长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素

为探索河流系统中厌氧氨氧化细菌的分布情况, 于2014年春秋两季采集长江下游6个断面的水体和沉积物样品, 通过宏基因组测序方法, 根据优化序列与自建厌氧氨氧化细菌标记基因hzsA, hzsB, hzsC, hdh数据集的比对结果, 计算各基因相对丰度。结果表明, 水体溶解氧浓度较高导致厌氧氨氧化细菌标记基因丰度极低, 而沉积物中各基因相对丰度较高, 平均值分别为4.540×10^-10, 4.939×10^-10, 4.333×10^-10和2.859×10^-10。随着温度升高, 秋季沉积物中各基因相对丰度显著高于春季。大通、南京和徐六泾沉积物中各基因相对丰度较高, 这与人类活动扰动的增强以及入海口盐度升高有关。物种分类鉴定结果表明, 长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌在属水平上以Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia为主。厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度与NO₂^--N,NO₃^--N和NH₄⁺-N等理化因子相关, 并且, 由于NO₂^--N浓度远远低于NH₄⁺-N, 因此NO₂^--N浓度是长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌生长的限制性因子。     

序批式移动床生物膜反应器强化反硝化除磷处理低碳源污水

 为探讨反硝化除磷工艺对低碳源生活污水的处理性能,在序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR) 中,通过对反硝化除磷菌的驯化,考察厌氧过程中COD 质量浓度、pH 值对释磷以及缺氧阶段NO₃^--N 和NO₂^--N 质量浓度对反硝化吸磷性能的影响。实验结果表明:周期为8 h 的运行中,COD、氨氮、TP 的去除率分别达到95%、90%、90%以上,出水质量浓度分别为8.07、3.67、0.46 mg/L,达到城镇污水一级A 排放标准。NO₃^--N 作为电子受体,60 mg/L 取得最佳的缺氧吸磷效果,高于20 mg/L 的NO₂^--N 作为电子受体时,反硝化除磷菌活性受到抑制。研究表明,在序批式移动床生物膜反应器中,以NO₃^--N作为电子受体进行反硝化除磷具有很好的处理效果。     

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.     

不同碳源及电压对微生物电解池脱氮性能的影响

在不同电压条件下，考察微生物电解池(MEC)对模拟沼液中不同碳源(乙酸、富里酸)和总氮的脱除效果，并分析其微生物群落结构变化。以乙酸为碳源，NO₃^--N几乎完全被去除，化学需氧量(COD)去除率稳定在72%左右；以富里酸为碳源，NO₃^--N和COD去除率分别下降至40%～50%和50%～60%。比较而言，MEC在0.2～0.4 V电压条件下COD和总氮去除性能更稳定；在更高的电压(0.8 V)条件下，NO₃^--N的去除率最高上升至52%，但总氮去除率下降至(32.4±3.7)%。高通量测序结果显示，外加电压可以有效地提高微生物菌群抵抗底物负荷冲击的能力，并增加MEC反应器内的菌群特别是自养脱氮菌的多样性和丰度。其中，自养反硝化菌Thanuera的丰度由4.35%增长到7.65%；在以富里酸为碳源的MEC反应器中，多种厌氧脱氮细菌被激活富集，反硝化细菌Anaerolineae最大丰度为11.16%，厌氧氨氧化菌Planctomycetota的相对丰度由对照组...     

丹江流域典型农田包气带-含水层中硝酸盐氮还原过程及其影响因素

探究硝酸盐氮在农田土壤包气带-含水层中的迁移转化过程对地下水硝酸盐氮污染防治具有重要意义.该研究在丹江流域河南段典型农田采集了12个不同深度(0～42.5m)的包气带土壤和含水层沉积物样品，对氮素与抗生素的浓度水平、硝酸盐氮还原过程的潜在速率及其相关功能的基因丰度进行了系统测定.结果表明，TOC、NO₃-N和TP浓度在包气带土壤和含水层沉积物中具有显著差异；83种目标抗生素中仅检出7种，在包气带和含水层中的浓度范围分别为0.01～115.20ng/g和0.01～2.50ng/g; 3种磺胺类抗生素浓度随深度递减，2种大环内酯类抗生素浓度随深度增加.厌氧氨氧化和反硝化是浅层包气带(0～0.8m)中硝酸盐氮还原的关键过程，平均贡献率分别为53.9%和26.4%;深层包气带(0.8～6.0m)则以硝酸盐异化还原成铵为主导，对硝酸盐还原的贡献率达93.1%;含水层沉积物中最主要的硝酸盐氮转化过程是反硝化，贡献率为50.5%.氮转化过程速率与其相应功能基因的垂向分布特征一致.进一步发现抗生素浓度是影响农田包气带-含水层接续系统中硝酸盐氮转化过程的主要因素，NO_3<...     

基于SASMBR的城镇污水PN/ANAMMOX研究

基于目前短程硝化–厌氧氨氧化(partial nitritation and anammox, PN/A)工艺处理城镇污水中反应器运行不稳定和氮去除负荷低的问题, 本文设计一种新型复合生物反应器: 序批式–折流板–分置膜生物反应器(sequencing batch-baffled-separate membrane bioreactor, SASMBR)。将该反应器应用于PN/A工艺处理城镇污水, 探究反应器的性能, 并对SASMBR运行PN/A工艺的运行成本进行分析。结果表明, 采用SASMBR 反应器运行PN/A工艺处理城镇污水, 能够实现高效稳定的脱氮效果, TN去除率达到80%~85%, 氮素去除负荷(nitrogen removal rate, NRR)达到0.20~0.22 kgN/(m^-3·d^-1), 出水TN浓度维持在8 mg/L以下。16S rRNA基因测序分析发现, 短程硝化SASMBR反应器内设置的折流板能够富集氨氧化细菌(ammonia oxidation bacteria, AOB), 确保短程硝化SASMBR反应器的良好性能; 厌氧氨氧化SASMBR内固定在折流板两侧的无纺布可以有效地持留厌氧氨氧化菌(ammonium oxidizing bacteria, AnAOB), 同时, 厌氧氨氧化SASMBR内丰度升高的AOB可以为AnAOB 提供生长的厌氧环境和 NO₂^--N 基质, 使厌氧氨氧化SASMBR反应器能够快速启动和高效稳定运行。SASMBR的运行成本为0.037 元/m³, 比传统城镇污水处理厂的运行成本大幅度降低。     

陕西关中地区大气氮湿沉降特征分析

为了进一步了解陕西关中地区大气氮沉降的变化特征，采用降水采集法对宝鸡2018年大气氮湿沉降进行了观测，并对雨水中可溶性无机氮浓度及沉降通量的动态变化进行了分析.结果表明：(1)雨水中NH₄⁺-N和NO₃^--N月平均质量浓度为1.581 mg/L和1.369 mg/L，且降水量少的月份雨水中氮素浓度较高；(2)NH₄⁺-N和NO₃^--N在雨水中的季浓度均呈现冬季高、夏季低的趋势；(3)大气氮湿沉降通量为9.728 kg/(hm²·a)，其中NH₄⁺-N和NO₃^--N分别占53.6%和46.4%，且降水量多的季节氮沉降通量也相应较高；(4)大气氮总沉降通量达23.713 kg/(hm²·a)，约占当地农田氮肥施入的10%.     

菌株Acinetobacter sp. Z1低温脱氮除磷性能及氮磷转化途径

从冬季污水处理厂活性污泥中筛选出一株在低温及好氧条件下具有脱氮除磷功能的菌株,经16Sr DNA序列分析鉴定为不动杆菌,命名为Acinetobactersp.Z1.在10℃条件下探究菌株Z1的脱氮除磷性能及氮磷转化途径.结果表明,菌株Z1能够利用NH₄⁺-N或NO₃^--N为唯一氮源,以及NH₄⁺-N和NO₃^--N为混合氮源进行脱氮除磷.菌株Z1在碳源为乙酸钠,m(COD)/m(N)≥20,m(P)/m(N)=0.2,中性或弱碱性溶液中,摇床转速n≥100r/min的条件下具有良好的氮磷去除效果,NH₄⁺-N和PO₄^3--P最大去除率可分别达96.0%和97.9%.菌株Z1的氮转化途径主要是同化,同时也能通过异养硝化-好氧反硝化作用脱氮.菌株Z1可以在好氧条件下除磷,在厌氧条件下不释放磷.实验结果表明菌株Z1在低温条件下具有良好...     

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.     

氮磷比对铜钱草浮床处理富营养化水体的影响

文章选取铜钱草为浮床植物，以富营养化水体为处理对象，探究不同氮磷比对植物生长情况和水体中各污染指标净化效果的影响。试验结果表明：氮磷比为15.96时，铜钱草生长最茂盛，质量增加45%,叶绿素a质量浓度较低，电导率略有下降，对NH₄⁺-N、NO₂^--N和NO₃^--N状态下氮的去除能力较强；氮磷比分别为15.96、24.17时总磷(total phosphorus, TP)质量浓度下降速率较快，降解率分别为96.45%、97.88%,且铜钱草植物组总有机碳(total organic carbon, TOC)降解情况基本均高于对照组。高通量测序结果表明，氮磷比为15.96、24.17的样本富集共同微生物菌属Novosphingobium、Mucilaginibacter、Simplicispira、Sideroxydans和Limnobacter,其相对丰度较高，相似性较强，说明氮磷比影响优势菌属的菌群丰度。     

氮负荷对烟气脱硫脱硝废水反硝化过程的影响

依据烟气脱硫脱硝废水的主要特征配制模拟废水,研究不同硝态氮负荷对该废水反硝化过程中C和N的变化规律及脱氮效果的影响．间歇式批次实验结果表明：氮负荷为50～400 mg/L时,经过12 h后硝态氮去除率达到95％以上,反应过程中有10％～20％硝态氮转化为亚硝态氮．随着氮负荷的增加,T OC的消耗量也在增加,但降解率逐渐减小,去除每毫克硝态氮所需TOC依次为5．40、4．03、3．15、2．96、2．88、2．32和1．9 mg ． TN的去除包括硝态氮、亚硝态氮和部分有机氮的去除,亚硝态氮完全去除时TN也基本去除．反应结束时,不同氮负荷下所需的△TOC/△TN为1．9～4．0．氮负荷从50 mg/L增加至400 mg/L ,容积反硝化速率由2．73 mg NO－3‐N /（L· h）增加至21．90 mg NO3－‐N /（L · h）．△TOC/△TN与容积反硝化速率、氮负荷之间都呈良好的线性关系．     

布吉河枯水期总细菌和反硝化功能基因定量研究

为了研究污染河流中微生物群落结构的存在状况及与水环境因子的关系,以深圳市深圳河的一级支流布吉河为研究对象,采用DGGE和Q-PCR技术分析了布吉河不同断面水样和沉积物中总细菌数量和群落结构以及反硝化基因(nosZ和narG基因)数量变化。结果表明,水样中总细菌数量的变化范围为5.77×108~7.13×1011copies/L,nosZ和narG基因数量的变化范围分别为2.99×106~9.39×108copies/L和1.45×107~9.11×109copies/L。沉积物中总细菌数量的变化范围为1.14×109~1.61×1011copies/g,nosZ和narG基因数量的变化范围分别为1.52×106~3.80×107copies/g和2.38×107~2.93×108copies/g。由于生境的差异,沉积物中nosZ和narG基因丰度高于水样。冗余度分析表明,影响微生物数量和群落结构的水环境因子不同,Fe是影响布吉河水样中细菌数量的主要水环境因子,而COD、亚硝氮和硝氮是影响布吉河微生物群落结构的主要水环境因子。水样和沉积物中微生物生态功能都很稳定,但水样中总细菌多样性比沉积物中高。     

九龙江口红树林湿地沉积物中有机碳和氮的分布特征及来源辨析

【目的】探讨九龙江口红树林湿地沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的影响因素及来源,加深对红树林湿地中碳和氮的生物地球化学过程的认识。【方法】测定九龙江口红树林湿地表层沉积物粒度、TOC和TN含量,并对其分布特征进行分析。利用TOC/TN比值分析有机质来源及不同来源的贡献率。【结果】九龙江口红树林湿地沉积物中TOC和TN的含量分别为1.24%~3.81%和1.19~2.05mg/g,TOC/TN比值为11.6~26.3,TOC、TN含量和TOC/TN的平面分布均呈现出由陆向海方向逐渐降低的趋势。沉积物中TOC和TN含量没有表现出明显的粒度效应。【结论】控制沉积物中TOC和TN含量分布的主要因素并不是粒度效应,而可能是其来源。沉积物中TOC和TN的主要来源可能是红树林植物碎屑、养殖废水输入的有机碳和氮污染,以及海洋浮游植物碎屑。     

水库底泥氮释放及其好氧微生物脱氮研究

以丹江口水库为例, 考察水库底泥在不同温度、扰动和曝气等条件下, 总氮、硝氮、氨氮和亚硝氮的释放规律。设置模拟反应器, 探究高效好氧脱氮微生物强化消除水库底泥内源氮污染的效果, 并运用高通量测序技术, 分析高效好氧脱氮微生物对底泥微生物群落结构的影响。结果表明, 温度升高会减少氨氮的释放,增加硝氮和亚硝氮的积累; 水体扰动会加速底泥中氮素释放, 且上覆水中的氮素释放累积量与扰动速度成正比; 溶解氧对底泥氮素释放有显著影响, 曝气处理可以明显地降低底泥中总氮和硝氮的释放及其在水体中的累积。在反应器中底泥–上覆水界面投加高效好氧脱氮微生物Pseudomonas stutzeri (PCN-1)后, 反应器内各种形态的氮素都出现先上升、后下降的趋势; 在反应器运行的第65天, 底泥释放的总氮和硝氮的去除率分别高达75.87%和79.96%, 底泥内源氮污染得到有效的控制。对比投加菌株前后的微生物群落结构, 发现底泥中Proteobacteria, Bacteroidetes和Spirochaetes的相对丰度明显增加, PCN-1强化脱氮处理能够改变底泥的微生物群落结构。     

南四湖表层沉积物中N的形态及其分布特征

采用分级浸取分离法分别对南四湖的7个表层沉积物样品中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)进行提取,并将沉积物的N划分为可转化态氮(TTN)和非转化态氮(NTN),对南四湖表层沉积物中各形态N含量及其分布特征和相关环境因素进行了分析。分析结果表明,南四湖上下级湖区表层沉积物中除SAEF-N外,TN及各形态N含量差异显著且上级湖明显高于下级湖区;下级湖表层沉积物中TTN占TN含量的比列明显高于上级湖;南四湖沉积物中N元素成分主要结合在沉积物中的细粒黏土成分中;南四湖上覆水中TN和NH4+-N与表层沉积物中TN和各形态N没有表现出显著的正相关关系,这说明南四湖湖水中的N元素主要来源于入湖河流;沉积物中的氮磷比在1.5～4.5,低于Redfield指数,上覆水中的氮磷比为13.7～24.1,高于Redfield指数,进一步说明南四湖目前水体中的N、P元素主要来自于入湖河流;沉积物中的TN含量在近10 a间下降很大且P仍然是南四湖湖最主要的限制性营养元素。     

猪场稳定塘废水的IBAF脱氮影响因素研究

低碳氮比高氨氮是猪场稳定塘废水生物脱氮时遇到的主要问题．采用固定化曝气生物滤池（IBAF）工艺处理猪场稳定塘废水，重点对碱度、DO、碳源等影响脱氮过程的因素进行了研究．结果表明，补充1．5g／L的Na2CO3可维持废水碱度使硝化反应进行完全，载体外部DO浓度为3．0mg／L时脱氮效率最高，反硝化阶段补充新鲜废水做碳源时总氮去除率为93％，可大幅度降低运行成本．本实验为解决养猪废水的脱氮问题提供了一条新途径．     

生物海绵铁去除生活污水中氨氮的性能研究

为提高活性污泥对氨氮的处理效果,在生化反应器中加入海绵铁,形成生物海绵铁体系。以模拟生活污水为处理对象,研究了生物海绵铁对生活污水的脱氮效果。结果表明:生物海绵铁法脱氮效果良好,平均脱氮率为97.5%。氨氮浓度和C/N比会影响脱氮效果;污泥性能得到改善。可用于实际生活污水的脱氮处理。     

高效反硝化菌强化固相碳源生物脱氮特性研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为固相可生物降解模式碳源的生物填充床,针对分离获得的高效反硝化菌开展强化生物脱氮的特性研究,并利用荧光定量PCR解析反应器的微生物群落结构。结果表明,投加反硝化菌(W14)可以明显地提高反硝化脱氮效率,当水力停留时间(HRT)为0.5 h时,反硝化菌强化脱氮生物反应器的脱氮效率达到90%以上,且能有效地降低出水残余的DOC浓度。荧光定量PCR结果表明,高效反硝化菌投加强化能够增加nir S基因丰度和比例,较好地解释了不同接种生物反应器的脱氮效果差异,即反硝化菌的强化作用能有效增加反硝化菌数量并强化脱氮效果。