生物膜和生物膜形成菌的研究

细菌生物膜是一个复杂的微生物群落,生物膜巾除了水和细菌以外,还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物.介绍细菌生物膜的形成过程,并综述了近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象,从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响.     

亚硫酸钠对甲醛净化用生物膜填料塔中优势菌的影响

 以去除生物膜填料塔净化甲醛废气时溶解在喷淋液中的甲醛为对象,研究了在喷淋液中加入亚硫酸钠对甲醛净化用生物膜填料塔中优势菌的影响.实验结果表明:亚硫酸钠对生物膜细菌生长具有较好的促进作用;亚硫酸钠提高了生物膜填料塔对甲醛的净化效率;生物膜细菌优势菌仍为假单胞菌属.     

光对光合细菌生长及色素合成的影响

研究光照和黑暗条件下生长的光合细菌转入不同光照强度下培养时其菌体生长速率及色素合成速率的变化，阐明光对光合细菌生长及色素合成的影响。结果表明，黑暗中生长的光合细菌进入光照条件下生长要经过一段适应期；随着光照强度的增加，菌体生长速率增加，但色素的比合成速率降低。     

光对光合细菌生长及色素合成的影响

研究光照和黑暗条件下生长的光合细菌转入不同光照强度下培养时其菌体生长速率及色素合成达率的变化，阐明光对光合细菌生长及色素合成的影响．结果表明，黑暗中生长的光合细菌进入光照条件下生长要经过一段适应期；随着光照强度的增加，菌体生长速率增加，但色素的比合成达率降低．     

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、0.18Pa两种条件下,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7d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。实验中所设置两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两个相对独立的过程;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。     

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。     

口腔细菌表面糖苷酶的生物学功能研究

口腔细菌是引起龋齿的关键因素。口腔细菌和黏附在牙齿表面的唾液大分子相互作用,在牙齿表面形成早期牙菌斑生物膜,随后更多的细菌加入到生物膜中生长并最终导致龋齿和牙周炎等疾病。唾液为细菌的黏附提供配体,为细菌的生长提供碳源和氮源,但是细菌如何利用以及利用哪些唾液大分子进行生长还不清楚。许多口腔细菌细胞表面和细胞内有不同的糖苷酶水解糖链。本综述总结了笔者对口腔细菌的研究,揭示不同细菌利用人的唾液生长的能力不同,有的生长良好,有的甚至不能单独在唾液中生长;而口腔共生菌Streptococcus gordonii DL1在唾液中生长良好是依赖于细菌表面的3个糖苷酶,它们捕食唾液中富含脯氨酸的糖蛋白的N-糖链,是该细菌在唾液中生长关键的第一步;而且不同的糖苷酶对底物有严格的特异性,糖链只能被依次水解。不同细菌表面有不同的糖苷酶,能够合作水解糖链从而在唾液中相互喂养并在牙齿表面共生,是笔者下一步的研究方向。     

鲍曼不动杆菌生物膜抑制剂的设计合成及其活性测试

国内外临床实践和研究结果均证明细菌的耐药性、慢性感染疾病难以治愈和反复发作都与细菌的生物膜密切相关。生物膜顽固的黏附性和致密性对游离细菌的保护,使得细菌对抗生素的耐药性增加10~1000倍。基于群体行为控制的生物膜抑制剂开发有望提供解决思路,为此合成出9个具有生物膜抑制作用的化合物,并测试其生物膜抑制活性。研究发现在20μmol的抑制剂条件下,其中8个化合物均显示鲍曼不动杆菌的生物膜抑制活性,其中2个化合物在20μmol条件下生物膜抑制率超过60%,并且通过扫描电镜观察研究细菌在硅胶片表面的生长情况,在添加化合物6的硅胶片表面并未形成生物膜群落,而在未添加化合物的硅胶片表面形成了生物膜群落,进一步说明了合成化合物对生物膜的抑制作用。     

Shewanella algae对纯锌腐蚀性能的影响

【目的】在室内模拟条件下研究海藻希瓦氏菌(Shewanella algae)对纯锌牺牲阳极腐蚀的影响。【方法】利用微生物分析、交流阻抗测试技术、扫描电镜及荧光显微等方法,测试Shewanella algae的生长曲线、开路电位、电化学阻抗、表面形貌等。【结果】在含细菌体系中,细菌通过代谢活动消耗掉溶解氧,在试样表面形成一层生物膜。该生物膜阻挡了腐蚀介质与试样表面的接触,从而使试样的腐蚀受到抑制。荧光显微镜观察结果表明,浸泡7d,试样表面形成完整的生物膜,但随着营养物质及氧气的消耗,生物膜逐渐脱落。【结论】该细菌可以使纯锌试样的腐蚀电位升高,并且显著抑制试样的腐蚀。该细菌生物膜的形成需要一定的时间及充足的营养物质和氧气。     

AgCl膜光催化降解色素的研究

利用AgCl膜在不同波长光照条件下对水溶液中的5种有机色素进行催化降解实验．实验结果表明，30min内，5种色素(质量浓度为20mg/L)均得到迅速光解，且在太阳光光照条件下AgCl膜具有非常高的光催化性能．并进一步研究了成膜原料液的浓度对光解率的影响、溶液初始质量浓度与光解速率的关系及悬浮态AgCl的光催化对比实验．     

苯酚在紫外辐射和生物膜联合作用下的降解动力学

采用石英玻璃制成的循环床式生物反应器,在波长为254 nm的紫外辐射条件下进行降解苯酚的研究.分别比较了不同浓度苯酚溶液在单独紫外辐射,单独生物降解以及紫外辐射与生物降解共同作用下的降解规律.实验结果表明:在紫外辐射条件下,生长在陶瓷微孔内的生物膜仍具有较好的生物活性.根据苯酚降解动力学分析,单独生物降解比单独紫外光辐射降解速率快,而采用紫外光与生物膜组合方法降解苯酚时,其负荷最高.     

一体式光催化氧化与生物降解反应器处理含苯酚和2,4,6-三氯酚废水

采用一体式光催化氧化与生物降解反应器,在波长为254 nm的紫外辐射条件下进行生物降解苯酚与2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)混合液.分别比较了分步耦合与同步耦合对苯酚降解速率的影响,同时还比较了间歇和连续条件下苯酚与2,4,6-TCP混合液在单独光催化、单独生物降解以及光催化与生物降解共同作用下的降解规律.实验结果表明:采用光/生物联合方法对混合溶液进行降解时,混合溶液中苯酚和2,4,6-TCP的降解速率为最快,相应COD的平均去除率也最高.     

光照对自然水体生物膜吸附Cu影响的初步研究

为了探究光照对自然水体生物膜吸附Cu的影响,本研究以自然水体生物膜/水体系模拟自然水体、初步研究了光照对自然水体生物膜吸附Cu的动力学和热力学特征,发现光照对吸附有一定的影响,我们又进一步选择无定形态铁锰氧化物/水体系作为对比,研究了不同浓度过氧化氢对吸附Cu的影响。结果表明,光照对生物膜吸附重金属铜有一定的抑制作用,可能是由于光合作用产生H2O2能够导致生物膜中铁锰氧化物吸附Cu的能力下降。     

紫外光/生物膜耦合降解苯酚与2,4,6-三氯酚

氯酚是一种较难生物降解的有机化合物且又广泛存在于自然环境中,传统的生物方法不能有效地使其得到降解,同时氯酚的存在还会对苯酚的降解产生一定的抑制作用.为此本研究采用一种一体式的内循环光/生物降解反应器,借助生物膜与波长为254 nm的紫外辐射的协同作用对含有苯酚和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)混合溶液进行降解.实验中分别比较了单独紫外辐射(P)、单独生物降解(B)以及紫外辐射与生物降解(P+B)共同作用下苯酚与2,4,6-TCP的降解规律,重点讨论了2,4,6-TCP对苯酚降解速率的影响.实验结果表明:2,4,6-TCP的存在对苯酚的降解有抑制作用,而采用P+B方法时,该抑制作用可以得到有效地缓解,苯酚对2,4,6-TCP降解速率的影响不大,采用紫外光辐射与生物膜耦合的方法对混合溶液进行降解时,混合溶液中苯酚和2,4,6-TCP的降解速率最快,相应的COD平均去除率也最高.     

光照和自然水体生物膜存在下十二烷基苯磺酸钠降解的影响因素研究

使用稀土补光灯作为光源,以十二烷基苯磺酸钠(DBS)为可降解有机污染代表,在水-生物膜体系中通过单因子单变量控制法,研究了温度、溶解氧、生物膜数量及生物膜活性对有机污染物降解的影响。研究结果表明:温度、溶解氧和生物膜数量对体系中DBS的降解量都有影响,其中溶解氧和生物膜数量是DBS降解的主要影响因素。对比不同生物活性试剂处理的生物膜对DBS的降解情况可以得出:具有活性的生物膜光合作用过程是DBS降解的关键。     

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.     

紊流脉动对生物反应器运行影响的数值模拟

为研究紊流脉动对生物反应器运行的影响,针对时均速度为零的振动格栅反应器,构建气-液两相流模型并对其进行验证。借助Fluent软件对反应器中气和水的流动进行数值模拟,得出10种工况下紊流脉动强度与气含率、氧转移系数和雷诺应力的关系。结合实验测得的生物膜理化数据,分析紊流脉动强度对生物膜生长的影响。结果表明,增大紊流脉动可有效提高反应器内的气含率和氧转移系数,促进气液两相进行高效传质。对于本研究所用振动格栅生物反应器,当紊流强度q<2.7 cm/s时,生物膜厚度和密度随着紊流强度的增加而增加。当q>2.7 cm/s时,雷诺应力的作用显著,生物膜逐渐变薄变密。紊流强度q=3.4~4.8 cm/s时,生物膜生长和污染物去除效果最佳。     

没食子鞣质及其有效提取物对牙菌斑生物膜形态结构和活性的作用

研究药物没食子鞣质及其有效提取物对牙菌斑生物膜形态结构和活力的影响,了解常态生物膜形成过程中生物膜活力的变化,以及药物作用下生物膜形态结构和活力的变化,探讨药物对牙菌斑生物膜的作用机制.采用倒置荧光显微镜结合特异荧光染料标记常态牙菌斑生物膜生长过程中死菌和活菌变化,及药物处理后牙菌斑生物膜中死菌和活菌的构成,观察常态牙菌斑生物膜形竺过程中生物膜结构及活力的变化以及药物作用下生物膜形态结构和活力的变化;研究和评估常态牙菌斑生物膜的形态结构和细菌活力及实验药物对牙菌斑生物膜结构和细菌活性的影响.结果显示,从早期细菌定植粘附到形成成熟生物膜结构的各个过程中都存在一定数量的死菌.24 h常态生物膜结构中活菌面积占主导地位,有少量的死菌存在,细菌互相紧密粘附在一起,生物膜结构清晰,其间有各管道结构.0.05%洗必泰24 h细菌生物膜作用后,细菌总量明显下降,残存滞留的细菌基本为死菌.0.023%的氟化钠(NaF)作用细菌生物膜后,生物膜结构发生了明显的变化,细菌总量明显减少,但是存在的细菌以活菌为主.经过4mg/mL的没食子鞣质及其有效提取物作用后,生物膜中各管道结构模糊不清,细菌变得散开,生物膜细菌总量减少,与24 h常态生物膜比,有显著差异(P<0.05),生物膜结构密度下降,其中有大量的死菌和部分活菌存在.实验组活菌百分比与阴性对照组活菌百分比相比有显著差异(P<0.05).由此得出结论,实验药物对牙菌斑生物膜的作用一方面是对生物膜中细菌的杀灭,另一方面是改变牙菌斑孝竺膜的形态结构,降低生物膜密度及调整生物膜内部死活菌的比例.     

富营养化湖泊中沉积物原位治理技术进展

回顾了各种化学、物理和生物的原位治理技术,简要介绍了一种新的生物膜合成载体.在户外实验中,富营养的沉积物促进了毒藻的生长,而新合成的生物膜载体的布设可以阻碍藻类的生长.当应用这种新的合成载体来改善富营养化湖泊水质时,沉积物中P的形态也向有利于水质改善的方向变化.     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

基于藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中起到去除水体中重金属的重要作用．在室内模拟实验的基础上探讨了丝藻(Ulothrix sp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系．研究结果表明：EPS主要由丝藻产生，其含量与污水中Cd的去除率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好．处理含Cd污水生物膜和对照组的生物膜ATP的含量比较表明：Cd对藻菌生物膜整体上具有一定的毒性，并在一定程度上抑制了生物膜的活性和生物量的增长．而且，丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境，这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd．