二氧化钛纳米颗粒对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,TiO_2 NPs浓度为0~5mg/L时SBR对COD平均去除率高于91.07%,但TiO_2 NPs浓度为10~60mg/L时对SBR对COD的去除产生轻微抑制。NH_4~+-N平均去除率在整个运行过程中均高于98.10%,表明TiO_2 NPs浓度小于60mg/L时对SBR中硝化过程没有影响。磷去除率随着TiO_2 NPs浓度从0mg/L增加到5mg/L而逐渐降低,随后在TiO_2 NPs浓度从10mg/L增加到60mg/L过程中出现了逐渐升高的趋势。活性污泥中松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量随着进水TiO_2 NPs浓度从0 mg/L增加到60 mg/L而逐渐增加。LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随着TiO_2 NPs浓度增加而增加。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光(3D-EEM)光谱中代表芳环蛋白类物质、色氨酸蛋白类物质、胡敏酸类物质和富里酸类物质的荧光峰在不同TiO_2 NPs浓度下或增加或消失,且荧光峰位置和强度也发生了相应变化。LB-EPS和TB-EPS的傅里叶红外(FTIR)光谱中不同吸收峰的强度随着TiO_2 NPs浓度变化而变化,表明TiO_2 NPs对活性污泥中LB-EPS和TB-EPS的蛋白质和多糖中C=O键和C-H产生了影响。     

Cu2+对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了长期暴露条件下Cu2+对序批式反应器(SBR)性能及其活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,进水中加入10 mg·L-1的Cu2+后,在SBR运行的第16~55天,COD和NH+4-N的去除率保持稳定;在第56~75天,COD和NH+4-N的平均去除率与进水Cu2+浓度为0 mg·L-1时相比分别下降了3.88%和6.41%。浓度为10 mg·L-1的Cu2+长期作用下,活性污泥中EPS、松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量及LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)含量增加。傅里叶变换红外光谱分析表明10 mg·L-1 Cu2+的长期暴露导致TB-EPS中PN的C=O键、N-H键和C-O键相对含量降低。X射线光电子能谱(XPS)测试结果显示在10 mg·L-1 Cu2+长期暴露条件下,LB-EPS和TB-EPS中元素Cu和O百分含量增加。     

盐胁迫对厌氧氨氧化污泥脱氮性能及其胞外聚合物特性的影响

探究了低负荷下盐胁迫对ANAMMOX污泥EPS特性的影响。当盐浓度低于10 g·L~(-1),厌氧氨氧化脱氮性能未受显著影响,NH~+_4-N和NO~-_2-N去除率接近100%,NO~-_3-N浓度略有升高;当盐浓度提升至15 g·L~(-1)后,脱氮效果急速下降,NO~-_3-N浓度持续升高,TN去除率最低为53.9%。后经较长时间盐浓度10 g·L~(-1)工况下运行恢复,厌氧氨氧化菌耐盐性经驯化后提高,脱氮效果得到提升;而后继续提升盐浓度至15 g·L~(-1),脱氮效果维持稳定。随盐浓度增加,EPS含量递增,由8.00 mg·g~(-1)VSS增至13.35 mg·g~(-1)VSS,增幅为66.9%;EPS中主要为TB-EPS,平均占比为81.2%。LB-EPS、TB-EPS中均以PN为主,其平均占比分别为77.0%与91.1%,主要组成为芳香族蛋白类物质与色氨酸蛋白类物质。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光光谱图和傅里叶红外光谱图分析表明,盐浓度提升引起ANAMMOX污泥中EPS含量、EPS中蛋白质含量构成及官能团组成产生相应的应答,以抵御高盐对功能微生物的不利影响,从而稳定ANAMMOX工艺脱氮性能。     

好氧时间与缺氧时间变化对O/A-SBR处理海水养殖废水性能影响

考察了好氧时间与缺氧时间的变化对好氧/缺氧-序批式反应器(O/A-SBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,好氧时间/缺氧时间变化对COD去除效果影响不大,但对O/A-SBR的脱氮性能有着明显的影响。当好氧时间/缺氧时间从2h/8h逐渐地变为0.5h/9.5h时,污泥比好氧速率(SOUR)从36.49mg O2/(g MLSS·h)逐渐降低到31.93mg O2/(g MLSS·h),溶解氧的高低直接地影响着活性污泥SOUR的大小。活性污泥的比氨氧化速率(SAOR)和比硝酸盐氧化速率(SNOR)在好氧时间长的情况下相对较高,但好氧条件却抑制了活性污泥的反硝化速率(SNRR)。好氧时间与缺氧时间变化使O/A-SBR中微生物群落结构发生变化,一些微生物不能够适应环境变化的微生物可能减弱或被淘汰。     

盐度对序批式生物膜反应器性能及微生物活性的影响

本文研究了盐度变化对序批式生物膜反应器(SBBR)性能及微生物活性的影响。研究结果表明,进水盐度不超过1.5%时,SBBR对COD的平均去除率高于88.63%,但进水盐度为2.5%时,对SBBR的COD去除产生抑制。当进水盐度由0%增加到2.5%时,NH^+_4—N去除未受到影响,出水NO^-_3—N浓度在0.30～3.30 mg/L范围内变化,然而出水NO^-_2—N浓度从0 mg/L逐渐增大到(4.35±0.02) mg/L。比耗氧速率由进水盐度为0%时的(27.39±1.16) mg O_2/(g MLSS·h)增大至进水盐度为1.5%时的(83.41±1.17) mg O_2/(g MLSS·h),而在盐度为2.5%时比耗氧速率降低至(38.62±1.08) mg O_2/(g MLSS·h)。比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比硝酸盐还原速率和比亚硝酸盐还原速率均随着进水盐度从0%增加到2.5%而逐渐降低。当进水盐度为2.5%时,氨单加氧酶、亚硝酸盐氧化还原酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶和脱氢酶的活性与盐度为0%时相比分别降低了41.48%、95.86%、28.57%、27.85%和48.13%,表明盐度增加抑制了微生物酶的活性。     

盐胁迫对塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的影响

利用调制式叶绿素荧光仪(Water-PAM)研究了盐度(1~120)胁迫不同时间(12,24,48 h)后,塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的变化。测定的主要参数有:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield)、光合电子传递效率(ETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)。结果表明:在本实验条件下,塔胞藻生长和进行光合作用的最适盐度为20。高盐胁迫使塔胞藻的荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP均明显降低,NPQ则先升高后降低,叶绿素含量和细胞密度也显著降低。还对盐胁迫下塔胞藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐盐微藻品种中的应用进行了初步探讨。     

海水有色可溶性有机物质荧光光谱的质量浓度响应

用自制的海水有色可溶性有机物(CDOM)干粉配制不同质量浓度的水溶液,研究其对三维荧光光谱(EEMS)和同步荧光光谱(SFS)的影响。结果表明:当CDOM质量浓度ρ≥62.5 mg/L时,其EEMS均为单一峰,随着质量浓度降低,激发和发射波长向短波长方向移动,这种波长移动变化与质量浓度的变化呈良好的线性相关关系;当ρ≤52.5 mg/L时,其三维荧光光谱显示3个峰。质量浓度在此范围内变化时,EEMS谱形基本不变。不同质量浓度CDOM水溶液的SFS显示,当质量浓度ρ≥150 mg/L时,随着质量浓度降低,激发和发射波长也向短波长方向移动,其谱形也发生变化;当ρ<150 mg/L时,激发和发射波长不发生漂移,谱形不变,荧光强度随质量浓度降低而降低。一定范围内CDOM质量浓度的变化会影响EEMS和SFS的谱形,从而影响EEMS和SFS法定性判定水体CDOM质量浓度的准确性。用EEMS和SFS法定性不同水体中的CDOM要考虑质量浓度的影响。     

高温胁迫对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响

研究高温胁迫(35~50℃)对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响。利用调制式叶绿素荧光仪(Wa-ter-PAM)测定了:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm);PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo);PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield);光合电子传递效率(ETR);光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)等主要参数。结果表明,与对照组相比,高温胁迫下2种硅藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP均明显降低,并且随着胁迫温度的升高,胁迫时间的延长,下降幅度也逐步增大;NPQ则先升高后下降。另外,还对高温胁迫下2种硅藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐高温微藻品系中的应用进行了初步探讨。     

Te(IV)对螺旋藻胁迫作用的光谱学研究

用光谱法研究了 Te(IV)对螺旋藻(Spirulina maxima)的胁迫作用.各实验组添加 Te(IV)的时间均在第5~7天,累积添加质量浓度为从450~650 mg/L.结果表明,各 Te(IV)胁迫实验组中活藻体悬浮液的吸收光谱特征峰强度均不同程度地下降.而在440、580 nm 激发所得的荧光发射光谱峰位置不变,峰强度下降.但干粉的荧光光谱与活藻体悬浮液有明显不同,干粉中的藻胆体的能量传递过程受阻.各试验组干藻粉的红外光谱无明显差异     

氯化钾和γ-氨基丁酸诱导皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)幼虫附着变态的研究

以不同浓度的氯化钾(KCl)和γ-氨基丁酸(GABA)处理皱纹盘鲍后期面盘幼虫,处理不同时间后,观察并分析KCl和GABA对皱纹盘鲍幼虫附着变态的诱导作用。结果表明,低浓度组,KCl(10mmol/L、12h)和GABA(10~(-6) mmol/L、6和12h)均可显著提高其附着和变态率,GABA组诱导效果优于KCl组,GABA(10~(-6) mmol/L、6h)处理组优于12h处理组。高浓度组,KCl(100、200和300mmol/L)和GABA(10~(-4)、10~(-3)和10~(-2) mmol/L)随着浓度的提升和诱导时间的延长,幼虫附着变态率降低,死亡率升高。综合考虑附着率、变态率、死亡率及实验成本等因素,低浓度的KCl(10mmol/L、12h)和GABA(10-6 mmol/L、6h)都可以广泛应用于生产中,来提高幼虫的附着变态率,增加发育的同步性,降低死亡率。     

氯化钾和γ-氨基丁酸诱导皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)幼虫附着变态的研究

以不同浓度的氯化钾(KCl)和γ-氨基丁酸(GABA)处理皱纹盘鲍后期面盘幼虫,处理不同时间后,观察并分析KCl和GABA对皱纹盘鲍幼虫附着变态的诱导作用。结果表明,低浓度组,KCl(10mmol/L、12h)和GABA(10-6 mmol/L、6和12h)均可显著提高其附着和变态率,GABA组诱导效果优于KCl组,GABA(10^-6 mmol/L、6h)处理组优于12h处理组。高浓度组,KCl(100、200和300mmol/L)和GABA(10^-4、10^-3和10^-2 mmol/L)随着浓度的提升和诱导时间的延长,幼虫附着变态率降低,死亡率升高。综合考虑附着率、变态率、死亡率及实验成本等因素,低浓度的KCl(10 mmol/L、12h)和GABA(10^-6 mmol/L、6h)都可以广泛应用于生产中,来提高幼虫的附着变态率,增加发育的同步性,降低死亡率。     

活性炭对海水养殖废水处理中动态膜污染的控制过程与作用机制研究

研究了粉末活性炭(Powdered Activated Carbon,PAC)投加对厌氧/好氧-移动床-动态膜组合生物膜反应器(A/O-MB-DMBR)处理海水养殖废水工艺中的膜污染控制过程与作用机制.结果表明:投加PAC使反应器中生物膜胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,...     

条斑紫菜孢子体与配子体光合系统Ⅱ(PSⅡ)稳定性研究

膜蛋白是生物领域研究中的热点和难点。在光合作用研究中,对于藻类个体发育过程中光合膜蛋白结构和功能的变化所知甚少,其中的一个限制因素是能否纯化得到大量高活性的稳定且均一的光合膜蛋白。作者从条斑紫菜(Porphyra yezoensis)孢子体和配子体中分离纯化得到光合系统(PSⅡ)复合物,并研究了其完整性和放氧活性。结果表明,孢子体和配子体的PSⅡ复合物,在4℃条件下保存比在-80℃下保存放氧活性高,稳定性高。配子体PSⅡ复合物,在-80℃保存第6天就已经没有放氧活性,而孢子体PSⅡ复合物仍有放氧活性。对4℃下保存的PSII复合物进行分子筛柱层析,室温吸收光谱测定以及放氧活性测定,发现随着放氧活性逐渐降低,蛋白大分子有聚合现象。室温吸收光谱表明经过长期的保存,吸收峰向短波长方向偏移,叶绿素易降解成为脱镁叶绿素     

急性缺氧对大弹涂鱼(Boleophthalmus pectinirostris)肝脏中缺氧应答相关基因表达、蛋白含量及酶活性的影响

为了评估缺氧对大弹涂鱼的影响,本研究通过模拟缺氧环境(溶解氧1.5±0.11mg/L),探究急性缺氧(1h,3h和6h)对大弹涂鱼缺氧相关基因表达、蛋白含量及酶活性的影响。结果显示,6h缺氧过程中,对照组实验鱼肝脏中缺氧相关基因表达、蛋白含量和酶活性无显著性差异;缺氧处理组实验鱼肝脏中缺氧诱导因子(HIF)、葡萄糖转运体、脯氨酰羟化酶和Bcl2/腺癌E1B19KD交互蛋白3基因的表达量和蛋白含量在6h处理时间内逐渐上调,但肿瘤抑制蛋白p53基因的表达量和蛋白含量在1h时显著最高;缺氧处理组实验鱼肝脏中乳酸脱氢酶、柠檬酸合酶和丙酮酸激酶活性逐渐下调,在6h时达到最低;但肝脏中葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶活性在3h时显著增加,随后逐渐降低,在6h时达到最低;在整个缺氧过程中,缺氧处理组实验鱼肝脏中缺氧相关基因表达、蛋白含量和酶活性显著高于对照组。本研究结果表明,HIF信号通路在缺氧应答中被激活;缺氧胁迫会抑制鱼类需氧代谢的生理过程。     

高原湖泊溶解有机质的三维荧光光谱特性初步研究

提要近年来,荧光光谱技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的物理化学特性。为了理解高原湖泊中DOM的组成、荧光光谱特性及其在湖泊水体中的垂直分布情况,作者利用荧光发射光谱、三维荧光光谱研究云贵高原湖泊红枫湖和百花湖中的DOM。结果显示,高原湖泊DOM主要表现为类富里酸荧光,包括可见区和紫外区两种类型的荧光峰,各种天然水体中都有报道的类蛋白荧光在红枫湖DOM中并不明显,而在百花湖DOM中则有较强的类蛋白荧光。溶解有机质所含三种类型荧光峰(PeakA:紫外区类富里酸荧光峰;PeakB:可见区类富里酸荧光峰;PeakC:类蛋白荧光峰)的荧光强度与溶解有机碳之间没有明显的线性相关关系,可能与高原湖泊水体pH值、DOM在湖泊不同深度由于受到光降解、微生物降解等作用存在差异等因素有关。与有机质结构和成熟度有关的荧光峰比值r(A,C)在1.40—2.09范围内,红枫湖南湖、百花湖DOM样品的r(A,C)值随着水体深度有下降的趋势,而红枫湖北湖DOM的r(A,C)值则随着水体深度有较大起伏,揭示了高原湖泊水体中DOM的结构以及分布情况存在差异。另外,r(A,C)值与pH之间具有良好的正相关关系,其相关系数红枫湖南湖DOM为0.95,百花湖两个采样点DOM分别为0.67、0.75,而红枫湖北湖DOM则显示出一定的负相关性(R2=0.45)。     

厦门近岸水域海洋附着细菌的群落结构及其动态变化

为研究海洋附着细菌的群落结构及动态变化,在厦门近岸海区进行挂板实验.将无菌玻璃板浸没于海水中,连续放置14 d.分别于放置1 h和7、14 d后取玻璃板上附着生物样品.用细菌通用引物构建16S rRNA基因克隆文库,每个克隆文库随机挑选约40个克隆子测序,序列同源性分析和系统进化分析结果表明,所有的克隆子可分为六大类群:γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和真核硅藻类叶绿体,各类群分别占42.0%、4.5%、2.2%、2.2%、1.1%和45.0%.γ-变形菌纲变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)为优势附着细菌,占测序克隆子的31.5%.这类细菌在1 h样品中的比例超过一半,说明变形斑沙雷氏菌在生物膜形成初期发挥着重要作用.随着挂板时间延长,检测到的细菌类群有所增加:附着7 d后检测到拟杆菌门细菌,附着14 d后检测到厚壁菌门细菌.γ-变形菌纲细菌所占比例随挂板时间的延长而逐渐降低,从挂板1 h的81%降至7 d的21%,14 d的18%.另外,在各阶段的附着样品中,都检测到较多的真核克隆子序列,约占16%～64%.本研究为进一步阐明海洋附着细菌的附着动态及其在生物膜形成过程中的作用奠定了基础.     

单细胞绿藻的77K荧光特异性研究

实验测定了10种单细胞绿藻包括5种淡水藻:雪衣藻(Chlamydomonas nivalis UTEX2765)、椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea CH)、绿球藻(Chloroccum tatrense UTEX2227)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、雨生红球藻(Haematococcus sp.CSIRO:CS-321)和5种海水藻:杜氏盐藻(Dunaliella salina)、四爿藻(Tetraselmis sp.)、蒜头藻(Monodus subterraneus)、小新月藻(Closterium venus)、亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)的77k荧光光谱,并与大型海洋绿藻以及高等植物菠菜进行了比较。结果表明,10种单细胞绿藻都缺少作为高等植物PSⅠ主要表征的730nm长波荧光峰。按荧光主峰的波长,可以分为2种类型:雪衣藻、绿球藻、杜氏盐藻、四爿藻、蒜头藻、小新月藻、亚心形扁藻的荧光主峰位于684nm,椭圆小球藻、斜生栅藻、雨生红球藻的荧光主峰位于714nm。这个结果与海洋管藻目绿藻和某些大型海洋绿藻的荧光特性一致。另外,绿藻PSⅠ缺少730nm长波荧光峰具有普遍性,预示这些藻类在PSⅠ结构以及能量传递等方面与高等植物有很大的差异。     

温度对三角褐指藻叶绿素荧光特性及生长的影响

研究三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)一次性培养过程中,不同温度(5～30 ℃)对其叶绿素荧光参数、细胞密度以及叶绿素相对含量的影响.单因子方差分析结果表明:在整个培养周期中,温度对三角褐指藻各叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)及生长均有显著影响(P<0.05).多重比较结果表明:在本实验条件下,三角褐指藻的最适生长温度是20 ℃.5 ℃处理组从接种后第1 天开始各荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)都明显下降,但第5天开始恢复;10 ℃处理组各荧光参数仅在接种后第1天出现下降,第2天就基本恢复正常;30 ℃处理组从处理后第1天开始一直到实验结束,叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP)、叶绿素相对含量和细胞密度均显著低于其他各处理组.相关性分析结果表明:在整个培养周期内,叶绿素相对含量与细胞密度均成极显著的正相关关系.荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR)、叶绿素相对含量以及细胞密度与温度的相关性则随着温度范围及培养天数的不同而变化.本文还初步探讨了叶绿素荧光技术在筛选耐高温或耐低温微藻品系中的应用.     

热处理温度对污泥水解效果的影响及其三维荧光光谱特征

污水处理厂剩余污泥中含有大量的有机物,热水解可有效破解污泥絮体使有机物释放出来,有利于后续污泥资源化利用。采用65、80、100、121℃分别预处理污泥30min,研究预处理前后胞外聚合物(EPS)和溶解性有机物(DOM)中SCOD、糖、蛋白质的变化,为分析热水解过程中EPS和DOM物质的转化过程,采用三维荧光光谱技术(EEM)结合积分区域法(FRI),分析EPS和DOM中各种组分所占比例。研究表明,不同温度水解预处理对污泥EPS和DOM中可生物降解和难生物降解物质的释放量不同,80℃热处理污泥后微生物可利用的有机物量最大,其中可生物降解物质所占比例为58.7%。     

氯化钾诱导仿刺参(Apostichopus japonicus)幼虫附着变态的研究

以不同浓度的氯化钾(KCl)溶液处理仿刺参(Apostichopus japonicus)樽形幼虫,处理不同时间后,分析KCl对仿刺参幼虫附着变态的诱导作用。结果表明,使用较低浓度的KCl溶液(10、30和50 mmol/L)分别诱导仿刺参樽形幼虫6、12和24 h均可以显著提高其附着变态率,诱导24 h附着变态率分别提高27.67%、32.67%和19.67%。较高浓度的KCl溶液(100、300和500 mmol/L)也可以诱导仿刺参幼虫附着变态,但随着KCl浓度的升高和诱导时间的延长,幼虫死亡率逐渐升高。低浓度KCl溶液,特别是在30 mmol/L诱导仿刺参幼虫12 h时,可以显著提高幼虫的附着变态率,增加发育的同步性,降低死亡率,对仿刺参幼虫变态的诱导效果较好。