植物乳杆菌Y42无细胞培养上清抑制单增李斯特菌生物膜形成研究

为研究植物乳杆菌Y42无细胞培养上清对单核细胞增生李斯特菌(LM)生物膜形成的抑制作用,采用微孔酶标板刃天青显色法确定Y42上清的最小抑菌质量浓度(MIC),微孔酶标板结晶紫染色法检测Y42上清对LM生物膜形成的影响,软琼脂法测定Y42上清对LM爬行运动性的影响。结果显示Y42上清最小抑菌质量浓度为60mg/mL;当Y42上清作用质量浓度为MIC的1/32、1/16、 1/8、 1/4、 1/2时,LM的运动圈直径由81.15mm减小为78.31、 75.35、 69.51、 54.91、33.09mm,对LM生物膜形成的抑制率达到32.90%、 30.81%、 40.75%、 39.93% 、12.15%;普通光学显微镜在10×40倍放大倍数下,观察到Y42上清可显著减少LM在盖玻片上形成生物膜的量。Y42无细胞培养上清可通过抑制LM的运行性来抑制其生物膜的形成。     

生物膜增长动力学模型

生物膜是由降解底物的活性物质与非活性物质所组成.基于这种观点，提出了系统描述生物膜中活性生物量（Ma）与非活性物质量（Mi）增长的生物数学模型体系.从理论上阐明了活性生物量与非活性物质量间动态的相互作用，并论证了生物膜反应器在运行中存在最大活性生物量（Ma）max，且在反应器达到最大活性生物量（Ma）max以后，非活性物质量的积累导致生物膜的继续增长，但不能改善生物膜反应器的出水物质.     

Progress of marine biofouling and antifouling technologies

Adhesion of marine fouling organisms on artificial surfaces such as ship hulls causes many problems, including extra energy consumption, high maintenance costs, and increased corrosion. Therefore, marine antifouling is an important issue. In this review, physical and biochemical developments in the field of marine biofouling, which involves biofilm formation and macro-organism settlement, are discussed. The major antifouling technologies based on traditional chemical methods, biological methods, and physical methods are presented. The chemical methods include self-polishing types such as tributyltin (TBT) self-polishing co- polymer coatings, which despite its good performance has been banned since 2008 because of its serious environmental impact. Therefore, other methods have been encouraged. These include coatings with copper compounds and biocide boosters to replace the TBT coatings. Biological extracts of secreted metabolites and enzymes are anticipated to act as antifoulants. Physical methods such as modification of surface topography, hydrophobic properties, and charge potential have also been considered to prevent biofouling. In this review, most of the current antifouling technologies are discussed. It is proposed that the physical antifouling technologies will be the ultimate antifouling solution, because of their broad-spectrum effectiveness and zero toxicity.     

一种新型生物膜反应器处理污水的研究

研究一种新型生物膜反应器-水力旋转生物膜反应器对生活污水的处理，研究表明最佳水力停留时间为4hr，本装置脱氮效果较好，停留时间为8hr时TN去除率达62．5％，氮的去除通过同步硝化反硝化反应．BOD面积负荷设置为5-7g／(m^2．d)较合适。     

生物电极膜内脱氮速率模型

通过研究生物电极脱氮过程中膜内物质运动和反应机理,建立了能够表现生物膜内脱氮反应过程的动力学模型.在本模型中,氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应,在生物膜内反硝化细菌的作用下,硝酸氮被还原为氮气从而彻底将其去除.模型综合考虑了膜内物质迁移、扩散等对脱氮过程的影响,得到了氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应时去除硝酸氮的动力学方程.在模型建立过程中,假定生物膜厚度和反硝化菌脱氮活性不受生物浓度、时间和电极位置影响,并且认为生物膜内各反应物质的有效扩散系数约为其在水中分子扩散系数的80%.采用Runge-Kutta法和Shaoting Mathal法对模型进行求解,模型计算结果和实验结果较吻合.     

Population dynamics and spatial distribution of microbial species in multispecies biofilms under the action of direct electric current

The metabolism, population dynamics and spatial distribution of nitrifying bacteria and heterotrophs in biofilms under the action of direct electric current were investigated by using the micro-slicing technique. The nitrification rate of nitrifying bacteria was severely inhibited by a current over 10 Am^-2 at lower C/N ratios. Compared to heterotrophs, the nitrifying bacteria in the surface biofilms were severely inhibited, resulting in a significant decrease in bacterial density. An increase in current density narrowed the less current-sensitive inner biofilm region, and in addition the density of NO2-oxidizers decreased more significantly than that of NH4-oxidizers in the surface biofilms probably due to electrochemical reactions at the anode. However, the effect of current on both the population dynamics and the spatial distribution of the microbial species was less significant at larger C/N ratios.     

给水系统附生生物膜发育的生物量和种群结构

为了满足给水管网管水质的要求,考察了不同的给水管道水力条件下聚乙烯管材上生物膜(生物量和种群结构)的发育情况。采用分子生物学与传统分离培养相结合的方法,以清华地下水为原水,在剪切力分别为0.95、0.18 Pa2种条件下,生物膜生物量和种群结构的发育呈现了同一规律,即生物膜生物量在7 d内即可发育成熟,在以后的发育中,生物膜生物量一直稳定在105CFU/cm2(CFU为菌落形成单位),但生物膜的种群结构却随着时间发生显著变化。实验中所设置2种水力条件对生物膜发育的影响差别不大;生物膜生物量的发育和种群结构的发育是2个相对独立的过程;易于分泌胞外粘液和菌体表面具有疏水性等性质可以帮助细菌更好地在生物膜中生存发展。     

用一体化生物膜反应器处理生活污水

根据生物脱氮原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。将反应器运行2个月,探讨反应器对有机物和氮的去除,同时采用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法对反应器好氧区和缺氧区微生物种类和多样性进行分析。结果表明:该反应器通过设置好氧和缺氧2种环境,并且通过内循环回流,形成“前置式反硝化系统”可达到较好地去除有机物和氮的目的,其中水力停留时间为影响硝化作用的重要参数。在反应器的好氧区有同步硝化反硝化现象发生。     

金属元素在黄浦江水体生物膜中的分布特征

为了探讨黄浦江水体生物膜中金属元素分布特征和天然水体生物膜与金属元素相互作用机制,应用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析不同的水深、季节、生长时间和采样点下生物膜中金属元素的含量.结果表明:天然水体生物膜中蓄积的金属元素主要为Al、Fe、Ca、Mg、Mn等;生长时间、水深、季节均是影响生物膜富集金属元素的因素.从而可以初步推断生物膜参与了金属元素在水环境中的迁移转化过程.     

外加碳源和生物激活剂对生物膜修复污染河水效果的影响

考察了低浓度葡萄糖、乙醇和生物激活剂对生物膜修复污染河水的影响。结果表明，3种药剂对生物膜去除污染河水的COD均有明显强化作用，葡萄糖的强化作用最为明显。在22～31℃，河水流量为10L／h、气水比为10：1(V／V)时，与空白相比，加入4．5mg／L的葡萄糖可使COD去除率提高50．3％，河水COD可由地表水V类水质变为I类水质。加入5mg／L乙醇可使COD去除率提高18．5％。在16～20℃、其他条件不变时，加入3mg／L的生物激活剂可使COD去除率提高17．9％。但3种药剂对于氨氮的去除意义不大，加入4．5mg／L葡萄糖后氨氮的去除率只提高7．7％。加入5mg／L乙醇后氨氮的去除率略有下降，加入3mg／L生物激活剂后，氨氮去除率略有提高。