菌藻共生系统处理污水的研究及应用前景

利用菌藻共生系统处理污水是一项资源化技术,也是净化水体富营养化的一个有效途径.文章主要介绍了菌藻共生系统净化水质的机理和国内外利用菌藻共生系统处理污水的研究成果,以及今后的发展趋势.     

高效菌藻系统资源化处理畜牧养殖废水

厌氧酸化预处理养猪污水 ,以灭活病原微生物并使有机大分子降解成小分子 ,为菌藻系统资源化处理创造条件。同时 ,在室内条件下 ,比较了由小球藻、光合细菌、乳酸菌、红酵母及产朊假丝酵母所组成的菌藻生态系统在不同初始数量配比、不同环境条件下对经厌氧酸化预处理的猪场废水中 NH3 - N、有机质的去处效果及形转化藻蛋白的效率。结果表明 ,光照和黑暗条件对菌藻系统处理废水效果有一定差异 ,光照利于菌藻系统对氨态氮的去除 ,而黑暗条件则利于有机质的降解。振荡处理有机质去除效果比静置时高。同时 ,光照强度愈大 ,愈有利于氨态氮去除。组成的菌藻生态系统可使酸化猪场污水在 4 8h内 BOD5、NH3 - N的去除率分别达 96 .8%、98.7% ,同时产生 6 .5 4g/ L菌 -藻蛋白。显示出菌藻系统在资源化利用污染严重的养猪污水方面所具有的良好应用前景。     

斜生栅藻培养基优化及菌藻共生体系处理污水

为建立适用于模拟污水处理的菌藻共生体系,通过模拟污水的适应性分析,选定斜生栅藻为共生藻种,以BBM为基础培养基对其生长条件进行优化,并建立好氧颗粒污泥和藻类的共生体系进行模拟污水处理。结果表明:斜生栅藻的最适生长条件,接种量为10%,培养基的初始p H为7.5,C6H12O6和NH4Cl的质量浓度分别为1 500和300 mg/L。好氧颗粒污泥和斜生栅藻的共生体系对污水COD、NH3-N、TP的去除率分别为93.89%、87.64%、91.35%,优于单独的斜生栅藻和单独的好氧颗粒污泥,可以提高模拟污水中有机物和氮、磷的同步去除效果。     

固定化栅藻对市政污水中氮、磷营养盐的深度净化

利用固定化藻类的生物富积作用净化污水中的氮和磷，将栅藻包埋固定在褐藻酸钙凝胶胶球中，对人工污水进行深度净化．研究藻细胞年龄和饥饿处理时间对污水中NH4^＋-N和PO4^3--P的净化效率以及净化过程中藻类叶绿索a含量变化．结果表明：静止初期藻细胞对NH4^＋-N和PO4^3--P去除率比指数末期高，处理5d后，静止初期细胞对NH4^＋-N和PO4^3--P的去除率分别为76．7％及91．7％，指数末期细胞氮、磷的去除率分别为75．4％和88．7%；饥饿处理可明显提高藻细胞对NH4^＋-N和PO4^3--P的去除效率，藻细胞饥饿时间对NH4^＋-N和PO4^3--P去除率的影响大小依次为48h，72h，24h，0h．     

奎河污水处理的初步研究

运用自净及自净后放养水网藻和刚毛藻的方法对奎河污水进行处理．处理后的污水水质得到了明显改善，溶氧量由原来的０．３３ｍｇ／Ｌ增长至１１．１０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ去除率为９８．６％。处理后的水质对大蒜根尖生长的抑制作用明显降低，污水对大蒜根尖细胞的毒害作用也同时降低。     

地衣中共生念珠藻多拷贝序列的初步分析

地衣是一类菌和藻的共生植物．本文选用共生念珠藻为研究材料，测定了其ITS（16S rDNA至23S rDNA基因间隔区）序列，结果表明地衣中共生念珠藻ITS基因存在着多拷贝现象，在所得的四条谱带中，前三条和自由生长的念珠藻一样，另一条约为920bp，是最长的谱带．序列分析结果显示，在共生念珠藻中，各拷贝之间的ITS序列在结构和碱基组成上都存在着差异，其中ITS—S中仅包含tRNA^-Ala基因，在ITS—L中包含tRNA^-Ala和tRNA^-Iie，这一现象说明各拷贝之间在分子进化上存在着不同步现象．虽然许多工作还在进一步的探讨中，我们初步认为这种多拷贝的形成是由于不等交换产生的．     

青海省西宁市城市市政污水中绿藻资源调查

以青海省西宁市市政污水出水为研究对象,初步调查了污水中的绿藻资源,并从形态学上进行初步鉴定。结果显示,污水中含有绿藻门小球藻科蹄形藻、小球藻、顶棘藻,栅藻科栅藻,卵囊藻科纤维藻,衣藻科衣藻等藻株。而且栅藻藻株种类明显多于其他种类藻株。该实验结论希望能为污水净化和利用污水培养能源微藻提供依据。     

不同碳源下共存细菌对铜绿微囊藻生长的影响

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)可通过二氧化碳浓缩机制(carbon concentrating mechanism, CCM)利用水环境中的无机碳进行光合固碳来促进自身生长,是引发淡水蓝藻水华的优势种。自然水体生态系统中菌藻共生体系是其重要组成部分,对藻华起到重要调控作用,但有关不同碳源条件下共生细菌对蓝藻藻华的影响仍不清楚。文章以铜绿微囊藻为模式蓝藻,探究在不同碳源组合下共存细菌对其生长的影响。在总碳(total carbon, TC)质量浓度为25 mg/L的无机碳源和有机碳源组合,环境初始菌藻比为1∶2时,铜绿微囊藻的最大生物量达到最大值5.0×10⁷个/mL,是纯藻对照组最大生物量的2.05倍;在加入25 mg/L的有机碳源,初始菌藻比为5∶1时,培养周期内可预测的最大生物量达到最小,为1.5×10⁷个/mL,仅为纯藻对照组最大生物量的0.76倍。结果表明：不同碳源下初始细菌的出现会极大程度地影响铜绿微囊藻的生长,其中,在无机碳源和混合碳源的营养条件下,初始细菌显著加快了铜绿微囊藻的生长繁殖。     

菌-藻体系去除水产养殖废水中氮和磷的净化实验

以投加人工饲料喂养罗非鱼7天的玻璃鱼缸内的废水为样品,接种地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、硝化细菌、月牙藻（Selenastrum reinsch）和四尾栅藻（Scenedesmus quadricanda）后于光照箱内培养,于0、12h、24h、48h、84h、120h、168h测定废水样品的pH值、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和可溶性磷酸盐的去除率,以24h氨氮和168h可溶性磷酸盐的去除率为指标进行L9（34）正交实验,研究菌-藻体系去除水产养殖废水中氮和磷的净化效果。结果表明,地衣芽孢杆菌、硝化细菌、月牙藻和四尾栅藻组成的菌-藻体系可以通过其新陈代谢过程中形成的原始共生关系有效地去除养殖水体中的氮、磷污染物。菌-藻体系去除氨氮的最佳反应时间为24h,最大去除率98%,在初始密度为5×105cells/ml条件下,最佳菌-藻体积配比为1∶2∶2∶3,即最佳菌-藻初始密度分别为2.5×105cell/ml、5.0×105cell/ml、5.0×105cell/ml、10.0×105cell/ml。菌-藻体系去除可溶性磷酸盐的最佳反应时间为168h,去除率100%,在初始密度为5×105cells/ml条件下,最佳菌藻体积配比为1∶1∶3∶2,即最佳菌-藻初始密度分别为2.5×105cell/ml、2.5×105cell/ml、10.0×105cell/ml、5.0×105cell/ml。     

菌藻联合处理对不同底质刺参养殖池塘的改良

采用正交实验设计方案,在铺有泥沙质底池塘底泥的水槽中养殖刺参,通过检测对养殖水体中氨氮、亚硝酸盐、硫化物及底泥硫化物的降低率,最终确定菌藻联合处理系统中各成分的最优初始添加量分别为:小球藻1.0×10~7细胞/L,微拟球藻1.5×10~7细胞/L,光合细菌1.5×10~7CFU/L和芽孢杆菌1.0×10`7CFU/L.将该最优配比菌藻联合处理系统分别施加到铺有泥沙质底、砂质底和泥质底底泥的水槽中,在为期80 d的刺参养殖过程中,观测其对水质和底质的修复和改善效果.结果发现,该菌藻联合处理系统能显著降低水中硫化物、氨氮、亚硝酸盐的含量和底泥硫化物含量,显著提高底泥氧化还原电位,同时有效降低底泥中总氮、总磷和有机碳的含量,对有害细菌的生长也有较好的抑制作用.结果表明,菌藻联合处理联合处理系统改良效果显著,对泥质底底泥的改良效果最优.     

港口群、产业群与城市群共生系统演化与培育

共生是社会经济系统中普遍存在的现象。从共生理论看,港口群、产业群、城市群复合系统中,共生单元是基础,共生环境是重要的外部条件,共生模式是关键;互惠共生模式是"三群"复合系统演化的方向和目标;竞合机制、自组织机制是"三群"复合系统协同发展的内在机制,耦合机制和集散机制成为"三群"复合系统协同发展的外在机制。整合港口资源,推进城镇化建设,强化产业群的支撑,培育共生环境等,可有效促进"三群"复合系统的共生演化。     

林业低碳产业链的共生系统动力解析

在分析林业低碳产业链共生系统基础上,构建林业低碳产业链共生系统结构模型,提出林业低碳产业链共生系统具有群落性、资源投入减量化、生态性和经济增值性等特征。各个共生单元内部和共生单元构成的共生系统可具有相似的动力机制,以林业加工制造单元为例,在假设加工制造单元由制浆主体、造纸主体和板材加工主体构成的基础上,构建了资源消耗(林木资源分段分级利用、非林资源消耗、废弃物循环利用)、生产投入和产量的函数关系,经求解得到单个主体参与共生系统后收益增加,三主体构成的共生系统所产生的收益大于三主体独自运营收益之和。结果表明:当主体预期参与共生系统可获得较独立运营的增量收益时,节点企业才有动力参与产业链; 当产业链节点企业构建共生系统也能够获得增量收益时,节点企业才有动力组建林业低碳产业链共生系统。最后提出延伸林业产业链以扩大共生主体范围,推进林产品加工制造共生单元的资源消耗减量化,探索新型的共生模式等建议。     

基于共生理论的物流金融价值增值作用分析

借用共生理论中共生介质的概念,说明物流金融在制造企业和物流企业共生关系中的介质作用,即其对两者共生关系中物质流、资金流、信息流的整合效果,说明价值增值是共生系统能量增长的一种表现形式.结合波特的价值链模型,分别论证了物流金融对制造企业和物流企业及它们所形成的共生系统的价值增值作用,阐明了价值增值主要源于风险成本的降低及新服务业务的利润增加.研究表明物流金融之于制造企业和物流企业走向对称互惠共生模式的必不可少的介质.     

实现产业与生态互利共生的林业绿色供应链模式研究

为实现绿色中国战略,系统研究了林业绿色供应链模式,在经济与生态的矛盾交织中探索一条互利共生的发展路径。综合运用共生理论、循环经济理论和Multi-Agent技术等,探讨绿色共生型林工一体化供应链的组织模式、运行模式、系统结构与原理以及运行机制。按照从机制到运作的逻辑顺序,依次构建林业绿色供应链的共生关系椭圆轨道模型、多层次结构模型、"三链"共生循环结构模型、5R循环经济结构模型和Multi-Agent运行机制模型等。研究表明,绿色共生型林工一体化供应链是林业产业与生态的共同出路和共生发展的趋势,只有建立绿色共生的运行机制,实现资源链、生态链和价值链的相互促进,绿色中国战略才会有真正的动力和生命力。     

花生根瘤菌转吸氢基因的研究

以ｐＲＫ２０７３为辅助质粒、通过三亲本杂交，将携带豌豆根瘤菌吸氢基因的质粒ｐＡＬ６１８转移到花生根瘤菌ＮＢ２中，通过抗性筛选、质粒检测及吸氢活性测定，获得一系列能稳定遗传的结合株，其中ＮＢ２－７，ＮＢ２－１１在自生条件下其吸氢活性为受体株的１５倍，在共生条件下其吸氢活性为受体株的２～３倍．     

Shoot control of root development and nodulation is mediated by a receptor-like kinase

In legumes, root nodule organogenesis is activated in response to morphogenic lipochitin oligosaccharides that are synthesized by bacteria, commonly known as rhizobia. Successful symbiotic interaction results in the formation of highly specialized organs called root nodules, which provide a unique environment for symbiotic nitrogen fixation. In wild-type plants the number of nodules is regulated by a signalling mechanism integrating environmental and developmental cues to arrest most rhizobial infections within the susceptible zone of the root. Furthermore, a feedback mechanism controls the temporal and spatial susceptibility to infection of the root system. This mechanism is referred to as autoregulation of nodulation, as earlier nodulation events inhibit nodulation of younger root tissues. Lotus japonicus plants homozygous for a mutation in the hypernodulation aberrant root (har1) locus escape this regulation and form an excessive number of nodules. Here we report the molecular cloning and expression analysis of the HAR1 gene and the pea orthologue, Pisum sativum, SYM29. HAR1 encodes a putative serine/threonine receptor kinase, which is required for shoot-controlled regulation of root growth, nodule number, and for nitrate sensitivity of symbiotic development.     

从人菌共生的角度探讨生物安全与传染病防控的新思路

 近年来发生的与传染病以及生物安全相关事件,如2003年严重急性呼吸系统综合征（SARS）和近期中东呼吸综合征（MERS）等,以及合成生物学技术在人造生命方面的安全风险,提示传染病防控和生物安全的现状不容乐观。如何重构、重建、重塑人类与微生物、尤其是病原微生物之间的关系,已成为重要的现实问题。结合国内外关于人体共生微生物尤其是肠道菌群与慢病相关性的研究进展,从生命起源与协同进化的角度考虑,提出需要正视微生物本身应有的生存空间与生存逻辑,辩证分析并重构人与病毒、人与菌群之间的平衡关系,从人菌共生、人菌共赢的角度出发,通过改善人体共生微生态环境,提高人体免疫力,为传染病防控和生物安全提供新思路。     

A receptor kinase gene regulating symbiotic nodule development

Leguminous plants are able to establish a nitrogen-fixing symbiosis with soil bacteria generally known as rhizobia. Metabolites exuded by the plant root activate the production of a rhizobial signal molecule, the Nod factor, which is essential for symbiotic nodule development. This lipo-chitooligosaccharide signal is active at femtomolar concentrations, and its structure is correlated with host specificity of symbiosis, suggesting the involvement of a cognate perception system in the plant host. Here we describe the cloning of a gene from Medicago sativa that is essential for Nod-factor perception in alfalfa, and by genetic analogy, in the related legumes Medicago truncatula and Pisum sativum. The identified 'nodulation receptor kinase', NORK, is predicted to function in the Nod-factor perception/transduction system (the NORK system) that initiates a signal cascade leading to nodulation. The family of 'NORK extracellular-sequence-like' (NSL) genes is broadly distributed in the plant kingdom, although their biological function has not been previously ascribed. We suggest that during the evolution of symbiosis an ancestral NSL system was co-opted for transduction of an external ligand, the rhizobial Nod factor, leading to development of the symbiotic root nodule.     

青藏地区入境旅游流共生态势研究

由于区域背景和旅游区域合作的共生环境,青藏地区旅游在本质上存在一种共生关系.本文引入种群生态学中的共生理论,选取具有代表性的青海和西藏作为基本共生单元,通过对青藏地区的1999-2009年入境旅游数据的整理,运用EXCEL对Theil系数、游客转移态等定量评价.结果表明：从空间尺度上,青藏地区空间转移态整体呈上升趋势;在时间尺度上,Theil系数总体差异演变呈波动发展,趋势呈下降状;青藏地区入境旅游流的共生态势趋同,存在较强的共生关系.