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铅冶炼场地土壤微生物群落结构与硫氧化菌作用

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Journal of Central South University 2024年第4期31卷 1050-1063页

作者：吴川陈虹任陆永平漆彦婷李海峰罗兴华陈玥如娄伟杨卫春李伟展 School of Metallurgy and Environment Central South UniversityChangsha 410083China Department of Science and Environmental Studies The Education University of Hong KongHong Kong 999007China China Railway Seventh Bureau Group Nanjing Engineering Co. Ltd.Nanjing 210012China Hunan Hikee Environmental Technology Co. Ltd.Changsha 410001China

长期的铅冶炼生产活动给周边地区带来了严重的重金属污染。重金属污染土壤的微生物群落结构和组成对其风险评估和污染修复具有重要意义。本文选择某铅冶炼区域的周边环境,研究重金属污染在垂直剖面上对土壤微生物群落结构和组成的影响... 详细信息

长期的铅冶炼生产活动给周边地区带来了严重的重金属污染。重金属污染土壤的微生物群落结构和组成对其风险评估和污染修复具有重要意义。本文选择某铅冶炼区域的周边环境,研究重金属污染在垂直剖面上对土壤微生物群落结构和组成的影响。结果表明,重金属含量随着土壤垂直深度的增加而逐渐降低,中度污染土壤中微生物群落多样性高于低污染土;无论污染程度如何,表层土壤微生物群落多样性均高于底层;相对丰度优势属包括Perlucidibaca、Limnobacter、Delftia、Hydrogenophaga、Thiobacillus、Sulfurifustis、Sphingopyxis,其中硫氧化菌(SOB)丰度较高。XRD结果表明,土壤中存在PbSO_(4),可能是由于SOB的富集对硫的氧化作用。这种硫循环特征可能是铅(Pb)转化为PbSO_(4)的稳定化修复潜力。

关键词：有色冶炼重金属土壤污染硫氧化菌微生物群落

不同底物下硫氧化菌的硫氧化特性及其对砂浆性能的影响

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硅酸盐学报 2021年第8期49卷 1650-1661页

作者：荣辉於成龙张树青马国伟王海良刘志华张磊天津城建大学材料科学与工程学院天津300384 天津市建筑绿色功能材料重点实验室天津300384 河北工业大学土木与交通学院天津300401 天津城建大学土木工程学院天津300384

研究了不同底物下硫氧化菌的硫氧化特性及其对砂浆试样的力学性能和微观结构的影响。结果表明:硫氧化菌生长浓度在不同底物环境中表现不同,其生长浓度由高到低所对应的底物分别是Na_(2)S2O_(3)、Na_(2)SO_(3)、Na_(2)S;不同底物下硫氧... 详细信息

研究了不同底物下硫氧化菌的硫氧化特性及其对砂浆试样的力学性能和微观结构的影响。结果表明:硫氧化菌生长浓度在不同底物环境中表现不同,其生长浓度由高到低所对应的底物分别是Na_(2)S2O_(3)、Na_(2)SO_(3)、Na_(2)S;不同底物下硫氧化菌转化SO_(4)2-的方式均存在自然氧化和生物氧化两种形式。硫氧化菌代谢途径中发现了一种先将S2O_(3)2-经SseA酶转化为SO_(3)2-,再经Soe酶转化为SO_(4)2-的新途径。砂浆试样在Na_(2)S2O_(3)底物环境中较于Na_(2)SO_(3)底物环境中生成膨胀性石膏含量偏低,这是因为与Na_(2)S2O_(3)的生物氧化相比,Na_(2)SO_(3)自然氧化的SO_(4)2-浓度较高,反应速率较快,腐蚀效果更为显著。处于Na_(2)S2O_(3)底物环境中的砂浆试样抗压强度变化率10.4%、质量变化率1.04%;处于Na_(2)SO_(3)底物环境中的砂浆试样抗压强度变化率-12.9%、质量变化率1.44%。Na_(2)S2O_(3)底物环境试样生成石膏的含量低于Na_(2)SO_(3)底物环境试样生成石膏的含量,分别在75 d和45 d后由于大量石膏的膨胀力作用下使得砂浆试样最终劣化。

关键词：硫氧化菌砂浆硫氧化特性微观结构力学性能

罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)养殖池塘沉积物中细菌、硫酸盐还原菌和硫氧化菌的垂直分布特征

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微生物学报 2022年第7期62卷 2719-2734页

作者：邹松保高强程海华倪蒙胥晴刘梅周聃周志明原居林浙江省淡水水产研究所农业农村部淡水渔业健康养殖重点实验室浙江省鱼类健康与营养重点实验室浙江湖州313001 湖州师范学院生命科学学院浙江湖州313000

沉积物中微生物介导的硫循环在有机物分解和养分循环中发挥重要作用,但目前我们对水产养殖生态系统中的参与硫酸盐还原和硫氧化过程的微生物多样性及其调控机制仍知之甚少。【目的】探究硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和... 详细信息

沉积物中微生物介导的硫循环在有机物分解和养分循环中发挥重要作用,但目前我们对水产养殖生态系统中的参与硫酸盐还原和硫氧化过程的微生物多样性及其调控机制仍知之甚少。【目的】探究硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的垂直分布特征及其主要的环境驱动因素。【方法】本研究利用高通量测序和荧光定量PCR(qPCR)分析了罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)养殖池塘沉积物表层(0–1 cm)、中层(10–11 cm)和底层(20–21 cm)中的细菌、SRB和SOB的丰度、多样性和群落组成。【结果】细菌(16S rRNA)、硫酸盐还原菌(dsrB)和硫氧化菌(soxB)的基因拷贝数呈现着从表层到中层急剧骤降的趋势(ANOVA,P0.05),以及α多样性分析显示3个群体的物种丰富度和均匀度都随深度而逐步降低,这都说明硫循环过程主要发生于沉积物的表层。γ-、δ-和β-变形菌分别是细菌、SRB和SOB的优势类群;其中SRB以Desulfobacca属和脱硫八叠球菌属(Desulfosarcina)为主,前者在表层有着最低的比重,而后者却与之相反;硫杆菌(Thiobacillus)作为细菌和SOB的优势属,更广泛地分布于中层沉积物中。RDA分析和Mantel检验揭示了影响细菌群落的主要环境因子是NO、SO、TOC和TON,而SRB的群落变异主要是由As、TON、NO和Pb所驱动,以及SOB的群落变化则主要响应了TC、NO、NH和TON浓度。【结论】养殖池塘底栖的细菌、SRB和SOB的丰度、多样性和群落结构的垂直分布特征可能受到多种环境因素共同的影响。

关键词：罗氏沼虾硫氧化菌硫酸盐还原菌多样性垂直分布驱动因素

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硫氧化菌生物淋滤修复重金属污染研究进展

江苏农业科学 2013年第5期41卷 335-337页

作者：蒯广东李轶方晓航刘晓文河海大学环境学院江苏南京210098 环境保护部华南环境科学研究所广东广州510655

重金属污染严重威胁着生态环境,如何有效修复重金属污染,已经成为环境工程领域研究热点。传统的修复方法如土壤重金属污染化学淋洗修复法和固化修复法,存在修复效率低及易产生二次污染等缺陷,难以推广。生物淋滤具有修复成本低、环境友... 详细信息

重金属污染严重威胁着生态环境,如何有效修复重金属污染,已经成为环境工程领域研究热点。传统的修复方法如土壤重金属污染化学淋洗修复法和固化修复法,存在修复效率低及易产生二次污染等缺陷,难以推广。生物淋滤具有修复成本低、环境友好等特点,有较好的规模化推广和应用前景。文章综述了近年来硫氧化菌生物淋滤修复技术的研究进展,分析和总结了硫浓度、硫形态、处理浓度、重金属形态和温度对硫氧化菌生物淋滤修复效率的影响,并且阐述了修复过程中的不足之处,为生物淋滤修复重金属污染的技术发展提供新的方向。

关键词：生物淋滤硫氧化菌重金属影响因素

南海北部神狐海域现代沉积物中硫酸盐还原菌和硫氧化菌的检出:脂肪酸生物标志物的指示

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海洋地质与第四纪地质 2015年第2期35卷 139-148页

作者：茅晟懿朱小畏孙永革管红香邬黛黛吴能友中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院广州天然气水合物研究中心广州510640 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 浙江大学地球科学系杭州310027

对南海北部神狐海域Site 4B站位现代沉积物中脂肪酸组分进行了分离,主要讨论了支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸的来源,认为i/a-C15∶0、i/a-C17∶0、16∶1ω5和18∶1ω9来自硫酸盐还原菌（SRB）,而16∶1ω7t/c和18∶1ω7来自硫氧化菌（SOB... 详细信息

对南海北部神狐海域Site 4B站位现代沉积物中脂肪酸组分进行了分离,主要讨论了支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸的来源,认为i/a-C15∶0、i/a-C17∶0、16∶1ω5和18∶1ω9来自硫酸盐还原菌（SRB）,而16∶1ω7t/c和18∶1ω7来自硫氧化菌（SOB）。沉积物中SRB和SOB分布形式可能和硫酸盐还原作用生成硫化物、硫化物又被氧化生成硫酸盐和元素硫、元素硫歧化作用生成硫化物和硫酸盐有关,并在整个硫循环系统中SRB起到主导作用;而在95～97cm层位剧增的SRB和SOB生物量与站位附近底辟构造活跃带来深部大量的营养流体有关。

关键词：硫酸盐还原菌硫氧化菌脂肪酸神狐海域

一株高效硫氧化菌的筛选及其对S2-离子氧化途径的推测

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生物技术通报 2020年第10期36卷 105-115页

作者：张林义宋晨徐瑶瑶王嘉宁王进岳正波刘晓玲合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 中国环境科学研究院北京100012 南京领先环保技术股份有限公司南京210029

以S2-离子为目标污染物,从北京东沙河黑臭水体中筛选分离得到一株具有高效S2-氧化功能的土著微生物。对其进行16S rRNA测序鉴定,结果显示,该菌株属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter),命名为Citrobacter ***1。菌株sp1的最适氧化条件为温度25... 详细信息

以S2-离子为目标污染物,从北京东沙河黑臭水体中筛选分离得到一株具有高效S2-氧化功能的土著微生物。对其进行16S rRNA测序鉴定,结果显示,该菌株属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter),命名为Citrobacter ***1。菌株sp1的最适氧化条件为温度25℃,初始pH值7.0,初始葡萄糖浓度1.00 g/L和初始菌浓度1.00 g/L。在此最适条件下,菌株sp1对人工含硫废水中S2-的氧化率达到97.1%。在整个S2-氧化过程产生了S0、S2O32-、SO32-、S4O62-和SO42-这5种赋存形态的硫离子,且随着S2-浓度的持续下降SO42-浓度呈缓慢上升趋势。利用高通量测序技术推测菌株sp1通过副球菌硫氧化(Paracoccus sulfur oxidation,PSO)和副硫代硫酸盐代谢(S4 intermediate,S4I)这两条代谢途径将非稳定态的S2-逐步转化为稳定态的SO42-。在PSO途径中,一部分的S2-氧化为S0,生成的S0继续氧化为SO32-;而另一部分的S2-则直接氧化为SO32-,中间产物SO32-通过直接氧化途径与间接氧化途径氧化为SO42-。此外,在此途径中,S0亦可与SO32-自发反应生成S2O32-,而S2O32-发生歧化反应重新释放出SO32-和S0。在S4I途径中,一部分S2O32-转化为S4O62-;接着S4O62-被氧化为SO42-。

关键词：黑臭水体 S2- 硫氧化菌硫氧化特性代谢途径

西藏东北部热泉水中硫氧化菌的多样性及分布特征

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生态环境学报 2023年第5期32卷 989-1000页

作者：寇祝卿纯袁昌果李平中国地质大学(武汉)/生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 长江流域环境水科学湖北省重点实验室湖北武汉430074

热泉中存在大量的硫氧化菌,而西藏东北部丰富的热泉资源中硫氧化菌的相关研究较少。为探究西藏东北部热泉水中不同类型硫氧化菌(Sulfur-Oxidizing Bacteria,SOB)的多样性、群落结构及其分布特征,采集西藏东北部5个地热区总共13个热泉的... 详细信息

热泉中存在大量的硫氧化菌,而西藏东北部丰富的热泉资源中硫氧化菌的相关研究较少。为探究西藏东北部热泉水中不同类型硫氧化菌(Sulfur-Oxidizing Bacteria,SOB)的多样性、群落结构及其分布特征,采集西藏东北部5个地热区总共13个热泉的地球化学及微生物样品,构建硫氧化基因dsrA和soxB的功能基因克隆文库、q PCR定量分析dsr A和soxB基因丰度,结合水化参数对比分析热泉水中dsrA型SOB和soxB型SOB的群落结构及其分布特征的差异。结果表明,西藏东北部热泉水中的硫氧化菌主要为β变形菌纲(Betaproteobacteria)、α变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜氢菌纲(Hydrogenophilalia),其中dsr A型SOB和soxB型SOB的优势类群在纲水平上均为Betaproteobacteria,但目水平上则存在差异,即soxB型SOB优势菌目为亚硝化单胞菌目(Nitrosomonadales)(30.0%-91.7%);dsr A型SOB优势菌目为红环菌目(Rhodocyclales)(33.3%-96.0%)。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,SO_4^(2-)、S^(2-)、HCO_(3)~-、pH、温度等是影响硫氧化菌群落分布的关键环境因子。soxB基因相对丰度主要与SO_4^(2-)浓度、氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential,ORP)以及S^(2-)浓度相关,dsr A基因相对丰度受总砷(As~T)浓度和HCO_(3)~-浓度影响较大。这些结果表明,soxB基因型SOB主要分布于偏氧化环境,而dsr A基因型SOB主要分布于砷浓度、碱度相对偏高的热泉。该研究进一步完善了关于西藏热泉水环境中SOB多样性和分布规律的认识,促进了对热泉硫的生物地球化学循环的理解。

关键词：西藏热泉硫氧化菌 soxB基因 dsr A基因群落结构环境因子

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三峡库区水体中硫氧化菌的群落多样性

微生物学报 2018年第4期58卷 584-597页

作者：储巧玲杨渐蒋宏忱中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

【目的】探究三峡库区干流和支流水体硫氧化菌群落组成和多样性及其与水体理化性质的相关性。【方法】于2017年3月在三峡库区支流和干流共选取9个采样点,测量各采样点水体理化参数,针对水体样品的sox B基因进行系统发育分析、聚类分析... 详细信息

【目的】探究三峡库区干流和支流水体硫氧化菌群落组成和多样性及其与水体理化性质的相关性。【方法】于2017年3月在三峡库区支流和干流共选取9个采样点,测量各采样点水体理化参数,针对水体样品的sox B基因进行系统发育分析、聚类分析和多样性分析,并分析水体理化性质与硫氧化菌群落组成和多样性的相关性。【结果】克隆文库分析显示,本研究的三峡库区水体样品中硫氧化菌分属于α-Proteobacteria和β-Proteobacteria纲,其中β-Proteobacteria的硫氧化菌是群落构成主体,在干流和支流的采样点中相对丰度均高于95.6%。聚类分析和主坐标分析(PCo A)显示,各支流采样点之间以及支流样点和其对应干流样点之间的硫氧化菌群落构成差异较大,而干流采样点间硫氧化菌群落构成差异较小。Mantel检验结果显示,硫氧化菌群落组成与水体的温度、盐度、溶氧量、藻含量和p H等理化参数呈显著(P硫氧化菌的群落多样性与藻含量和DIC呈现显著负相关。【结论】三峡库区支流和干流水体中硫氧化菌主要由β-Proteobacteria纲构成,库区干流水体中硫氧化菌群落构成较为相似,而不同支流水体中的硫氧化菌群落构成差异较明显,并且支流和对应干流交汇处的水体中硫氧化菌群落组成差异明显,水体理化性质是导致这一差异的重要原因之一。

关键词：三峡水库硫氧化菌硫循环 soxB基因

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硫氧化菌控制粪便恶臭污染的生物强化研究

硫氧化菌控制粪便恶臭污染的生物强化研究

作者：叶倩倩重庆大学

学位级别：硕士

恶臭污染被列入环境公害之一。生活中常接触到的恶臭源主要是粪便排泄物及生活垃圾等,主要的恶臭物质多是蛋白质等有机物厌氧分解的产物,其中嗅阈值低的硫化氢成为主要恶臭成分因子。硫化氢对于人畜有较大的危害作用。生物强化法具有针... 详细信息

恶臭污染被列入环境公害之一。生活中常接触到的恶臭源主要是粪便排泄物及生活垃圾等,主要的恶臭物质多是蛋白质等有机物厌氧分解的产物,其中嗅阈值低的硫化氢成为主要恶臭成分因子。硫化氢对于人畜有较大的危害作用。生物强化法具有针对性强,处理效果好,无场地及设备限制的优点。将高效硫氧化菌作为强化菌株,通过生物强化技术控制粪便恶臭污染具有高效性及可行性。以粪便作为研究对象,从活性污泥、河道底泥、化粪池粪便中筛选获得一株具有高效脱氮硫氧化功能的菌株S1,对其培养基及培养条件优化,将其投加到粪便中,探究其对粪便恶臭控制的影响。主要研究结果为:(1)通过形态学观察、分子生物学鉴定等多种方法,确定S1为粪产碱菌(Alcaligenes faecalis),命名为Alcaligenes faecalis S1。测定其生长曲线。(2)对培养基和培养条件进行优化,确定优化改良后的培养基配方为:柠檬酸钠10.0g,氯化铵2.0g,磷酸氢二钾0.5g,氯化镁0.2g,氯化钠5.0g,硫化钠2.0g。确定后续培养条件为pH=7.1,温度35℃,摇床转速为150rpm,接种量2%。采用优化改良后的培养基对*** S1菌株进行培养,菌株的生长量更大,适应期缩短。可以更好的去除S及NH-N,其去除率分别为87.65%,49.85%。(3)投加菌株*** S1进行粪便恶臭控制实验。结果表明,投加了菌剂的实验组中对粪便上清液中硫离子、铵根离子的含量降解率达36.42%,36.04%,硫化氢、氨气的释放控制效率到达100%和74.07%,且人体测试可以直观的感受其控制效果。(4)通过Biolog-ECO板的测定,确定小试实验使样品中种群代谢能力增强,添加菌剂可以缩短种群的适应期。实验的进程及菌剂的添加均会影响种群对碳源的利用。(5)Illumina Miseq高通量测序结果表明菌株*** S1的添加在一定程度上可以增加菌群的生物多样性且对系统的群落组成产生较大的影响。与碳氢化合物降解相关的菌属在实验组中有明显的增加。添加的产碱菌属(Alcalienes)成为优势菌群,可以控制硫化氢、氨气等恶臭气体的产生。某些与粪臭素产生相关的菌属受到抑制。16SrDNA功能预测分析得知,菌株*** S1的添加对氨气和硫化氢的产生途径均有一定的抑制作用。综上,添加菌株*** S1可以有效的控制粪便恶臭。

关键词：硫氧化菌生物强化恶臭控制群落结构代谢功能