夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.     

污水处理系统中氨氧化古菌种群的发现及其生存的影响因素

氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的发现给研究氨氧化提供了新思路.介绍了氨氧化古菌的发现以及不同环境下氨氧化古菌的活性及其群落变化规律,主要分析了不同环境因子对氨氧化古菌群落结构和丰度的影响.研究表明氨氧化古菌对氨的亲和力比较强,对溶解氧的适应范围也比较大,并且在溶解氧较低和pH偏酸性条件下占主导地位.与此同时,氨氧化古菌对温度的适应性很广,对环境适应性很强.最后对氨氧化古菌今后的研究方向进行了展望.     

沉积物再悬浮对长江口潮滩上覆水体脱氮过程的影响

以长江口潮滩作为研究区域,采用15N同位素示踪技术,模拟研究了沉积物再悬浮过程对水体反硝化和厌氧氨氧化的影响.结果表明,沉积物再悬浮引起的上覆水体反硝化和厌氧氨氧化速率与水体浊度呈显著的正相关关系,这说明沉积物再悬浮能够促进水体脱氮过程的发生.在沉积物再悬浮条件下,采样点反硝化与厌氧氨氧化速率受不同站位理化因素的影响,存在明显的空间差异,且主要受沉积物总有机碳含量的控制.此外,随着沉积物再悬浮浊度的增加,水体中反硝化细菌nirS基因与厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因丰度均呈增加趋势.这说明沉积物再悬浮可增加水体脱氮功能菌群的丰度,进而增加脱氮速率.研究结果表明,评价河口潮滩沉积物再悬浮对氮转化过程的影响具有重要的科学意义.     

丹江口水库上下游古菌优势菌群落结构特征分析

采用16S rRNA Illumina Miseq高通量测序技术, 分析丹江口水库库区及汉江下游古菌物种组成, 并对大坝上、下游水体与沉积物中占优势的氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和产甲烷古菌(Methanogenic archaea)群落结构进行分析。结果表明, 优势种群落结构组成受到水体与沉积物样本差异的影响, 可由氨氧化古菌的好氧特性与产甲烷古菌的厌氧特性合理地解释。网络图分析表明, 丹江口水库上游氨氧化古菌与产甲烷古菌具有显著的相关关系。受丹江口水库运行的影响, 大坝下游水体及沉积物中氨氧化古菌丰度皆比大坝上游少, 而沉积物中产甲烷古菌丰度较高, 二者间相关性不明显。     

铝胁迫对酸性红壤古菌amoA基因多样性的影响分析

通过PCR-RFLP技术构建红壤丘陵区土壤氨氧化古菌amoA基因文库,比较分析典型森林土和农田土中氨氧化古菌种群结构对铝胁迫的响应。通过对628个amoA基因克隆子进行了PCR-RFLP指纹图谱分析,共获得62个独特的基因操作分类单元（operational taxanomical uints,OTUs）,进一步对62个OTUs开展Blast和RDP分类分析（相似性97%-100%）,结果表明：森林和农田土壤样品中100%的氨氧化古菌属于泉古菌门（Crenarchaeotes）,分布于4个基因族（Cluster1-4）,Cluster 1在所有测试样品中占明显优势。农田土壤中氨氧化古菌的丰度和多样性要高于森林土壤,但随着铝胁迫浓度的增加,农田土壤中氨氧化古菌丰度和多样性降低更明显,均匀度却有所上升。可见,铝胁迫导致土壤氨氧化古菌群落结构改变,高铝胁迫能促使氨氧化古菌发生适应性变化,有可能演变出优势种群。     

上覆水不同C/N比条件下沉积物环境反硝化及氨氧化功能基因丰度变化特征

以太湖梅梁湾沉积物环境为研究对象,通过室内培养试验,研究上覆水不同C/N比条件对沉积物中反硝化(nirS、nirK)及氨氧化功能基因(古菌AOA-amoA、细菌AOB-amoA)丰度的影响,实验设计硝氮水平为2.0和5.0mg·L-1,C/N为0.5、2、4、6、10、14.结果表明,所有实验组样品在60天的培养周期中,反硝化功能基因丰度与本底值相比有所上升,但对C/N比变化响应不显著;氨氧化功能基因丰度对C/N比的变化有响应,当C/N比大于一定比值时,其丰度由初期的显著上升变化为显著下降.其中,氨氧化古菌(AOA-amoA)丰度对C/N比变化响应更显著.相关性分析表明,系统中硝酸盐氮浓度与氨氧化功能基因丰度呈显著相关(r2=0.551,P0.05),当氨氧化功能基因丰度较高时,来源于沉积物中氨氮的硝化产物使得系统中硝酸盐氮趋于累积.     

不同初始pH值酸性土壤净矿化、净硝化和酸度变化分析

采集了4个不同初始pH值酸性土壤,在60%土壤持水量和25 ℃条件下对土壤矿化、净硝化和酸度变化进行了研究.结果表明,Ⅰ号土壤(pH=4.03,茶园土)矿化作用不明显,Ⅱ号(pH=4.81,玉米地)、Ⅳ号(pH=6.02,菜地)土壤矿化模式为Logistic 方程,Ⅲ号土壤(pH=5.41,菜地)为指数方程.不加NH+4条件下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号土壤净硝化模式为一级反应方程,加NH+4后净硝化速率增加一个数量级.培养结束后不加NH+4条件下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号土壤pH值没有变化,加NH+4处理后pH值显著降低,同时交换性Al3+显著增加.加NH+4促进酸性土壤(pH=4.81~6.02)硝化和酸化,但pH值过低的土壤(pH=4.03)NO-3-N、pH值和交换性Al3+无显著变化.     

有机碳源环境下的厌氧氨氧化批式实验

通过厌氧氨氧化批式实验,研究了在有机碳源环境下COD/NH4 -N比、pH值以及NO2--N浓度对厌氧氨氧化反应的影响.结果表明:在有机碳源环境下,厌氧氨氧化作用和反硝化作用可以同时存在;适宜的COD/NH4 -N比值范围在0~1.57之间;适宜的pH值范围应该在6.02~8.50之间,最适pH值为8.00;为了得到较好的脱碳和脱氮效果,在初始COD值为300mg/L时,初始NO2--N浓度不宜超过500mg/L,否则会抑制厌氧氨氧化反应和反硝化反应的进行.     

杭州湾水环境中氨氧化微生物对外源氨氮的响应

采集杭州湾邻近工业园区纳污水域靠近排污点(A点)及远离排污点(B点)的沉积物和水样,进行实验室模拟培养实验.在外源氨氮的刺激下,培养体系中微生物氨氧化作用加强,35天后水中投加的NH4+-N全部被去除,而NO3--N出现积累.源于A,B点的样品在培养实验后,基于细菌氨单加氧酶基因(Bact-amoA)的DGGE指纹图谱中的条带数由1条分别增加至7条和5条,表明氨氧化细菌的群落结构发生变化,多样性增加;而基于古菌氨单加氧酶基因(Arch-amoA)的DGGE条带数没有明显变化,表明氨氧化古菌的群落结构没有显著变化.     

培养条件下生物炭对红壤菜地土氨挥发和土壤性质的影响

本研究以南方酸性红壤菜地为供试土壤,利用密闭法室内培养模拟,研究了生物炭单独添加（B处理）或与尿素同时添加（BN处理）对土壤氨挥发、土壤化学性质和酶活性的影响.结果表明:与 CK 相比,生物炭单独添加处理（B）氨挥发量显著增加,如果同时添加尿素（BN）则氨挥发量更高.单独添加生物炭后,土壤pH值、EC值、CEC值以及脲酶活性和蛋白酶活性显著增加,但除CEC值外,其余指标B处理和BN处理间没有差异.相关分析表明,氨挥发与土壤pH值、EC值、脲酶活性存在显著正相关,与CEC值存在极显著正相关,与蛋白酶活性相关性不显著.在酸性土壤中施用生物炭要考虑氨挥发引起的氮素损失问题.     

厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析

简述了厌氧氨氧化的研究进展，讨论了有机环境下同一反应器中厌氧氨氧化与反硝化的协同作用，推导了厌氧氨氧化的电子计量学方程式。以及有机环境下以葡萄糖为有机碳源时反硝化脱氮的电子计量方程式．电子计量学分析表明：由于反硝化将有机碳转变为CO2，可为厌氧氨氧化提供碳源，从而有利于厌氧氨氧化的进行；厌氧氨氧化产生的NO3^-可被反硝化茵利用．由于厌氧氨氧化和反硝化反应过程均产生H^＋，会引起pH值升高，这一结果与所报道的试验结果相吻合．     

苯酚冲击负荷对前置反硝化系统脱氮的影响

采用短期静态试验和长期前置反硝化SBR工艺处理含苯酚生活污水。研究结果表明:随着苯酚质量浓度(0~175 mg/L)增大,2个试验中污泥氨氧化速率均逐渐减小,短期试验中最大比基质利用速率由2.898 d-1变成0.694d-1;在前置反硝化系统中,平均氨氧化速率为4.091 mg/(g·h),是静态试验(1.812 mg/(g·h))的2.26倍,且氨氧化速率与苯酚质量浓度的比值为一恒定值(-0.031±0.005);在0~5 h内苯酚与氨氮同时被去除,去除率分别为24.2%和23.5%;受苯酚冲击系统硝化作用破坏后通过自身结构调整15~18 d可恢复至正常水平;较高质量浓度(60~90mg/L)的苯酚毒性抑制作用使微生物形态结构受到不可逆破坏,微生物胞外聚合物中DNA质量分数由2.53 mg/g增加至34.6 mg/g。     

好氧污泥氨氧化活性对雌激素降解效率的影响研究

采用驯化后的硝化菌富集培养物(NEC)及实际污水厂的硝化活性污泥(NAS)降解雌酮(E1)和17α-乙炔基雌二醇(EE2), 通过初始氨氮浓度的变化及氨氧化菌活性的抑制改变污泥氨氧化活性, 并考察氨氧化活性对雌激素降解活性的影响。结果表明, NEC中雌激素的降解活性主要来自氨氧化菌, 亚硝酸盐对雌激素的硝基化作用及异养菌的代谢作用均较弱, 氨氧化菌对雌激素的共代谢得到证实。在NAS中, 氨氧化菌抑制剂烯丙基硫脲并未完全抑制E1和EE2的降解活性, 表明雌激素降解由氨氧化菌与异养菌共同完成, 而氨氧化菌的共代谢降解显然更为高效。     

自养混合菌群氨氧化特征及结构分析

从某污水厂活性污泥中分离、筛选获得了一组高效的自养氨氧化混合菌群．通过批式培养,结果表明,其最适温度和pH分别为30 ℃和7.0~7.5;溶解氧浓度对氨氧化影响较小;0~1.0 %的盐度对氨氧化速率无影响,盐度超过1.0 %时,氨氧化速率迅速下降;磷含量在20~900 mg/L时对氨氧化无影响;氨氮浓度在0~1000 mg/L时菌群生长正常,氨氧化速率最高可达150 mg·L-1·d,氧化终产物主要为亚硝酸盐,残留氨浓度低至0~3 mg/L．通过PCR-DGGE检出5株氨氧化菌,初步确定均为亚硝化单胞菌属     

反硝化-厌氧氨氧化掺杂培养的厌氧氨氧化菌影响因素研究

为了得到厌氧氨氧化菌最适宜的生长环境,利用培养成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥进行厌氧氨氧化菌的影响因素研究。探讨了温度、pH值、COD、进水基质(NH_4~+-N和NO_2~--N)对厌氧氨氧化菌活性的影响。研究结果表明:厌氧氨氧化菌最适温度为40℃;最适pH值范围为7.0~8.0;COD质量浓度低于100mg/L时,对厌氧氨氧化菌无明显抑制作用,COD质量浓度高于100mg/L时,反硝化菌生长占据优势,一定程度上抑制了厌氧氨氧化菌的活性;进水基质NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别低于1 540mg/L和140mg/L时,厌氧氨氧化菌活性没有受到严重抑制。控制厌氧氨氧化工艺的最适生长条件,有利于厌氧氨氧化菌的快速生长,进而为厌氧氨氧化反应器的快速启动奠定基础。     

2类氨氧化菌的生态特性及其应用研究进展

氮素作为组成生物体的重要元素，一直以其独特的方式在自然界中循环。经典氮循环理论认为细菌的好氧氨氧化是氧化氨氮的唯一途径，然而，随着生物技术的发展，新的氮循环途径被不断发现，其中的古菌好氧氨氧化以及厌氧氨氧化过程，由于其突出的生态及工程应用重要性，成为学术界的研究热点。本文主要综述了氮循环新途径中的厌氧氨氧化以及古菌好氧氨氧化过程的发现及研究现状，并进一步探讨了这两类氨氧化菌的研究及应用前景。     

三峡库区澎溪河消落带落干期土壤硝化强度及影响因素

研究了三峡库区澎溪河落干期消落带不同地点、不同高程段、不同土地利用方式下土壤硝化强度及影响因素。结果表明,研究区域消落带硝化强度范围为0.76~9.76 mg/kg·d,平均值为3.76±0.76mg/kg·d,明显低于国内其他研究区域土壤硝化强度。澎溪河消落带从上游汉丰湖到下游黄石,土壤硝化强度呈现递减的趋势。随着高程的增加,消落带土壤硝化强度逐渐降低,但没有显著差异(P0.05)。消落带不同土地利用方式中,河滩地土壤硝化强度显著高于耕地土壤硝化强度(P0.05),是耕地土壤硝化强度的1.82倍。消落带土壤硝化强度与土壤pH值呈显著正相关(P0.05),与有机质含量及亚硝化菌数量呈极显著正相关(P0.01),周期性的淹水影响了消落带土壤pH值和有机质含量,从而影响了消落带土壤硝化强度。     

垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化的影响

为了考察垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化反应的影响,保证晚期垃圾渗滤液的深度脱氮,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR(ASBR)两级系统处理氨氮为(2 000±100)mg/L、COD为(2 200±200)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液进行试验研究.短程硝化SBR运行了100d,亚硝酸盐积累率达到了95%以上.ASBR采用进水逐步加大渗滤液掺入比例的方式进行驯化.实验结果表明,随着掺入比例的增大,进水可降解COD增加到150 mg/L左右时,ASBR的氮负荷速率从1.20 kg/(m3·d)降到了0.28 kg/(m3·d),氮去除速率从1.10 kg/(m3·d)下降到了0.19 kg/(m3·d),表明系统趋于崩溃.当ASBR进水可降解COD再次降低到50 mg/L左右时,系统的厌氧氨氧化菌活性得到了恢复,最大的氮负荷速率和氮去除速率分别达到了1.55和1.20 kg/(m3·d).定量PCR试验表明,当系统的厌氧氨氧化菌活性得到恢复后,厌氧氨氧化菌占全细菌的比例达到了试验期间的最大值1.94%.     

半硝化-厌氧氨氧化法的脱氮研究

研究采用一种新的工艺——半硝化-厌氧氨氧化法来处理高浓度氨氮废水。半硝化在35℃左右,pH值为7．6左右,水力停留时间为1d的条件下反应;厌氧氨氧化在35℃,pH值为7．5左右,水力停留时间为2d的条件下反应。硝化反应对氨氮的有一定去除效果,但没有同等比例的亚硝酸盐氮生成;厌氧氨氧化反应前期氨氮、亚硝酸盐氮的去除率均可达到55％以上,但后期氨氮没什么去除效果,而亚硝酸盐氮有一定的去除率。     

生物脱氮除磷新技术

综述了反硝化除磷技术的原理及其影响因素：pH值、溶解氧、污泥停留时间、MISS值等的研究概况;硝化与反硝化技术的原理及其影响因素：碳源、溶解氧、絮凝体特性等的研究概况．短程硝化反硝化技术的原理及其影响因素：温度、pH值、氨浓度、溶解氧等的研究概况以及厌氧氨氧化技术的原理及其影响因素：抑制物、pH值、温度等的研究概况．并对反硝化除磷、同时硝化与反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等生物脱氮除磷新技术的相关工艺及其特点进行了评述．