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《微生物-生物促生剂协同修复河道底泥——促生剂投量对修复效果的影响》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2019-02-28

  • 采用5个110L的模拟河道反应器，在投加菌剂的基础上（底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂），生物促生剂投量分别设计为0.08，0.09，0.10和0.11g/L，单独投加菌剂组作为空白实验.通过为期四十余天的实验研究微生物与促生剂协同作用时的修复效果.结果表明，促生剂投量为0.10g/L时，上覆水COD去除率69%高于其余各组；各协同修复组上覆水中NO3--N基本无积累，且促生剂投量为0.11g/L时NO3--N去除率最高，可达96%；40d内各组底泥TOC，TN含量变化不显著，延长反应时间至84d，各协同修复组底泥TOC，TN去除率均有明显提升.各协同修复组脲酶活性均波动下降，蛋白酶活性在15d左右时达到峰值，增幅可达106%~237%.通过高通量测序技术发现，43d时Desulfuromonas，Pseudomonas，Treponema_2，Blvii28_wastewater-sludge_group等主要功能菌群的相对丰度与空白实验组相比均增加，且促生剂投量为0.10g/L可使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替，有效改善底泥环境.协同修复对底泥，上覆水水质及微生物群落有良好改善效果，且促生剂投量为0.1g/L时整体修复情况更为理想.

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  • 《修复攻略 | 石油烃污染修复技术之“好氧微生物修复技术”》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-07-05
    • 微生物修复技术是指通过向污染土壤或地下水中投加高效降解微生物或营养物质，同时为微生物创造适宜的水分、氧气、pH等生长条件，促进微生物降解环境中的有害物质或降低污染物毒性，达到修复目的。微生物、营养物质和生长条件是决定微生物修复成功与否的三个关键因素，由此也引申出了微生物修复领域的三个重要研究方向：基于高效降解微生物菌剂的生物强化技术、基于营养剂和功能助剂的生物刺激技术以及旨在创造微生物生长代谢适宜条件的修复工艺研究。 微生物“吃掉”污染物的过程 前提条件 石油烃能够被微生物降解是有其先天条件的，下表是石油烃各组分的生物降解特点，可以看到，对于短链脂肪烃、单环芳香烃、3环以内的多环芳烃来说，微生物降解性良好。而石油烃中的其他组分虽然生物降解性稍差，但对于微生物来说也并不是无能为力，无非就是需要更长的降解时间、更多更高效的降解菌种、更优越的降解条件而已。需要注意的是，对石油烃来说，好氧生物降解是最主要的降解途径。 石油烃各组分的微生物降解性 降解机理 如下图所示，石油烃的好氧生物降解过程是在充分供氧，氮、磷、微量元素等营养物质充足的条件下，利用细菌、真菌、放线菌等微生物的作用，将石油烃彻底降解为二氧化碳和水，同时生成新的细胞生物量的过程。 好氧微生物降解烃类物质主要过程 从图中我们还可以看到，降解过程中一些生物酶起到了决定性的作用，主要包括单加氧酶、双加氧酶和羟化酶等生物酶，主要的酶促反应如下图所示： 石油烃降解过程主要酶促反应 看到这些让人眼花缭乱的反应过程，是不是对大自然的力量产生了深深的赞叹？这么不起眼的小小微生物却能够像智能化的工厂一样完成如此精准的工作任务，于无形之中降解环境中的油类污染物，保护人类的生存环境。 修复过程 好了，估计有小伙伴要举手提问了：既然微生物的力量这么神奇，为什么还有这么多的污染土壤和地下水存在？俗话说，no zuo no die，总有极少部分人为了一己私利，以大自然难以承受的速度向环境中排放着超量污染物，导致我们土壤中的微生物生！病！了！ 主要病症表现为： 孤独 高浓度的石油烃超出了环境中土著微生物的耐受能力，菌种的种类和数量大大减少； 饥饿 有研究表明，微生物降解过程所需的C:N:P≈100:10:1，石油烃的降解需要足量的氮、磷等营养物质，显然，过高浓度的石油烃使得微生物降解所需的营养物质供不应求； 窒息 石油烃密度小，黏着力强，乳化能力低，在土壤中容易与土粒粘连，影响土壤通透性，导致好氧微生物无法获取足够的氧降解石油烃。 生病的土壤，微生物无力应敌 治病救人讲究对症下药，土壤的治疗也不例外。 面对孤独症 我们主要采用生物强化技术治疗。所谓缺啥补啥，直接向土壤或地下水中接入高效降解菌种，提高土壤中降解石油烃的微生物种类和数量，强化降解能力。投加的菌种可以是采用生物工程方法将土著微生物富集、驯化、分离得到的高效降解菌株（本土作战），也可以在现存微生物不能降解污染物时引入高效外源微生物协助降解（雇佣兵）。目前已知能够降解石油烃的微生物共100余属，200余种，分属细菌、放线菌、真菌和藻类，可见供我们选择的空间极其庞大。 面对饥饿症 我们主要采用生物刺激技术治疗。向土壤或地下水中投加氮源、磷源等营养物质，刺激土著微生物的生长代谢。在中试以上规模，营养物质的添加量一般控制在0.005~0.1%之间，当然，需要根据实验效果灵活调整。 面对窒息症 我们主要通过投加功能助剂加以治疗。常用功能助剂包括： 缓释增氧剂——投入土壤和地下水中，缓慢释放氧气，维持好氧条件； 表面活性剂——降低油水界面张力，创造微生物细胞接触、降解石油烃的有利环境； 土壤调理剂——在异位生物修复工艺中调理土质，保持土壤疏松，透气透水。 土壤恢复健康，微生物所向披靡 当然，对于土壤及地下水环境中氧气缺乏的问题，也可以通过生物通风法等修复工艺实现。 说到修复工艺，前面我们提到，微生物、营养物质和生长条件是微生物修复的三大关键要素，土壤不同于空气和水，它是一个多相、非均质的复杂体系，有效的传质是影响生物修复效果的决定性因素，各种修复工艺的存在就是为了给微生物提供适宜的生长条件（见下表）。 石油烃生物修复工艺条件（经验值） 目前已经投入工程应用的修复工艺包括生物通风、生物堆、生物泥浆反应器、原位注入等，知识体系极为庞大，篇幅有限，这部分以后我们再详细探讨，此处仅提供两张工艺流程示意图供大家自行体会。
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  • 《mSphere：直肠微生物影响HIV疫苗的有效性》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2019-12-18
    • 在一项新的研究中，来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员报道存在于直肠中的微生物可能会影响实验性HIV疫苗的有效性。相关研究结果于2019年12月11日在线发表在mSphere期刊上，论文标题为“Rectal Microbiome Composition Correlates with Humoral Immunity to HIV-1 in Vaccinated Rhesus Macaques”。 论文通讯作者、加州大学戴维斯分校免疫学与传染病中心和兽医学院助理教授Smita Iyer说道，来自针对其他疫苗开展的人类和动物研究的证据提示着乳酸杆菌补充剂可以促进抗体产生，而抗生素治疗可以阻碍有益的免疫反应。 Iyer、研究生Sonny Elizaldi及其同事们想知道存在于直肠和阴道---HIV传播部位---中的微生物与一种实验性HIV疫苗之间的相互作用是否类似于在人类早期临床试验中的HVTN 111疫苗。 HVTN 111包括两剂艾滋病毒DNA片段，以及最后利用一种HIV蛋白进行加强注射，它们全部通过皮肤给予。Iyer说，在HIV感染发生的粘膜处产生抗体的疫苗被认为对阻止这种毒感染很重要。 这些研究人员研究了恒河猴接种疫苗前后的阴道和直肠微生物。他们发现，在接种疫苗前后，阴道微生物差异不大。但是，直肠微生物确实显示出变化：在接种疫苗后，拟杆菌类型的细菌（尤其是普氏菌）减少了。 乳杆菌和更好的免疫反应 常见的肠道细菌乳杆菌和梭菌并未随疫苗接种而改变，但直肠中这些微生物的数量确实与免疫反应相关。这些研究人员发现，乳杆菌含量高的动物产生更多的针对HIV蛋白gp120和gp140的抗体。梭菌表现出相反的模式：高水平的梭菌与免疫反应较弱相关。 Iyer说，目前尚不清楚某些细菌增强体内特定部位中局部免疫反应的机制是什么。但是，为了让不会引发特别强的免疫反应的疫苗（就像HIV中的那样）尽可能表现出最好的性能，靶向这些细菌可能很重要。她说，在人类或动物中评估疫苗时，直肠微生物组可能也是一种重要但易被忽视的因素。
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