摘要：三氯生(TCS)、纳米铜(CuNPs)等新型污染物进入污水处理系统后会抑制生物硝化效果,且对污泥微生物的长期暴露可能引发抗性基因的富集与传播风险,本研究通过添加零价铁改善受污染物抑制的生物硝化作用。在TCS、CuNPs的单独及联合暴露下,通过测定出水氨氮浓度探究零价铁对污泥硝化的强化作用,通过测定污染物浓度、硝化酶活力、硝化功能基因丰度及微生物种群结构探究零价铁强化生物硝化效能的机理;此外,探究了零价铁对TCS抗性基因(mexB)及铜抗性基因(copA)富集规律的影响。在硝化作用受到TCS、CuNPs抑制时,零价铁的引入可一定程度提高(0.5%~6.7%)一个反应周期内氨氮的去除效率,且长期运行中零价铁有利于硝化效率的提高与恢复。机理研究表明零价铁可降低系统中Cu^(2+)和TCS的浓度,从而减轻污染物的毒性,此外,零价铁可提高两种硝化酶——AMO酶和NXR酶的活性,增加amoA酶功能基因的丰度,促进Nitrospira和Lacibacter的增长,因此强化了污泥的硝化性能。值得注意的是,TCS和CuNPs的暴露会引起mexB基因及copA基因的富集,而零价铁亦会增加mexB、copA基因的丰度,提高抗性基因的传播风险。

摘要：【背景】土壤采样是土壤研究的基础,采样方案的不同可能会对土壤微生物多样性的研究结果产生一定影响。【目的】研究不同的土壤采样设计方案对土壤样品16S rRNA基因高通量测序结果的影响。【方法】对2个不同生境样地的土壤进行网格化采样,对采集的18个土壤样品进行16S rRNA基因测序分析,通过模拟5种常见土壤采样方法,对比不同采样方式所获得的测序结果。【结果】不同采样方式会产生不同的测序结果。在测序深度有效的情况下,细菌总物种数随着采样数的增加而逐渐增长,增长速度在采样数大于5以后趋于平缓;样品中的优势物种(序列数200以上)只需很少的采样数(1-3)即可观察到全部物种;Shannon-Wiener指数与Simpson指数的变化较相似,当采样数由1到3时两指数均有较大增长,之后变化放缓。【结论】土壤细菌微生物测序研究中,土壤样地采样数量低于3个会影响测序结果的可靠性,采样方案选择梅花形采样法或蛇形采样法较为适宜。

摘要：设计了一种新型生态浮岛(IEFI),并对浮岛生物膜载体上的微生物进行了研究.结果表明,生物膜载体上的微生物对改善水质起到重要的作用,新型生态浮岛对COD、TN、TP的去除效果明显高于普通浮岛(CFI)(p<0.05).COD、TN、TP的最高去除率分别出现在9月、5月和11月.构建了生物膜载体上微生物的克隆文库,结果表明,该生物膜中的微生物群落结构与其他种类生物膜不太相同,其中变形菌门占细菌比例超过了67%,其次是拟杆菌门.在变形菌门中,Beta-变形菌最多,其次是Alpha-变形菌和Delta-变形菌.在Alpha-变形菌中,超过60%为红杆菌属.Beta-变形菌中绝大多数为伯克氏菌门,黄杆菌门占拟杆菌门中的75%.酸杆菌,Delta-变形菌和放线菌的作用尚不清楚,需要进一步研究.硅藻类同样在该生物膜载体上被监测到.

摘要：随着铁路行业的快速发展,集便器废水处理成为近来相关部门比较关注的问题。为探究集便器废水经济高效的处理方法,研究采用短程硝化反硝化工艺+多级AO+固定生物膜活性污泥(IFAS)工艺处理实际的高铁集便器废水,评价其同步除碳脱氮的效果,验证该工艺的可行性。通过控制曝气池内的DO控制硝化反应进行至NO2--N阶段,然后在厌氧阶段将NO2--N转化为N2,实现脱氮。反应器NH4^(+)-N、TN、COD的去除率分别达到95%、90%和70%,TN负荷达到0.64 kg·N/m^(3)·d^(-1)。出水COD浓度低于400 mg/L,出水NH4^(+)-N浓度低于50 mg/L,TN浓度低于70 mg/L,达到了GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》。短程硝化池中微生物群落分析表明,短程硝化优势菌为Nitrosomonas,在悬浮污泥和填料架占比分别为3.73%和5.88%。与传统活性污泥法相比,短程硝化反硝化工艺节省了25%的曝气能耗和45%的碳源消耗,多级AO的设计让脱碳除氮更加完全,提高出水水质,活性污泥法与生物膜法相结合,大大增加微生物的量,加快反应速率,可以节省污水处理构筑物的占地面积。从经济以及脱氮效率方面,短程硝化反硝化工艺有望成为集便器废水处理的主要工艺。相比于传统混凝土构筑物,一体化污水处理设备更适合集便器废水。

摘要：环境污染和资源短缺是人类当下面临的重大难题.为了实现经济效益和环境友好策略、开发清洁可再生的化学品,推动绿色生态理念下可持续的能源供应显得尤为重要.微生物碳链延长(CE)技术以微生物作为接种物生产中链脂肪酸(MCFAs),是一种新兴转化技术.首先综述微生物CE技术的原理和过程,着重介绍电子供体氧化过程、逆β氧化(RBO)及脂肪酸生物合成(FAB)途径.进一步分析影响CE反应的关键因素,包括电子供体和受体、pH值、温度、接种物来源、反应器设计以及运行参数(SRT/HRT).最后详细总结CE性能强化技术的最新研究进展.以微生物作为CE的接种物,能够生成具有高附加值的MCFAs,且在导体材料、特异性药剂和加电的性能强化以及数学模型、多组学分析等技术的加持下,MCFAs的产率明显提高.CE技术在资源化领域已展现出巨大潜力,未来需要针对性地研究微生物群落结构及其功能与环境间的相互作用关系,着力开发新的分离提纯技术和工程策略,同时寻找具有可持续性的低廉原料作为电子供体,以实现降低成本的同时提高MCFAs的产率和特异性.微生物转化生产MCFAs能够补充碳源,减缓全球气候变暖,为资源化处理提供新的指导思路.

摘要：重金属离子对于污水处理系统中的微生物具有毒害作用,影响污水处理效能.如何提高污水处理系统的重金属耐受性是研究难点.本研究以植物耦合活性污泥系统的立体生物生态技术(处理规模25000 m^(3)·d^(-1),2015年后一直24 h稳定运行)为研究对象,通过考察污水-植物体系中13种重金属离子(砷、镉、钴、铬、铜、铁、汞、锰、镍、铅、锑、锶和锌)、9种重金属抗性基因(MRGs)和2种可移动遗传元件(intI1和tnpA6)的分布特征,探究植物影响污水处理系统重金属耐受性的机制.结果表明,该厂进水和出水中总的重金属离子浓度分别为(347.4±9.0)和(148.4±1.9)μg·L^(-1),平均去除率为57.3%,降低了污水中重金属离子的胁迫压力.通过区分污水中颗粒态(PA)和浮游态(FL)微生物,发现FL态MRGs的种类和相对丰度要高于PA态.而4种植物根际中MRGs的检出数量和相对丰度均较污水低.结构方程模型(SEM)表明,影响污水中MRGs丰度变化的因素排序为:微生物多样性>微生物形态>可移动遗传元件>重金属离子.总之,引入植物可以改变污水处理系统中PA和FL态微生物群落结构,并通过根系分泌物以及与根际微生物的协同作用等途径,提高污水处理系统的重金属耐受性.本研究可为污水处理系统通过生态方法应对重金属胁迫提供科学参考.

摘要：冬虫夏草是一种具有极高药用和食用价值的珍稀菌类,其生物学特性和可持续发展关键技术一直是冬虫夏草研究关注的重点。总结了冬虫夏草生物学及生态学中的几个重要科学问题,包括冬虫夏草菌侵染蝙蝠蛾幼虫的途径及机制、冬虫夏草菌子实体形成及生长过程中的关键调控因子、冬虫夏草菌遗传多样性及基因组学研究、天然冬虫夏草及其微环境中的微生物群落组成、全球变暖背景下未来青藏高原地区的气候变化对冬虫夏草资源的影响等的研究进展,并分析了现有研究中尚未明确和不足之处。未来在冬虫夏草生物学及生态学的研究中,需要利用和研发更加先进的观测设备及试验方法,以实现天然冬虫夏草发生发育的原位观测和机理研究;充分利用冬虫夏草人工培植技术,结合分子生物学研究,从基因水平上揭示冬虫夏草菌生态适应性及侵染蝙蝠蛾幼虫的机理;建立冬虫夏草科学研究基地,开展长期定位观测试验并结合生态学模型构建明确未来气候变化对冬虫夏草资源的影响,以期进一步深入冬虫夏草生物学和生态学研究、推进我国冬虫夏草资源的合理利用及可持续发展的政策制定。

摘要：为了系统评估混合种植人工湿地中植物组成的变化规律,以及物种竞争对湿地植物-微生物相互作用和湿地净化功能的影响特性,基于芦苇、香蒲混合种植的表面流人工湿地中试实验,开展了连续5年的研究.结果表明,在混合种植人工湿地中,芦苇从进水端开始侵蚀香蒲生态位,芦苇的生长密度和生物量在5年后分别达到了香蒲的11.5和6.1倍,但香蒲的生长高度和单株重量始终略高于芦苇.通过PCR-DGGE技术对芦苇和香蒲生长区域的微生物进行分析,发现芦苇区域微生物的种类及丰度均高于香蒲区域,而且其中具有有机物及氮磷去除功能的Bacteroidetes(拟杆菌)、Proteobacteria(变形菌)及Chlorobi(绿菌门)相对丰度高于香蒲区域.物种竞争并不影响湿地的污水净化作用,在COD和BOD_(5)去除相对稳定的同时,人工湿地对TN、NH_(4)^(+)-N、TP和PO_(4)^(3-)-P的去除率分别从第一年的45.80%、47.63%、48.04%和21.41%升高至第5年的65.00%、66.86%、67.43%和67.17%.因此,混合种植人工湿地会由于物种竞争而逐渐形成以优势物种为主导的植物组成结构,而适宜的优势植物的选择是长期维持人工湿地高效净化功能的关键,本研究为人工湿地的设计以及植物的选择提供了理论基础,促进了对人工湿地植物作用机制的理解.

摘要：以常用的农村污水处理工艺“厌氧池+好氧生物滤池”为研究对象,对好氧生物滤池进行模块化设计,并与人工湿地相组合,将滤池出水接入潜流人工湿地。通过运行参数的调控,考察了工艺对COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的去除效果,使其成为用于处理农村生活污水的新型组合处理装置。结果表明:在好氧生物滤池回流比为300%,布水间歇为2 min:8 min时,组合工艺的出水NH_(4)^(+)-N、TN、COD和TP均满足《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB32/3462-2020)一级A标准中水质要求。对滤池不同高度上的微生物组成进行了分析,结果表明,池内微生物种类丰富,并以Proteobacteria、Firmicutes菌门为主。根据属水平上的微生物分析以及冗余性分析,对氮的去除主要发生在滤池的中下部。

摘要：AAMBBR工艺本质上是生物膜与活性污泥协同作用的结果,本文利用质量平衡方法、宏基因组测序等手段,从物质循环与生物信息学方面揭示了AAMBBR系统的脱氮机制,为组合工艺的应用提供了理论支撑和生物学依据。主要研究结果如下:AAMBBR与AAO系统相比,具有更高的冲击负荷抗性与脱氮能力。在C/N=4时,AAMBBR系统仍能保证较高的污染物去除率(COD 83.1%,NH_(3)-N 92.4%,TN 67.3%,TP 83.4%)。根据氮素质量平衡计算的不同脱氮路径贡献占比表明,AAMBBR系统中厌氧氨氧化脱氮和短程脱氮占比高于AAO系统。AAMBBR系统内微生物群落多样性指数高于AAO系统,说明AAMBBR系统具有更高的群落多样性,生态结构更加稳定。进一步的群落比较结果表明,悬浮填料上的差异性微生物物种有Alphaproteobacteria纲、Methylococcales目和Crenothrix属,同时生物膜样品中的拟杆菌门丰度明显高于活性污泥样品。AAMBBR系统中脱氮功能基因丰度远高于AAO系统。