海水反硝化和厌氧氨氧化速率同步测定的15N示踪法及其应用

反硝化与厌氧氨氧化作用是海洋结合态氮迁出的主要途径,15N示踪法是定量反硝化和厌氧氨氧化作用的新方法,它具有灵敏度高、可同步测量反硝化与厌氧氨氧化速率的优点.本研究开展了一系列方法学实验,以确定高纯氦气驱赶水样所含气体的时间、超声赶气时间、同位素比值质谱仪测量N2含量的精度、N2含量及其同位素组成测定的工作曲线以及示踪剂的最佳添加量等,从而确立起15N示踪同步测定海水反硝化和厌氧氨氧化速率的方法.所建立方法测量N2含量的相对标准偏差小于8%,可满足海洋反硝化与厌氧氨氧化速率测定的需要.应用该方法实测了厦门筼筜湖富氧与缺氧水体的反硝化与厌氧氨氧化速率,结果表明,缺氧底层水的反硝化速率[4.10～5.47μmol/（dm3·d）]比富氧表层水[0.43～0.46μmol/（dm3·d）]明显来得高,但缺氧底层水的厌氧氨氧化速率[0.00～0.12μmol/（dm3·d）]则比富氧表层水的速率[0.52～0.67μmol/（dm3·d）]低得多.     

联合脱氮法用于硝酸盐污染地下水修复的机理研究

地下水硝酸盐已经成为了世界性环境和健康问题。目前针对硝酸盐的化学还原脱氮、自养脱氮、异养脱氮等单一脱氮方法研究较多;联合脱氮体系包括化学还原、自养脱氮和异养脱氮三种脱氮途径,综合了单一脱氮法的优点,但研究甚少。本研究通过静态批试验,采用零价铁、甲醇和混合菌液研究了联合脱氮法的脱氮能力、脱氮产物、脱氮途径及脱氮机理。结果表明,5 d后单一的零价铁化学还原、自养脱氮和异养脱氮的去除率分别为5.79%、14.30%和63.03%;而联合脱氮的去除率接近100%,去除效果显著优于单一的化学还原脱氮、自养脱氮或异养脱氮。在联合脱氮法体系中,零价铁化学还原、自养脱氮未引起亚硝酸盐积累,而异养脱氮造成了亚硝酸盐积累;化学还原、自养脱氮和异养脱氮引起的铵盐增量均<0.6 mg/L,绝大部分硝酸盐未被还原成铵盐,进而省去了后续除铵工艺;零价铁化学还原、自养脱氮、异氧脱氮三者发生协同作用,表现于在厌氧环境下,零价铁发生腐蚀,产生阴极氢和二价铁,为自养脱氮菌提供了电子供体,从而促进了自养脱氮;异养脱氮不仅占主导地位,而且还会产生CO2,CO2被自养脱氮菌作为无机碳源加以利用,从而提高了体系中自养脱氮能力。这种协同作用表现为联合脱氮法的去除率增加,而在单一的异养脱氮或自养脱氮体系中则无法形成这一良性过程。实验表明联合脱氮法是一种潜在的有效可行的地下水原位修复方法。     

一株卓贝尔氏菌F13-1好氧反硝化特性及其反硝化基因的初步研究

为获得高效好氧反硝化细菌,并研究这些细菌的脱氮特性以及好氧反硝化机理,采集了近海表层沉积物进行富集培养,分离获得一株具有高效好氧反硝化能力的菌株F13-1.结合生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,初步鉴定菌株F13-1为卓贝尔氏菌(Zobellella sp.).在以葡萄糖为碳源,C/N比值为15,盐度为30,摇床转速160 r/min,p H值为7,28℃的最优脱氮条件下菌株F13-1脱氮效果较好,分别能将100 mg/dm3硝酸盐和亚硝酸盐在24和16 h内彻底脱除,脱除速率分别为:5.87 mg/(dm3·h)和5.97 mg/(dm3·h).并且菌株F13-1对高浓度亚硝酸盐具有较好的耐受性,能在高浓度亚硝酸盐存在条件下正常生长及脱氮,156 h内能将400 mg/dm3亚硝酸盐脱除完全.基因组分析表明,该菌株具有完整的反硝化基因簇,包括nap、nir、nor和nos等共17个基因.研究结果表明该菌株具有高效好氧反硝化特性,在养殖废水处理中具有较好的应用潜力.     

去除地下水芳香烃污染物:实验室含水层土柱研究

芳香烃污染地下水以其污染普遍、危害巨大、去除困难及治理费用昂贵而倍受各国环境学者及水文地质学者的关注。以苯及甲苯作为标示污染物,利用室内饱水含水层土柱,通过对污染带的模拟实验发现,苯和甲苯在反硝化条件下产生生物降解,二者的去除率分别大于７７％和８８％;反硝化条件下,苯和甲苯显示出降解性差异,甲苯更易于降解;硫酸还原作用可能是苯和甲苯被去除的另一机理,但实验结果显示,ＮＯ－３高时,对硫酸还原菌的生长具有抑制作用。     

纳米氧化锌和菲对长江口附近海域沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响

本研究在长江口附近海域采集表层沉积物,采用实验室模拟培养与分子生物学手段相结合的方法,通过测定纳米氧化锌(ZnO NPs)和菲(Phe)胁迫下沉积物中NO-3-N和NO-2-N浓度和反硝化还原酶活性及反硝化细菌基因丰度和群落多样性变化,目的是比较研究ZnO NPs和Phe对河口区沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响,...     

白洋淀春季沉积物好氧反硝化菌群落结构特征及对溶解性有机物的响应

好氧反硝化因其独特优势成为近年来生物脱氮的研究热点,溶解性有机物(DOM)作为微生物碳源是造成群落差异的重要原因,为了探究白洋淀不同功能区好氧反硝化菌群落结构对溶解性有机物碳源的响应,本文结合荧光区域积分法以及napA反硝化基因的高通量测序技术,对白洋淀春季沉积物中的好氧反硝化菌群落结构特征以及好氧反硝化菌对溶解性有机...     

Nitrogen cycling across the sediment-water interface in an eutrophic,artificially oxygenated lake

Processes controlling the nitrogen (N) exchange between water and sediment in eutrophic Lake Sempach were studied using three different independent methods: benthic flux chambers, interstitial water data and hypolimnetic mass balances. The sediments released NH ₄ ⁺ (1.1–16.1 mmoles m^–2 d^–1), NO ₂ ^- (0.1–0.4 mmoles m^–2 d^–1) and dissolved organic N (<0.25 mmoles m^–2 d^–1). A net NO ₃ ^- consumption (2.4–11.1 mmoles m^–2 d^–1) related to the NO ₃ ^- concentrations in the overlying water was observed in all benthic chamber experiments. The flux of the reactive species NO ₃ ^- and NH ₄ ⁺ was found to depend on hydrodynamic conditions in the water overlying the sediment. For this reason, benthic chambers overestimated the fluxes of inorganic N compared to the other methods. Thus, in short-term flux chamber experiments the sediment may either become a sink or a source for inorganic N depending on the O₂ concentration in the water overlying the sediment and the stirring rate. As demonstrated with a¹⁵NO ₃ ^- experiment, nitrate-ammonification accounted for less than 12% of the total NO ₃ ^- consumption. After six years of artificial oxygenation in Lake Sempach, a decrease in hypolimnetic total inorganic nitrogen (TIN) was observed in the last two years. The occurrence of dense mats of H₂S-oxidizingBeggiatoa sp. indicated micro-aerobic conditions at the sediment surface. Under these conditions, a shorter distance between the ecological niches of nitrifying and denitrifying bacteria, and therefore a faster NO ₃ ^- -transport, can possibly explain the lowering of TIN by enhanced net denitrification.     

一株耐冷异养硝化菌的分离鉴定及脱氮特性

利用异养硝化培养基,冬季从南四湖人工湿地底泥中分离筛选到一株具有较高脱氮性能的菌株Z01.经形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析,初步鉴定该菌株为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）,命名为Pseudomonas sp.Z01.实验探究得到菌株Z01的最佳初始投菌量为7%,最适温度、pH和盐度分别为15℃、6.0~8.0和0.3%,最佳碳源为葡萄糖.在最适生长条件下,通过氨氮去除试验发现该菌株对模拟污水中氨氮的去除率有一定提高,是异养硝化培养基中氨氮去除效率的1.1倍.此外,该菌株对模拟废水中总氮和COD也具有较好的去除效果.研究表明,菌株Z01在冬季污水处理中硝化脱氮具有良好的应用前景和很大的发展空间.     

硝化和反硝化对湖泊有机质沉积成岩前降解作用的研究

贵州红枫湖10月叶绿素a(chla)和NO3^-含量均比7月明显降低。利用氮同位素等数据对此进行了研究，结果表明，含量的降低是由不同的生物地球化学作用引起的。chla含量的降低主要是水体中有机质降解(硝化)所致，而NO3^- 含量的降低则是缺氧季节湖泊沉积物表层反硝化作用的结果。缺氧季节表层水体仍然能发生较强烈的硝化作用。硝化作用和反硝化作用分别发生在热分层湖泊的上层和沉积物表层。反硝化作用不仅消耗大量的NO3^-，而且还造成了一定量的有机质降解(有机碳作为电子受体)。据估算，在红枫湖后五测点和大坝测点，总有机碳在沉积成岩前分别降解了78％和68％。其中由硝化作用引起的总有机质降解量分别为35．8%和25．9％，而反硝化作用则分别为13．4％和9．2％。