原酶的活性,有利于土壤反硝化作用(N₂O最终转化为N₂),抑制N₂O的排放,且这种效应随着生物炭施用量的增加而增强。此外,生物炭对土壤氮循环及其功能微生物的影响取决于生物炭原料和试验条件,不同...     

芜湖城市内河水体微生物群落结构特征及其影响因素

为研究夏末秋初芜湖城市内河水质波动原因,在综合考虑河段周边土地利用类型、污染源排放等因素的基础上,论文选择芜湖三条代表性城市内河河段（中央城河段、汇成河段、中山南路河段）作为研究对象,布设了18个监测断面,分析了pH、溶解氧（DO）、电导率（EC）、氨氮（NH3-N）和总磷（TP）以及叶绿素a(Chla)等水质指标,采用16S rRNA高通量测序技术测试了微生物群落,分析了微生物群落结构特征.研究结果表明,芜湖市三条城市内河河段细菌多样性丰富,主要菌门种类相似,包括变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）蓝细菌门（Cyanobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,其中汇成河段水中的蓝细菌门（Cyanobacteria）、Chao1指数和Shannon指数最高,蓝细菌门（Cyanobacteria）从上游到下游显著增加,污水管网老化泄漏及点源排放是导致该河段Chao1指数和Shannon指数偏高的主要原因.冗余分析（RDA）表明总氮（TN）在三条城市内河河段的水生细菌群落分布中起关键作用,氨氮（NH3-N）和总磷（TP）以及叶...     

微生物燃料电池阳极产电菌电子转移主要机制及其影响因素

微生物燃料电池(microbial fuel cells, MFCs)能够将有机污染物化学能转化为电能,有望成为解决环境和能源问题的重要技术之一.但微生物代谢产电效率低制约其规模化应用,电子的产生及转移过程也将直接影响MFCs电能输出.本文综述了MFCs产电菌胞内电子传递及胞外电子转移机制近年来的研究进展,着重总结了阳极产电菌胞外电子传递方式以及促进胞外电子传递能力的途径,阐述了电子转移过程存在的影响因素及其作用机理,并指出了MFCs今后应用中面临的问题及发展方向.     

两种热带雨林土壤微生物生物量碳季节动态及其影响因素

2005年通过样地调查法比较了西双版纳两种类型热带雨林(季节沟谷雨林和石灰山季雨林)的土壤微生物生物量碳季节变化及其与环境因子的关系.结果显示:两林地土壤微生物生物量碳均呈现雨季高于干季,其中石灰山季雨林具有明显的季节差异,并在干、雨季都显著高于季节沟谷雨林.相关分析表明:两林地土壤微生物生物量碳的变化与土壤温湿度、相同月凋落量变化没有显著的相关关系,但与提前两个月的凋落量波动有正相关关系.说明雨林土壤微生物生物量碳的波动周期比凋落量滞后,其季节变化受森林凋落量节律的影响.石灰山季雨林土壤微生物生物量碳较季节沟谷雨林高的主要原因可能与其具有较高的土壤有机碳、氮和pH值,以及主要树种凋落物的C/N比较低有关,但相关机制还需进一步研究.     

一株踝节霉菌的培养特性及其在污泥生物淋滤中的应用

于实验室嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)淋滤处理城市污泥酸性废液中分离出一株踝节霉菌ZJ-1,并对其进行了摇瓶液体培养特性研究.单因素试验结果表明:该菌株的最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏,最适温度为28℃,最适转速为140 r/min,最适初始pH值为5.0.正交试验优化得到碳、氮源的最优水平分别为葡萄糖70 g/L,酵母膏15 g/L.采用HPLC对该菌株PDA培养液中的有机酸进行了分析,发现其中含有丙酮酸.初始PDA培养液中丙酮酸含量为0.039 g/L,接菌培养d 5.5时其含量达0.106 g/L.为探讨踝节霉菌ZJ-1对嗜酸氧化亚铁硫杆菌淋滤污泥过程的影响,在生物淋滤起始阶段接种10%A.ferrooxidans和4%踝节霉菌ZJ-1,以仅接种10%A.ferrooxidans作为对照.结果表明A.ferrooxidans和踝节霉菌ZJ-1的复合菌组与对照组相比,淋滤耗时由7 d缩短至4 d,淋滤处理时间缩短了43%.     

Clostridium papyrosolvens厌氧发酵产氢研究

采用分批培养研究了从高浓度厌氧产氢活性污泥中筛选的优势菌种Clostridium papyrosolvens的发酵产氢能力.结果表明:该菌有较强的高糖耐受性和耐酸性,当葡萄糖浓度为30 g/L、pH阶段性控制在4.5时,发酵44 h葡萄糖消耗率为83.7%,总产气量达到3 081.3 mL/L,最高产气率为187.5 mL L-1 h-1,氢气含量为67.5%,比产氢率达1.06 mol(H2)/mol(葡萄糖).研究中选用了廉价的发酵产氢培养基,以玉米浆为氮源,以还原铁粉作氧化还原电位控制剂,省去了牛肉膏、蛋白胨等昂贵氮源以及L-半胱氨酸、维生素、无机离子等高成本组分,显著降低了纯菌发酵的培养基成本,获得了较好的产氢效果.图5表2参23     

水华蓝藻厌氧发酵工艺技术研究

以太湖水华蓝藻为底物,用改进的CSTR(continuous stirred tank reactor)工艺,研究了不同有机负荷条件下蓝藻厌氧发酵相关参数与蓝藻藻毒素的去除效果.结果表明:在(35±1) ℃条件下,逐步提高有机负荷,系统运行稳定,有机负荷最高可达3.53 kg·m-3·d-1,此时最大容积产气率达0.89 m3·m-3·d-1,COD去除率在70%左右,甲烷体积分数达60%以上.不同负荷条件下,出料中藻毒素(MC-RR、MC-LR)检测均为阴性,已达无害化处理要求,表明该工艺可以有效处置水华蓝藻,实现能量回收与无害化处理的目标.     

接种量对泔脚发酵产氢的影响

接种量对泔脚的发酵产氢会产生很大的影响。以经热预处理(80℃,15min)的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,以850W、4min的微波+pH9.0预处理的泔脚为发酵底物,考察了40%、50%、60%、70%、80%、90%的接种量对泔脚中温(36℃)批式发酵产氢的影响。结果表明:过低的接种量(40%、50%、60%)下,泔脚的发酵产氢能力较差;而较高的接种量(70%、80%、90%)尤其是80%、90%的高接种量对泔脚的发酵产氢更为有利。然而,接种量越大,反应器的利用效率越低。因此,80%的接种量为泔脚发酵产氢的最佳接种量,其产氢延迟时间λ、最大比产氢率、产氢率、生物气中氢气的最高体积含量分别为4.22h、22.77mL/(gVS·h)、194.04mL/gVS、44.2%。     

城市生活垃圾有机组分厌氧发酵产氢和甲烷

为了提高能源回收效率,采用大米、土豆、生菜、瘦肉、花生油和榕树叶作为实验原料,模拟有机垃圾中普遍存在的淀粉、膳食纤维、蛋白质、脂肪和木质纤维类成分,进行厌氧发酵产氢以及对其剩余物厌氧发酵产甲烷.结果表明.在厌氧发酵产氢阶段,整个过程没有甲烷生成,大米、土豆、生菜、瘦肉、花生油和榕树叶的氢气产率分别为125、103、35、0、5和0 mL g-1(VS),能源回收效率分别为7.9%、6.8%、1.9%、0、0.1%和0.大米、土豆和生菜的氢气浓度分别为34%～59%、41%～56%和37%～70%,整个产氢阶段没有甲烷生成.在厌氧发酵产甲烷阶段,上述原料的甲烷产率分别为232、237、148、278、866和50 mL g-1(VS),生物气中甲烷含量分别为42%～70%、57%～71%、73%～77%、59%～73%、68%～80%和54%～74%.厌氧发酵联产氢气和甲烷整个过程上述原料的能源回收效率分别为56.3%、58.4%、28.8%、39.2%、81.2%和8.8%,总COD去除率分别为72.30%、81.70%、32.63%、47.59%、97.46%和11.29%.图4表5参35     

微生物法在油气勘探中的应用研究

石油天然气的微生物勘探法是通过测定土壤中以微渗漏轻烃为食物来源的微生物菌落来圈定烃类渗漏的范围.本文探讨了甲烷氧化菌、厌氧纤维素分解菌和硫酸盐还原菌在油气勘探中的意义,并将其作为指示微生物,以川西孝泉地区已知天然气田为例,对微生物油气勘查技术的试验效果进行研究.结果发现,在气田上方指示微生物存在明显异常现象,即在气田上方甲烷氧化菌、厌氧纤维素分解菌数量较少,硫酸菌还原菌较高;气田外缘甲烷氧化菌、厌氧纤维素分解菌数量较高,而硫酸菌还原菌较低.研究表明,微生物地表油气勘探技术用于油气预测是有效的.图2参12     

产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺厌氧发酵市政污泥生产乙酸

采用一种新的产氢产酸/同型产乙酸两相耦合工艺对市政污泥进行厌氧发酵,以实现高效产乙酸的目的.结果表明,采用该两相耦合工艺对市政污泥厌氧发酵能很好地促进乙酸的生成,实验条件下,产氢产酸相乙酸最高浓度达到4.27 g/L,同型产乙酸相乙酸最高浓度则为1.07 g/L,乙酸产率和VFA产率分别达到0.42 g/gVS和0.69 g/gVS,与非耦合系统相比,分别提高了.61.5%和53.3%.实验结果还证明,污泥经热碱法预处理之后再厌氧发酵,能更有效地产酸,与不经过预处理的污泥原液发酵相比,前者的产氢产酸相乙酸浓度比后者提高了2.9倍.     

沼泽产甲烷能力和途径差异的机制

土壤中甲烷的形成有 2条途径 :乙酸发酵和H2 /CO2 还原。比较而言 ,乙酸发酵产甲烷的能力强于H2 /CO2 还原。在特定环境中 ,何种产甲烷途径占优势取决于底物尤其是活性有机碳含量 ,而新形成的有机碳尤为重要。活性有机碳含量丰富的沼泽 ,甲烷主要由乙酸发酵形成 ,因此产甲烷能力较强。导致沼泽产甲烷能力异同的原因就是有效底物含量差异 ,从而使不同类型沼泽环境中产甲烷菌菌种不同 ,正是底物含量的高低和由此引起的产甲烷菌菌种的不同决定了不同类型沼泽产甲烷潜能的差异     

青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化及其影响因子研究

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化特征进行分析,并且结合气象观测数据对CO２通量日变化的影响因子进行探讨。结果表明,青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化呈“U”字型,白天8：00—20：00 CO２通量值为负,其他时间为正,最低值出现在12：30,为-15.34 μmol·m-2·s-1。CO２通量日平均值为-3.65 μmol·m-2·s-1（约-13.87 g·m-2·d-1）,表现为明显的CO２吸收,是重要的碳汇。CO２通量与净辐射、气温和表层土壤温度的相关性分析表明,净辐射是影响青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化的主要因子,气温次之,表层土壤温度对CO２通量的影响最小。采用多元回归分析得出CO２通量与各个影响因子之间的关系符合三元一次线性回归方程,R2=0.689,且达到极显著水平（P〈0.01）。