利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征
第29卷第10期2009年10月
环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae C ircu mstanti a e
V o.l 29,N o .10O ct .,2009
基金项目:国家自然科学基金项目(No .50678017);北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目(No .BJ E10016200611)
Supported by t he Nati onalNatura lS ci ence Foundati on of Ch i na (N o .50678017)and t he Fund i ng P roj ect forA cade m i c Hum an Res ou rcess Developm ent i n In stituti ons ofH i gher Learn i ng U nd er t he J u ri sd i cti on ofB eiji ng M un ici pality (No .BJ E 10016200611)作者简介:郝晓地(1960 ),男,教授(博士),E-m ai:l haox i aod@i bucea https://www.sodocs.net/doc/158217686.html, ;*通讯作者(责任作者)
Biography :HAO X iaod i (1960 ),ma l e ,profess or(Ph.D .),E-m ai:l haox i aod@i bucea https://www.sodocs.net/doc/158217686.html, ;*Corres pond i ng author
郝晓地,张向萍,曹亚莉,等.2009.利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征[J].环境科学学报,29(10):2033-2040
H ao X D,Zhang X P ,C ao Y L,et al .2009.Det er m i n i ng t he decay c h aracteristics of nitrifyi ng b acteria i n acti vated sl udge us i ng m olecu l ar b i o l og i cal t echn i ques[J].Acta S ci en tiae C ircum stanti ae ,29(10):2033-2040
利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减
特征
郝晓地*
,张向萍,曹亚莉,王啟林
北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044
收稿日期:2009-02-19 修回日期:2009-04-30 录用日期:2009-08-12
摘要:通过常规耗氧速率(OUR)测定方法、荧光原位杂交技术(FIS H )和L I VE /DEAD 细胞活性实验,分别研究了序批式反应器(SBR)硝化系统和生物营养物去除(BNR )系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR 硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%(SRT =10d)和50%(SRT =40d );相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%(SRT=10d )和50%(SRT=40d).长SRT 可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR 系统中(SRT =15d ),硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.
关键词:活性污泥;细胞衰减;细胞死亡;活性衰减;耗氧速率(OUR );荧光原位杂交(FISH );L I VE /DEAD 染色文章编号:0253-2468(2009)10-2033-08 中图分类号:X703.1 文献标识码:A
D eter m i ning the decay characteristics of nitrifyi ng bacteri a i n acti vated sl udge usi ng m olecular bi ological techni ques
HAO X i a od i *
,Z HANG X iangp i n g ,CAO Y al,i WANG Q ili n
The R &D C entre for Su st a i nab l e Environm en t al B iotechnol ogy ,Beiji ng Un i versit y ofC i vil Engi n eeri ng and Arch i tecture ,B eiji ng 100044R ecei ved 19Feb ruary 2009; recei ved i n revised for m 30Ap ril 2009; a ccepted 12Augu st 2009
A bs tract :The aerob i c decay characteristi cs ofn itrif y i ng bacteria i n a n itrifyi ng sequencing batch react or (SBR )and a b i ol ogicalnu tri en t re m oval (BNR)syste m w ere i nvesti gated by m eas u ri ng m axi m al oxygen uptake rates (OUR s),an al yzi ng 16S r RNA w ith fl uorescence i n -sit u hybri d izati on (FISH )and ob serv i ng m e m b rane i n t egrity by L I VE /DEAD stai n i ng .The experi m ental resu l ts reveal that i n t he n itrif ying SBR s yste m,cell d eat h w as res pon si b le for 33%of celld ecay at SRT =10d and f or 50%at SRT =40d .I n ot herw ords ,t he acti vity decay contri bu ted 67%and 50%of t he total cell decay atSRT =10and 40d res p ectivel y .A longer SRT shou l d sel ect f or n itrif y i ng b acteria better adapted t o st arvati on conditi ons ,
and t hus t he selected n itri fyi ng
bacteri a cou l d qu ick l y p roduce a stri ngent response .As a res u lt ,a redu ced decay rate of t he s elected n i trifyi ng bacteri a is expected .In the BNR s yste m (SRT =15d),t he celld eat h w as res pon si b le f or 45%of t he total cell decay f or n i trifyi ng bacteri a ,and t hu s the acti vit y d ecay accounted for 55%of t h e t otal celld ecay .Th e d ifferent fracti ons of celld eat h ofn itrif y i ng bact eri a i n t h e t w o syste m s cou l d be caused by differen tm icrob ial co m pos iti ons i n t h e SBR and BNR syste m s .
K eywords :acti vat ed sl udge ;cell decay ;cell death ;acti v i ty decay ;oxygen uptake rate (OUR );fl uorescen ce i n -sit u hyb ri d i zati on (FISH );L I VE /DEAD s t aining
1 引言(Introducti o n)
所谓细胞衰减,是指那些能够引起生物体总量
减少或导致生物体活性降低的过程,可分为由细胞死亡引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活
性衰减两部分(M ason et al .,1986;van Loosdrecht
环 境 科 学 学 报29卷
et al.,1999;M anser et al.,2006).显然,细胞衰减
直接关系到活性污泥中生物量的多寡,对系统的稳
定性以及总的处理能力有着重要影响.近年来,随
着生物营养物去除(B iolog i c al N utrient R e m ova,l
BNR)工艺的应用,对细菌细胞衰减速率的测定,特
别是对生长速率缓慢的硝化细菌衰减速率的测定
越来越受到业内人士的关注与重视(S iegrist et a l.,
1999;Lavallee et al.,2002).然而,无论是现有数学
模型还是实际工艺设计,细胞衰减均被认为是由于
细胞死亡所引起的数量衰减,并没有对数量衰减和
活性衰减加以区别(H enze et al.,1987;1999;
Gu jer et al.,1995;1999).显然,这与微生物实际情
况存在一定差距,这主要是由于传统衰减测定方法
尚无法区分以上两种衰减(M anser et al.,2006).
在活性污泥系统中,饥饿状态是引起细胞衰减
的一个主要原因.在饥饿状态下,细菌细胞通常会
通过一些策略应对这种不利的生存状态.细菌可能
会调整自身代谢过程,降低活性以减少维持能量需
求,从而出现活性衰减现象(紧迫反应)(A r brige
et al.,1982;Lavallee et al.,2002).细菌也可能会
启动程序化细胞死亡(Progra mm ed Ce ll Death,
PCD),以维持部分细菌细胞的活性,从而避免整个
种群在竞争中失去优势,呈现出数量衰减的特征
(Yar m o li n sky,1995).同时,活性污泥系统中高等微
生物的捕食、病毒感染以及其它一些不利因素(如
温度、p H、毒性物质等)也会对细菌的生存和活性造
成一定的影响(M ason et al.,1986;Suttle,1994;
van Loosdrecht et al.,1999;Lee et al.,2003).
但是,细菌究竟以哪种应对策略为主,或者细
菌是同时利用、还是顺序利用这些应对策略?这些
问题目前均尚不明确.本研究通过常规耗氧速率
(Oxygen U ptake Rate,OUR)测定方法、荧光原位杂
交技术(Fluorescence i n-situ hybridization,FI SH)以
及LI V E/DEAD细胞活性实验,分别研究了一序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)硝化系统和一BNR系统中硝化细菌在好氧环境下的衰减特征,分析了硝化细菌由细胞死亡引起的数量衰减和由活性降低引起的活性衰减在细胞总衰减中所占比例.希望藉此研究,进一步加深对活性污泥系统中硝化细菌细胞衰减特征的认识.
2 材料和方法(M aterials and m ethods)
2.1 SBR硝化系统
实验硝化细菌来源之一为实验室小型SBR硝化系统(发酵罐)中微生物泥样.SBR硝化系统运行与控制参见郝晓地等(2008a;2008b)已发表文献.本实验选择两种相差较大的污泥龄(Sludge Retention T i m e,SRT=10和40d)培养硝化污泥,分别研究其硝化衰减特性.
2.2 BNR系统
实验硝化细菌另一来源为实验室规模BNR工艺 生物/化学除磷脱氮工艺(B i o log ica-l Che m ica l Phosphor us and N itrogen Re m ova,l BCFS)系统中微生物泥样.BCFS系统工艺流程以及运行控制等参见郝晓地等(2009)已发表论文.
2.3 衰减实验和衰减速率测定
本实验中细菌衰减速率是通过测定最大OUR 变化来确定的.在衰减实验开始当天及开始后1、3、5和7d,分别从反应器中取泥样并在加入底物的条件下测定相应细菌的最大OUR(郝晓地等,2008a; 2008b).
图1 硝化细菌OUR测定方法
F i g.1 M ethodol ogy for m eas u ri ng OUR of nitrifyi ng bacteri a
硝化细菌消耗OUR测定分3个阶段进行(图1),各阶段测试时间分别为5、5和3m in.首先,测定内源呼吸阶段OUR,此时不加入底物,测得OUR1.然后,测定亚硝酸盐氧化细菌(N itrite Ox idizi n g B acteri a,NOB)最大OUR,此时向水封瓶中加3mL Na NO2溶液,使其中的NO-2浓度达到20m g L-1(以N计),测得OUR2.最后,测定氨氧化细菌(Amm on i u m Ox i d izing Bacteria,AOB)最大OUR,此时向水封瓶中加3mL NH4C l溶液,使其中的NH+4浓度达到100m g L-1(以N计),测得OUR3.根据各阶段测定数据,按公式(1)、(2)、(3)和(4)(Sa le m et al.,2006)分别计算NOB和AOB的最大OUR和衰减速率.其中,b为细菌衰减速率(d-1),R t为泥样衰减后的最大OUR(m g L-1 h-1),R0为泥样衰减前的最大OUR(mg L-1 h-1),t d为衰减时间(d).
异养系统中泥样的最大OUR测定较为简单:60
2034
10期郝晓地等:利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征
mL泥样和6mL高浓度(20g L-1)的Na A c溶液及
1.5m g硝化抑制剂(ally-l N thiourea,ATU)被同时
加入水封瓶,然后再加入曝气过的25 左右的清洗
液,这样水封瓶中COD为400mg L-1(也即异养系
统中进料后的C OD值).随后,水封瓶被放置在
25 的恒温水浴中测定OUR,此时所得的OUR即
为泥样中异养细菌的最大OUR.
OUR内源呼吸=OUR1(1)
OUR NOB,max=OUR2-OUR1(2)
OUR AOB,max=OUR3-OUR2(3)
衰减速率b=-l n R t
R0
1
t d
(4)
2.4 荧光原位杂交(FIS H)实验
FI SH用于确定SBR硝化系统和B NR系统中硝化细菌(AOB、NOB)所占比例(Am ann,1995; W agner et al.,1996).首先将泥样取出并用质量分数为4%的多聚甲醛固定2h,再对固定后的泥样离心并在1倍PBS中重新悬浮(重复3次);然后对泥样进行机械破碎,将破碎泥样滴加在明胶包被的载破片上,再用50%,80%和98%酒精分别浸泡3 m i n.将荧光标记的核苷酸探针(见表1)溶解于杂交缓冲液中(组成:0.9m o l L-1NaC,l0.02m o l L-1 Tris-HC l(p H=7.4),0.01%(质量分数)SDS和去离子甲酰胺(De-i o n ized for m a m i d e,DFA))在46 下与污泥样品杂交2h.杂交结束后,采用清洗液(组成:0.005m o l L-1EDTA(pH=8.0),0.02 m ol L-1Tris-H C l(pH=7.4),0.01%(质量分数) SDS和NaC l)在48 下洗脱30m i n.最后,对每个污泥样品用荧光显微镜(Zeiss A x i o skop40)随机拍摄15组照片用于定量分析.
表1 核苷酸探针
Tab l e1 16S r RNA targeted oli gonucl eoti de p robes
探针检测目标5 标记DF A
N a C l/
(mo l L-1)
参考文献
EUB338- *Bacteri a F I TC**Am ann et a l.,1990
EUB338- *Bacteri a F I TC**D ai m s et a l.,1999
EUB338- *Bacteri a F I TC**D ai m s et a l.,1999
N I T3N itrobac t er sp.(亚硝化杆菌属)TA M RA40%0.056W agner et al.,1996
N ts p a662N itrospira sp.(亚硝化螺菌属)TA M RA35%0.08D ai m s et a l.,2000
N s o1225Amm on ia-ox i d i z i ng -P roteoba cte ria TA M RA35%0.18M obarry et a l.,1996
注:*EUB338- 、EUB338- 和EUB338- 使用时以1 1 1(体积比)的比例混合(称为EUB
m ix
),其DF A和NaC l浓度等于与其混合的另一种探针的DF A和N a C l浓度.
2.5 LI V E/DEAD细胞活性实验
采用荧光染料对衰减过程中的泥样染色,以确定泥样衰减过程中活细菌细胞占总细菌细胞数量比例的变化规律.所用荧光染料为LI VE/DE AD Bac Light TM细菌活性试剂.该试剂包含绿荧光核酸染料SYTO 9和红荧光核酸染料PI两种荧光染料试剂,分别标记具有完整细胞膜的活细胞和细胞膜已经破损的死细胞.取待测泥样1m L于5mL的塑料试剂管中,分别加入1.5 L SYTO 9和1.5 L的PI试剂,混合均匀后于室温下暗处放置15m i n,使染色反应完全.然后,用染色泥样制作玻片,在荧光显微镜(Ze i s s Ax i o skop40)下观测拍照(10组),并通过Ax i o V isi o n软件对荧光照片作面积分析(郝晓地等,2008a).3 结果(R esu lts)
对两种系统中硝化细菌分别进行OURs、FIS H 以及LI V E/DEAD实验测试/鉴定,硝化细菌衰减特征参数可根据实验结果计算得出.
3.1 SB R系统中硝化细菌衰减
3.1.1 OUR测定结果 利用常规OUR测定方法所测得的NOB、AOB活性变化趋势如图2所示.由图2可见,不同SRT下,两种细菌在好氧饥饿状态下的衰减特征有着明显的不同.SRT=10d时,NOB 和AOB在整个衰减时期内其活性平缓下降,而SRT =40d时虽然NOB的活性是均匀下降的,但AOB 在第1d衰减比较明显,之后活性才呈均匀下降趋势.根据公式(4)可计算出NOB在7d衰减期内的平均衰减速率为0.33d-1(SRT=10d)和0.11d-1 (SRT=40d),AOB在7d衰减期内的平均衰减速率
2035
环 境 科 学 学 报
29卷
为0.14d -1
(SRT =10d)和0.10d -1
(SRT=40
d).
图2 好氧衰减过程中NOB 、AO B 的OUR 变化(a .SRT=10d ;
b .SRT =40d)
F i g .2 OUR s ofNOB and AOB during the p rocess of aerob i c d ecay
(a .SRT=10d ; b.SRT=40
d)
图3 S BR 硝化系统中活硝化细菌占总活生物量比例(a .
SRT=10d;b .SRT=40d)
F i g .3 Fracti ons of vi able n itrif y i ng bacteria i n the n i trifyi ng SBR
s yste m (a .SRT=10d ; b.SRT =40d )
3.1.2 F I S H 实验结果 SBR 系统中的FI SH 测定结果如图3所示.由图3可见,在衰减过程中,活硝
化细菌占总活生物量的比例并无明显规律.根据图3可计算出NOB(N itrobacter 与N itros p ira )和AOB 在7d 衰减期间内的平均比例,结果如表2所示.
表2 活硝化细菌占总活生物量平均比例
Tab l e 2 Average fracti on s of vi ab le n itri fyi ng bacteria i n t otal v i ab le
bacteria
硝化细菌
种属 类占总活生物量的比例SRT=10d SRT =40d
NOB
N itrobacter s pp.6%3%N itros p i ra spp .
24%14%AOB
A mm on i a -oxi d izi ng -Prote obacteri a
50%
40%
结合OUR 及FIS H 结果,SBR 系统中硝化细菌的衰减速率b 可按公式(5)最终确定:
b =(b AOB F AOB +b NOB F NOB )/F T
(5)
式中,b AOB 为AOB 的衰减速率(d
-1
);F AOB 为活AOB
占总活细菌的比例;b N OB 为NOB 的衰减速率(d
-1
);
F NOB 为活NOB 占总活细菌的比例;F T 为活AOB 与NOB 占总活细菌的总比例.SRT=10d :
b =(0.14 50%+0.33 30%)/80%=0.21d -1
SRT=40d :
b =(0.10 40%+0.11 17%)/57%=0.10d -13.1.3 LI V E /DEAD 细胞活性实验结果 LI VE /
DEAD 细胞活性实验测定结果见图4.
图4 SB R 系统硝化细菌衰减过程中活细胞比例变化规律(a .
SRT=10d ; b.SRT =40d )
Fi g .4 Fractions of v i ab l e cells i n t he n itrif yi ng SBR du ri ng the decay
exp eri m en t (a .SRT=10d;b .SRT=40d)
2036
10期郝晓地等:利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征
由图4可知,在衰减过程中,SB R 系统中泥样的活细胞比例呈匀速下降趋势.由于泥样中生物体总量会因细胞自溶、病毒感染以及高等微生物的捕食等而减少,所以,本实验对衰减过程中的污泥浓度(MLVSS)进行了测定(3次,取平均值).因为在活性污泥中高等微生物通常最多占污泥含量的5%(Curds ,1982;E i k elboo m,1988),所以,在计算中,高等微生物的浓度可以忽略不计.因此,结合M LVSS 、FIS H 以及LI V E /DEAD 测定结果,根据公式(6),可得出SBR 系统中硝化细菌在衰减过程中的死亡规律,结果如图5所示.
X A =M V F
(6)
式中,X A 为活硝化细菌的浓度(m g L -1
);M 为污泥
浓度(m g L -1
);V 为活细菌占总细菌的比例;F 为
活硝化细菌占总活生物量的比例,即FIS H 测定
结果
.
图5 SBR 系统中活硝化细菌在衰减过程中浓度变化(a .
SRT =10d ; b.SRT=40d)
F i g .5 Con centrati ons of v i ab le n itrifiers i n the n i trifyi ng SBR
during the decay experi m ent (a .SRT=10d ;b .SRT=40d)
由图5可知,SBR 系统中硝化细菌在衰减过程中活细胞的比例也呈匀速下降的趋势.根据公式(4)可计算出SBR 硝化系统中硝化细菌的死亡速率.
SRT =10d :
b A =-ln R t R 0 1
t d
=-l n
520 38% 76%655 47% 79% 17
=0.07d
-1
SRT=40d :b A =-ln R t R 0 1
t d
=-l n
1100 41% 53%1200 46% 63% 17
=0.05d
-1
因此,在SRT=10d 和SRT=40d 时,SBR 硝化系统中硝化细菌由细胞死亡所引起的衰减分别约
占细胞总衰减的0.07/0.21=33%和0.05/0.10=50%,而由活性降低所引起的衰减约占细胞总衰减的67%和50%.
3.2 BNR 系统中硝化细菌衰减3.2.1 OUR 测定结果 利用常规OUR 测定方法所测得的NOB 、AOB 活性变化趋势如图6所示.根据图6及公式(4)可计算出NOB 和AOB 在7d 衰减期内的的平均衰减速率,分别为0.32d
-1
和
0 16d -1
.
图6 好氧衰减过程中NOB 、AOB 的OUR 变化
F i g .6 OURs ofNOB and AOB duri ng t he process of aerob i c decay
图7 BNR 系统中活硝化细菌占总活生物量比例Fig .7
Fracti on s of viab l e n itrif y i ng bact eri a a m ong t otal vi ab le bact eri a i n t he BNR s yste m
3.2.2 FI SH 实验结果 BNR 系统中FI SH 测定结
果如图7所示.根据图7,可计算出NOB (N itrobacter
2037
环 境 科 学 学 报29卷
与N itrospira)和AOB 在7d 衰减期间内的平均比例,分别为7%(3.1%与3.9%)和3.4%.根据上述实验结果及公式(5),可以计算出BCFS 系统中硝化细菌的衰减速率:
b =(0.32 7%+0.16 3.4%)/10.4%=0 27d -1
3.2.3 LI V E /DEAD 细胞活性实验结果 LI V E /DE AD 细胞活性实验测定结果示于图8.由图8可知,在衰减过程中,B NR 系统中泥样的活细胞比例也呈匀速下降的趋势.与SBR 系统相似,结合M LVSS 、FIS H 以及LI V E /DEAD 测定结果,依据公式(6),可得出B NR 系统中硝化细菌在衰减过程中的死亡规律,结果如图9所示
.
由图9可知,BNR 系统中硝化细菌在衰减过程中活细胞的比例也呈匀速下降的趋势.根据公式(4)可计算出BCFS 系统中硝化细菌的死亡速率.b A =-ln R t R 0 1t d =-l n 2000 54% 9%2800 67% 12%
1
7=0.12d
-1
因此,BCFS 系统中硝化细菌由细胞死亡所引
起的衰减约占细胞总衰减的45%(0.12/0.27=45%),而由活性降低所引起的衰减约占细胞总衰减的55%.
4 讨论(D iscussi o n)
4.1 SRT 对SBR 硝化系统中硝化细菌衰减速率及
异养细菌生物量的影响
由实验结果可知,SRT =40d 时的NOB 和AOB 衰减速率都小于SRT=10d 时的NOB 和AOB 衰减速率,这可能是因为长SRT 会选择出能够更好地适应饥饿状态的菌种,即细菌能够迅速地做出紧迫反应,因而导致衰减速率较低.同时,由表2可知,SRT =40d 时异养细菌的比例(43%)远高于SRT=10d 时异养细菌的比例(20%),这是因为SRT 较长时系统中衰减的生物量较多,所以产生了较多的细胞自溶体,异养细菌得以在较充足底物情况下隐形生长(van Loosdrecht et al .,1999).4.2 F I S H 结果与模拟结果对比
由表2可知,SRT =10d 时活硝化细菌约占总活生物量的80%(6%+24%+50%),剩余20%为异养细菌;而SRT=40d 时活硝化细菌约占总活生物量的57%(3%+14%+40%),异养细菌约占43%.M oussa 等(2005)采用数学模拟技术也对SB R 硝化系统中的硝化细菌进行了研究,模拟结果显示,在SRT=10d 时,SBR 硝化系统内AOB 是系统内主要的微生物,约占总生物量的55%,而NOB 约占总生物量的24%,其它21%为异养细菌,这与本实验研究结果非常相近.4.3 硝化细菌死亡速率与衰减速率对比分析
通过对比SB R 硝化系统以及B NR 系统中硝化细菌的死亡速率和衰减速率可以看出,硝化细菌在衰减过程中活细胞的死亡速率低于其衰减速率.这就说明硝化细菌在衰减过程中,由细胞死亡所引起的数量衰减只占其总衰减量的一部分( 50%),而其它部分( 50%)则是由细胞活性衰减所引起.显然,目前以OUR 或以底物分解速率为基础的测定方
法并不能够区分出数量衰减和活性衰减,这也正是目前实际应用中将上述两种衰减混为一谈的原因.
例如,现有活性污泥数学模型将细胞衰减都假设为由细胞死亡所引起的,若不考虑模型参数(衰减系数)的适当修正,势必导致模拟结果与实际情况出现一定的偏差(H enze et al .,1987;1999;Gu jer et al .,1995;1999).
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10期郝晓地等:利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征
4.4 SBR硝化系统与BNR系统中硝化细菌死亡衰
减比例的对比分析
通过对比BNR系统以及与之相近SRT下的SBR硝化系统(SRT=10d)中硝化细菌死亡衰减的比例可知,BNR系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减(45%)远高于SBR硝化系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减(33%).这可能是由于系统中微生物组成不同所致.在B NR系统中,硝化细菌虽然也能通过降低细胞维持能量、酶调节及自我选择更有竞争性的种属等来应对N源的缺乏,但系统中常规异养细菌(OHOs)、聚磷细菌(PAOs)、聚糖元细菌(GAOs)是生物量的主体,它们会与硝化细菌竞争一部分由细胞自溶产生的N源,其结果必然是引起与硝化细菌间的竞争,导致硝化细菌处于竞争的劣势.而在SBR硝化系统中硝化细菌是生物量的主体,细胞自溶产生的N源几乎都可以被硝化细菌所利用,所以,在SBR硝化系统中由细胞死亡引起的衰减与BNR系统相比较小.
5 结论(Conc l u si o ns)
1)SB R硝化系统在不同SRT下,硝化细菌在好氧饥饿状态下的衰减特征有着明显的不同.对于不同的SRT,SRT越长,硝化细菌的衰减速率越小.这可能是因为长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的菌种,即细菌能够迅速地做出紧迫反应,导致其衰减速率降低.
2)SBR硝化系统中,在SRT=10d和SRT= 40d条件下硝化细菌由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%和50%;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%和50%.
3)SB R硝化系统中SRT=40d时异养细菌占总活生物量的比例(43%)远高于SRT=10d时异养细菌占总活生物量的比例(20%),这是因为较长的SRT会产生较多的细胞自溶体,从而使异养细菌得以在较充足底物情况下实现隐形生长.
4)B NR系统中(SRT=15d),硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,而由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.
5)B NR系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减(45%)远大于与之相近SRT下SBR硝化系统(SRT=10d)中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减(33%),这是因为两种系统中微生物组成不同所致.
6)细菌衰减可分为由细胞死亡引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分.目前,这一认识尚未得到污水处理技术在工程应用中的足够重视.
责任作者简介:郝晓地,男,49岁,获荷兰代尔夫特理工大学(TU D e lft)博士学位, W ater R esearch 编委.主要研究方向:污水处理生物脱氮除磷技术;污水处理数学模拟技术;可持续环境生物技术.代表性著作: 可持续污水-废物处理技术 ,中国建筑工业出版社2006年6月出版.E-m a i:l haox i aod@i https://www.sodocs.net/doc/158217686.html,.
参考文献(R eferences):
Am an n R I.1995.In s it u i den tification ofm i cro-organ i s m s by whole cell hybri d izati on w i th r RNA-t argeted nu cleic aci d probes.M ol ecu l ar M i crob i al E col ogy M anu al[M].N etherl and:K l uw er A cad e m ic Pub li shers,1 15
Am ann R I,B i nd er B J,O l son R J,et a l.1990.Co m b i nation of16S r RNA-targeted o li gonucl eoti de prob es w ith fl ow-cyto m etry for anal yz i ng m i xed m icrob ia-l popu l ati ons[J].App l Env i ron M i crob i o,l56(6):1919 1925
A rbr i geM,Ches b roW R.1982.V ery s l o w gro w th of Bacill us poly m yxa:
stri ngent responses and m ai ntenan ce.energy[J].Arch M i crob i o,l
132(4):338 344
Cu rds C R.1982.The ecol ogy and rol e of p rot ozoa i n aerob ic se w age treat m en t processes[J].A RevM i crob i o,l36:27 46
Dai m s H,B ruh lA,Am ann R,et a l.1999.The do m ai n-speci fi c prob e EUB338i s i n s u ffici en t for t he detecti on of all bacteria:developm ent and eval uation of a more co mp rehen sive prob e set[J].Syst Appl M i crob i o,l22(3):434 444
Dai m s H,N i elsen P,N i elsen J L,et a l.2000.Novel N itros p ira-li k e bacteria as do m i nan t n itrit e-oxi d izers i n b iofil m s fro m w as t ewater treat m en t p l an ts:divers it y and i n s it u phys i ology[J].W ater S ci Techn o,l41(4-5):85 90
E i k el boo m D H.1988.Extra toepass i ngs m ogelij kheden voor p rot ozoa en
m etazoa b ij d e zu i veri ng van af val w ater[R].TNO,Delft.N r.
R88/286
GujerW,H enze M,M i no T,et a l.1995.The acti vated sl udge m odel No.2:b i ol ogical phosphorus re moval[J].W ater S ci Techno,l31
(2):1 11
GujerW,H enzeM,M i no T,et a l.1999.Acti vated sl udgem odelN o.3 [J].W at er SciT echno,l39(1):183 193
郝晓地,朱景义,曹秀芹,等.2008a.污水生物处理系统细菌衰减特性的实验研究[J].环境科学,29(11):3104 3109
H ao X D,Zhu J Y,C ao X Q,et a l.2008a.Experi m ental deter m i nation
of bacteri al decay charact eri ati cs i n b iol og i calw aste w ater treat m ent syste m[J].Env i ronm en tal Science,29(11):3104 3109(i n Ch i n ese)
郝晓地,朱景义,曹秀芹,等.2008b.硝化细菌AOB与NOB衰减
2039
环 境 科 学 学 报29卷
速率实验测定[J].环境科学学报,28(12):2499 2502
H ao X D,Zhu J Y,Cao X Q,et al.2008b.Experi m en tald eter m i n ati on
of the decay rate of n itrif yi ng bact eri a:AOB and NOB[J].A cta Scienti ae C irc um stan tiae,28(12):2499 2502(i n C h i nese)
郝晓地,朱景义,曹秀芹,等.2009.高等微生物活性测定方法的实验研究[J].环境科学学报,29(1):95 101
H ao X D,Zhu J Y,Cao X Q,et a l.2009.Experi m en t al eval u ati on of a
m et hod to d eter m i n e t he acti vity ofh igherm i croorgan i s m s[J].A cta Scienti ae C irc um stan tiae,29(1):95 101(i n C hinese)
H enzeM,G rady C P L,Gu jerW,et a l.1987.Activated S l udgeM odel
No.1[R].I A W PRC S ci en tific and Techn ical Report,No.1,
I A W PRC,London.I SSN:1010707X
H enzeM,GuyerW,M i no T,et a l.1999.Activated s l udge m od elNo.
2d,AS M2D[J].W ater Sci Techno,l39(1):165 182
L avall ee B,Lessard P,Bess er C.2002.Decay rate variab ilit y of active heterotroph i c b i o m as s[J].W ater S ci Techn o,l46(1-2):
423 430
L ee Y,O leszk i e w i cz J A.2003.E ffects of p redation and ORP cond i ti on s on the perfor mance of n i trifi ers i n acti vated sl udge syste m s[J].
W ater R es,37(17):4202 4210
M an ser R,Gu jer W,S i egrist H.2006.Decay p rocesses of n itrifyi ng bacteri a i n b iol og i calw aste w ater treat m en t syst e m s[J].W ater Res,
40(12):2416 2426
M as on C A,H a m er G,Bryers J D.1986.The death and l ys i s ofm icro-
organ is m s i n environm ental processes[J].FEM S M icrob iol Rev,
39(4):373 401
M obarry B K,W agnerM,U rbai n V,et a l.1996.Phyl ogen eti c prob es for ana l yzi ng abundance and spati al organ izati on of n itri fyi ng bacteria[J].App l Environ M i crob i o,l62(6):2156 2162
M oussaM S,H oo ij m ans C M,Lubberding H J,et a l.2005.M odeli ng nitrifi cati on,heterotroph ic gro w th and predati on i n acti vated sl udge [J].W at er Res,39(20):5080 5098
S al e m S,M oussaM S,van LoosdrechtM C M.2006.Deter m i nati on of the decay rate of n i trifyi ng bacteria[J].B i otec hno l B i oeng,94
(2):252 262
S iegri st H,Brunner I,Koch G,e t al.1999.Reducti on of b i o m as s decay rate under anox i c and anaerob ic cond i ti on s[J].W ater S ciTechno,l
39(1):129 137
Su ttle C A.1994.The si gn i fi cance of v i ru s es to m ortality i n aquatic m icrob ial comm un i ti es[J].M i crob i al E col ogy,28(2):237 243 van Loosdrecht M C M,H enze M.1999.M ai n tenance,endogenous res p iration,lys i s,decay and p redati on[J].W ater SciT echno,l39
(1):107 117
W agner M,R ath G,K oop s H P,et a l.1996.I n sit u an al ysis of nitrifyi ng bact eri a i n s ew age treat m en t p l an ts[J].W ater S ci Techn o,l34(1-2):237 244
Y ar m oli ns ky M B.1995.Progra mm ed cell d eat h i n b acterial popu l ations [J].Science,267(5199):836 837
2040
活性污泥中的主要微生物类群和作用
活性污泥中主要微生物类群的特征及作用 活性污泥是活性污泥处理系统中的主体作用物质,在废水生物处理中,不论采用何种方法处理构筑物及何种工艺流程,都是通过处理系统中活性污泥或生物膜微生物的新陈代谢的作用,使活性污泥具有将有机污染物转化为稳定无机物的活力,在有氧的条件下,将废水中的有机物氧化分解为无机物,从而达到废水净化的目的。处理后出水水质的好坏同组成活性污泥的微生物的种类、数量及其活性有关。 活性污泥是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的茶褐色的絮凝体。其中的微生物主要由细菌组成,细菌主要有菌胶团细菌和丝状菌,数量可占污泥中微生物总量的90 %～95 %左右,细菌在有机废水的处理中起着最重要的作用,如在A - B 活性污泥法中,A 段在很高的负荷下运行,停留时间、污泥龄期都相对较短,在这种情况下,较高级的真核微生物无法生存,只有某些短世代的原核细菌才能适应、生存并得以生长繁殖。此外,活性污泥中还有原生动物和后生动物等微型动物< 1 > 。 在处理生活污水的活性污泥中存在大量的原生动物和部分微型后生动物,通过辨别认定其种属,据此可以判别处理水质的优劣,因此将微型动物称为活性污泥系统中的指示生物< 2 > 。 1 微生物类群的分类 1. 1 肉足虫 其细胞质可伸缩变动而形成伪足,作为运动和摄食的胞器,常见的有变形虫和表壳虫。 1. 2 鞭毛虫 具有一根或一根以上的鞭毛,鞭毛是其运动器官,常见的有滴虫、聚屋滴虫、眼虫、豆形虫和粗袋鞭虫等。 1. 3 纤毛虫 动物周身表面或部分表面具有纤毛,作为运动或摄食的工具,具有胞口、口围等吞噬和消化的器官,分固着型和游泳型两种,常见的游泳型有漫游虫、草履虫、管叶虫、斜管虫等;常见的固着型有钟虫、盖虫、独缩虫、聚缩虫、吸管虫、累枝虫等。 1. 4 后生动物 在活性污泥系统中是不经常出现的,在出水水质较好或较稳定时出现,常见的有轮虫、红斑票贝体虫等。根据污水厂两年的镜检记录,红斑票贝体虫平时几乎不见,多在8 ,9 月份出现,这时水温较高,一般为22 ℃左右。 2 代谢捕食方式 1) 通过体表吸收溶解性的有机物,吞噬废水中细小的有机物颗粒,经过新陈代谢作用,然后使之氧化分解为稳定的无机物。 2) 捕食细菌或游离细菌,维持活性污泥系统中生态平衡及改善出水水质。通过捕食细菌,能促进细菌的生长,使细菌的生长能维持在对数生长期,防止种群的衰老,提高细菌的活力;由于游
真菌的生物学特性
木霉菌属于半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目，粘孢菌类，是一类普遍存在的真菌。绿色木霉是木霉菌中具有重要经济意义的一种，目前在工业、农业和环境科学等方面有着广泛的用途。绿色木霉在自然界分布广泛，常腐生于木材、种子及植物残体上。绿色木霉能产生多种具有生物活性的酶系，如：纤维素酶、几丁质酶、木聚糖酶等。绿色木霉是所产纤维素酶活性最高的菌株之一，所产生的纤维素酶的降解作用，目前日益受到重视，国内外对这方面的研究也很多。同时，绿色木霉又是一种资源丰富的拮抗微生物，在植物病理生物防治中具有重要的作用。它的作用机制有以下几种：产生抗生素；重寄生作用，这是木霉菌作为拮抗菌最重要的机制；溶菌作用；竞争作用。 纤维单胞菌属拉丁学名[Cellulomonas (Bergey et al.,1923),Clark,1952] 在幼龄培养物中细胞为细长的不规则杆菌，0.5～0.6μm×2.0～5.0μm，直到稍弯，有的呈V字状排列，偶见分支但无丝状体。老培养物的杆通常变短，有少数球状细胞出现。革兰氏阳性，但易褪色。常以一根或少数鞭毛运动。不生孢，不抗酸。兼性厌氧，有的菌株在厌氧条件下可生长但很差。在蛋白胨-酵母膏琼脂上的菌落通常凸起，淡黄色。化能异养菌，可呼吸代谢也可发酵代谢。从葡萄糖和其他碳水化合物在好氧和厌氧条件下都产酸。接触酶阳性。能分解纤维素。还原硝酸盐到亚硝酸盐。最适生长温度30℃。广泛分布于土壤和腐败的蔬菜。 康宁木霉菌丝有隔膜,蔓延生长,广铺于固体培养基上,菌外观为浅绿,黄绿或绿色,反面无色,分生孢子.梗为菌丝的短侧枝,其上对生或互生分枝,分枝上又可继续分枝,形成2级,3级分枝,分枝末端即为瓶状梗.分生孢子由小梗相继生出面,靠黏液把它们聚成球形或近球形的孢子头,分生孢子卵形成椭圆形,壁光滑.单个孢子近无色,形成堆状为绿色,与此相似的还有绿色木霉! 此菌有很强的纤维素霉及纤维,二糖淀粉酶等,它能利于农副产品,如麦杆,木材,木屑等纤维素原料,使之转变为糖质原料 佛州侧耳子实体覆瓦状丛生。菌盖直径3~12cm，低温时白色，高温时带青蓝色转黄色至白色，初半球形，边缘完整，后平展成扇形或浅漏斗形，边缘不齐或有深刻。菌肉稍薄，白色。菌褶浅黄白色，干时变淡黄色，稍密集至稍稀疏，延生，常在菌柄上形成脉络状。菌柄侧生（有孢菌株），或偏心生至中央生（无孢菌株），细长，内实，白色，长3~7cm，粗1~2cm，基部有时有白色绒毛。孢子印白色；孢子近柱形，6~9μm×2.5~3μm。 黑曲霉半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。 分生孢子梗自基质中伸出，直径15～20pm，长约1～3mm，壁厚而光滑。顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状分生孢子。孢子直径2.5～4.0μm。分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色。菌落蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状。背面无色或中央略带黄褐色。有时在新分离的菌株中能找到白色、圆形、直径约1mm的菌核。分生孢子头褐黑色放射状，分生孢子梗长短不一。顶囊球形，双层小梗。分生孢子褐色球形。 广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。生长适温37℃，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变。 侧孢霉是一种嗜热丝状真菌,具有分解纤维素的特性.固体PDA培养条件下进行形态观察表明,所采用的嗜热侧孢霉菌株,菌丝丛枝状、有隔,分生孢子浅褐色,顶生或侧生.利用ITS序列
活性污泥法反硝化脱氮的行为
活性污泥法反硝化脱氮的行为 金雪标俞勇梅（上海师范大学环境工程研究所，上海 200234） 摘要悬浮活性污泥法反硝化去除有机物具有极大的经济价值，其容积去除负荷(COD Cr )可达 2.05～5.7kg/（m3·d）。试验表明，反硝化所需的有机物量与有机物种类、进水碳氮比（C/N）、容积负荷等有关。碳源充足时，反硝化呈现0级反应动力学；而出水硝酸盐浓度及容积去除负荷，会影响活性污泥的沉降状况。 关键词：污水处理脱氮活性污泥法反硝化硝酸盐 1 前言 氨排放到水体后，先后被自养微生物转化成亚硝酸盐和硝酸盐。氧化1mg的 NH 3-N约需 4.6mg O 2 。在典型城市生活污水中，COD Cr 约为250mg/L，TKN为 35mg/L。无论在缺氧环境还是好氧环境下，有机氮首先氨化转化成氨氮，35mg 的NH 3 -N转化成硝酸盐，需氧量为160mg，与目前2级污水处理中的去碳需氧量相当。由于含氮化合物氧化时需氧量如此之大，许多处理厂在排放前必须对其硝化，近一半能耗用于硝化上。 对富营养而言，硝酸盐与氨氮产生的危害是相同的，硝酸盐在缺氧条件下可作为电子受体进行无氧呼吸，转化成氮气，同时降解有机物，回收能量。理论上反硝化脱氮是一种低能耗、无害化的处理过程，从而受到重视[1,2]。但与去碳研究相比，对氮的去除研究落后许多，如反硝化速率、与碳源的关系、负荷、环境条件及经济适用性等。 2 实验部分 2.1实验过程及方法 反应器采用有效容积1000mL的玻璃窄口容器，瓶口塞棉花，磁力搅拌器搅拌，以使活性污泥刚处于悬浮状态，并用恒温水浴控制温度。 实验采用SBR方式，每种实验状态（一定的水力停留时间、进水浓度、负荷、污泥量）维持3～5d，待系统基本稳定后，取样分析。
各种细菌的生物学特性
金黄色葡萄球菌 形态与染色：G+，球形葡萄串状排列，无特殊结构。无鞭毛无芽胞，一般不形成荚膜。 菌落特点：呈圆形，表面光滑、凸起、湿润、边缘整齐、有光泽、不透明的白色或金黄色菌落，周围有β溶血环 培养基：营养要求不高，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血（+），触酶试验（+），能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖，产酸不产气，分解甘露醇（致病菌）。 a群链球菌（化脓性链球菌） 形态染色：G+，球菌链状排列，可有荚膜，无芽胞，无鞭毛，有菌毛。 菌落特点：在血平板上可形成灰白色、圆形、凸起、有乳光的细小菌落，菌落周围出现透明溶血环。 培养基：营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：β溶血（+），触酶（-），分解葡萄糖，产酸不产气，不分解菊糖，不被胆汁溶解肺炎链球菌 形态与染色：G+，矛头状尖向外双球菌，有荚膜 ，无鞭毛，无芽胞。 菌落特点：在固体培养基上形成小圆形、隆起、表面光滑、湿润的菌落，菌落周围有草绿色溶血环。随着培养时间延长，细菌产生的自溶酶裂解细菌，使血平板上的菌落中央凹陷，边缘隆起成“脐状” 培养基:营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：分解葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖等，产酸不产气。对菊糖发酵，大多数新分离株为阳性。肺炎链球菌自溶酶可被胆汁或胆盐激活，使细菌加速溶解，故常用胆汁溶菌试验与甲型链球菌区别。 淋病奈瑟菌 形态与染色：G-，双球菌 ,肾形，似一对咖啡豆，无芽胞，无鞭毛，有菌毛，新分离菌株有荚膜。 菌落特点：菌落凸起、圆形、灰白色或透明、表面光滑的细小菌落。 培养基：专性需氧，营养要求高，多用巧克力培养基 生化反应：氧化酶、触酶试验阳性,对糖类的生化活性最低,只能氧化分解葡萄糖，产酸不产气。 脑膜炎奈瑟菌 形态染色：G-菌，呈肾形或豆形，两菌相对呈双球状，无鞭毛，无芽胞，新分离的菌株有多糖荚膜和菌毛。 菌落特点：无色、圆形、凸起、光滑、透明、似露滴状的小菌落。 培养基：专性需氧，在普通琼脂培养基上不能生长。需在巧克力色血琼脂培养基上。 生化反应：绝大多数菌株能分解葡萄糖和麦芽糖，产酸不产气(因淋病奈瑟菌不分解麦芽糖，借此可与淋球菌区别)，不分解乳糖、甘露醇、半乳糖和果糖，触酶试验阳性，氧化酶试验阳性。能产生自容酶。 大肠杆菌（大肠埃希菌） 形态染色：G-菌，短杆状，有周身鞭毛和周身菌毛，无芽胞。 菌落特点：灰白色，圆形，湿润，有的可出现溶血环，中等大小S型菌落。 培养基：无特殊要求，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血+，能发酵葡萄糖、乳糖等多种糖类，产酸并产气。吲哚试验阳性、甲基红反应阳性、VP试验阴性、枸橼酸盐（IMViC）试验阴性。
活性污泥中的指示生物
活性污泥中的微生物，主要有细菌、原生动物和藻类三种，此外还有真菌、病菌等。微生物中细菌是分解有机物的主角，其次原生动物也有一定的作用。活性污泥中主要以菌胶团和丝状菌存在，游离的细菌较少。活性污泥中原生动物较多，经常出现的原生动物主要有钟虫类、盾纤虫、漫游虫、吸管虫、变形虫等。此外还有一些后生动物，如轮虫和线虫。可以所，活性污泥是一个广阔的微生物世界。对工艺管理者来说，应会识别微生物，并了解它对污水处理过程的指示作用。 下面是几钟生物相对活性污泥的指示情况： 1、活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盾纤虫、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、内管虫、独缩虫等吸附性原生动物。如果此类微生物占总数的80%以上，个体在1000个/mL以上的话，应该判断为具有高净化效率的活性污泥。 2、活性污泥处于恶劣状况时出现的微生物主要：波豆虫、豆型虫、草履虫、弹跳虫、屋滴虫（大多数为游泳型），可以判断为絮凝体细碎。严重恶化时原生动物和后生动物消失。 3、在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核变形虫、扇形变形虫等肉足类。可判断为絮体变小出水混浊，SS升高，而这类微生物急增时必须调整工艺状态，减少回流污泥量和通气量，则可以印制污泥解体。 4、在活性污泥出现恢复时出现的微生物主要有：漫游虫、徐叶虫、徐管虫、尖毛等（全毛类） 5、在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝壮菌是造成污泥膨胀的诱导生物，丝壮菌大量增殖是，则吸附型的原生动物急剧减少，污泥性能恶化，形成所谓的漂泥现象。一旦出现丝壮菌增殖的趋势，4-7天后SVI急剧上升甚至会超过200。 6、进水负荷低时出现的微生物主要有：游仆虫、狭甲虫等生物。判断为有机物较少，应增大曝气量。溶解氧不足时出现的微生物主要有；扭头虫、丝壮菌等，此时污泥发黑并放出腐臭味，应增大曝气量。曝气过量时出现的微生物主要有：肉足类及轮虫类，包括阿米巴虫，高负荷和毒物流入时出现的微生物主要有；盾纤虫和钟虫的锐减是负荷过高和毒物流入的征兆，大多数微生物灭绝时活性污泥已被破坏，必须进行恢复。 7、钟虫不活跃或呆滞，往往是曝气池供气不足。当发现没有钟虫，却有大量的游动纤毛虫如个种数量较多的草履、漫游虫、豆型虫、波豆虫等，而细菌则以游离细菌为主，此时表明水中的有机物还很多，处理效果很差。如果原水水质良好，突然出现固定纤毛虫减少，游泳纤毛虫增加的现象，预示水质要变差，逐渐出现游动纤毛虫，水质将向好的方向发展，直致变为固定纤毛虫为主，则水质变得良好。 8、镜检中发现积硫较多的丝硫细菌，游动细菌时，往往是曝气时间不足，空气量不够，流量过大，或水温较低，处理效果较差。 9、在大量钟虫存在的情况下盾纤虫数量多而且越来越活跃，这读曝气池工作不利。要注意，可能悟泥会变得松散，如果钟虫量递减，盾纤虫量递增，则替伏着污泥膨胀的可能。当发现等枝虫成堆出现，并不活跃，肉眼能见污泥中有小白点，同时发现贝氏硫菌和丝硫菌积硫点十分明显，则表明曝气池溶
分子生物学检验技术
1、分子生物学检验技术：是以核酸或蛋白质为分析材料，通过分析基因的结构、表达的变化和由此而导致的基因功能的改变，为疾病的研究和诊断提供更准确、更科学的信息和依据的一门学科。 2、请说明分子生物学检验技术在临床试验诊断中的应用。（1）感染性微生物的检测。如：用PCR技术进行甲型肝炎病毒的检测、乙型肝炎病毒的检测和解脲脲原体的检测等。（2）基因突变的检测。如：用PCR一限制性片段长度多态性（RFLP)技术检测地中海贫血基因突变。 （3）法医学检测。如：用PCR微卫星检测技术进行亲子关系的鉴定和个体识别。 （4）基因异常表达的检测。如：用cDNA表达的芯片技术进行基因异常表达的检测。 （5）基因定位。如：用原位杂交技术进行组织与细胞中基因表达的定位。 3、基因组：是一个细胞或一种生物体的整套遗传物质。 4、基因：是基因组中一个功能单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链信息或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 5、原核生物：是细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌和蓝绿藻等原始生物的总称，是最简单的细胞生物体。
6、操纵子结构：是原核生物基因组的功能单位。 7、质粒：是指细菌细胞染色体外，能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子。 8、转座因子：又称为转座元件，是一类在细菌染色体、质粒和噬菌体之间自行移动并具有转位特性的独立的DNA序列。 9、原核生物基因组的结构特征： （1）原核生物基因组通常仅由一个DNA分子构成，基因组中只有一个复制起点，具有类核结构。 （2）具有操纵子结构，模板mRNA为多顺反子mRNA。编码区远远大于真核生物基因组，但又远远小于病毒基因组。在基因组中存在多功能的识别区域，如复制起始区、转录启动区和终止区等，这些区域常常含有反向重复序列。 （3）结构基因通常为单拷贝基因，编码顺序一般不重叠。（4）具有编码同工酶的基因。 （5)含有可移动的DNA序列。 10、病毒基因组的结构特点： （1）与细菌和真核生物基因组相比，病毒基因组结构简单，基因数少，所含信息量也少。 （2）病毒基因组的核酸类型较多，有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA；有环状分子，也有线性分子。但无论是哪种核酸类型，一种病毒颗粒中核酸成分只能为一种，或
活性污泥微生物学(实际经验总结,绝对实用)
. 活性污泥微生物学 卓祥和编写
二〇〇八年九月
活性污泥微生物学 工业废水或城市污水排入水体后，使水体受到有机污染。有机污染是当前水体污染的普遍倾向，因此有机污染的治理是保护水资源的重要措施。如果被有机污染的水体是河流，在流径一段距离后，水中有机物在微生物的作用下，逐渐被氧化、分解，最后恢复到原来的清洁程度，这一过程称为水体的自挣。微生物在氧化、分解有机物的过程中，不断消耗河流中的溶解氧，而溶解氧则可在流动的河流表面从大气中得到补充。我国古代，就有“流水不腐，户枢不蠹”的谚语。这种利用溶解氧氧化、分解有机物的微生物称作好氧微生物。 排入水体的污水，一部分以悬浮状态的有机物沉淀至水底，无法不断获得溶解氧。此时，另一种称为厌氧微生物发生作用。厌氧微生物是自养性的，以发酵方式分解有机物和合成微生物机体。厌氧分解能产生有机酸、醇、硫化氢、二氧化碳、沼气和热能。所以受有机污染的水体常发生底泥冒气泡现象。民间的沼气池和堆肥是厌氧微生物作用的例子。 我国现行国家标准规定，污水处理工程中，水中溶解氧≥2mg/L为好氧区（Oxic Zone），主要功能是降解有机物和进行硝化反应（又称碳化和硝化）；0.2～0.5mg/L为缺氧区（Anoxic Zone），在兼氧微生物作用下能起到脱氮的反硝化反应；＜0.2mg/L的称为厌氧区（Anaerobic Zone），微生物能吸附有机物并释放磷，以便在好氧区吸收磷从剩余污泥排出而起到除磷功能。水中溶解氧在0.5～2mg/L属于有氧区范围，有相应的微生物菌种存在，起到相应的有机物氧化、氨氮硝化和硝酸盐反硝化的作用。 利用好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物清除水中有机物的技术，被称作生物处理技术。 污水生物处理技术，按处理设施的载体不同，分为生物膜法和活性污泥法两种。如以填料和膜片作为载体的各种生物滤池和生物转盘等处理设备属于生物膜法；以水为载体的各类曝气池、氧化沟等属于活性污泥法。也有两者结合，在水中设置填料载体的接触氧化法等。 活性污泥法以好氧微生物处理为主。在活性污泥法生物处理设施中需不断充入空气，即曝气。从而加速微生物分解污水中有机物的速度，随之有大量絮状的泥粒产生，这就是活性污泥。它是由大量的细菌、原生动物等微生物，以及一些无机物所组成。活性污泥按照污水水质的不同而有不同的颜色，一般为黄褐色。
活性污泥微生物镜检解析(附图)
活性污泥微生物镜检解析（附图）一、微生物镜检概述 在活性污泥中占大多数的细菌在进行显微镜观察时有诸多不便，而其中的原后生动物多以单体存在，且以游离细菌作为捕食对象，在活性污泥控制参数及环境变化时，其种类、数量、丰度等变化可用以指示活性污泥性状。 1、镜检注意事项 1）取样 于曝气池末端采样。因为在活性污泥中原后生动物种群在曝气池首端常见的为非活性污泥类原生动物占优势，中段是中间性活性污泥原生动物占优势，而末端的最终原生动物以何种类占优势决定了活性污泥生物相所处功能性状。 2）采样样品应为泥水充分混合液；生物相观察用样品不可与其他样品混合。 3）取样器要洗涤干净；样品绝不可放入冷藏、冷冻箱内，需进行保存，应该常温下操作并尽早观察。 2、原后生动物分类 1）原生动物 通常为单细胞，没有细胞壁，但有分化的细胞器。通常于水体中常见的有鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲（原吸管纲并入）三大类。 鞭毛纲：具有一根或多根鞭毛，一般统称为鞭毛虫。包括滴虫、侧跳虫、波豆虫、眼虫、内管虫等。
肉足纲：其机体仅有细胞质形成的一层薄膜，体型较小，大多无固定形态。包括变形虫、太阳虫等。 纤毛纲：身体表面具有纤毛，并以纤毛作为运动和摄食的细胞器。分为游泳型和固着型。包括喇叭虫、斜管虫、豆形虫、肾形虫、草履虫、漫游虫、楯纤虫、裂口虫、扭头虫；钟虫、独缩虫、聚缩虫、累枝虫、盖纤虫等。 2）后生动物 原生动物以外的多细胞动物，其中微型后生动物需要借助显微镜予以观察。这类包括轮虫、线虫、寡毛类动物、浮游甲壳动物。
3、生物相变迁 活性污泥形成过程中生物相变化情况 二、常见原后生动物一览 在活性污泥系统中，根据对活性污泥是否有利将原生动物分为非活性污泥类原生动物、中间性活性污泥类原生动物和活性污泥类。
分子生物学鉴定细菌的方法具体操作步骤与注意事项
16S rDNA鉴定细菌的方法 细菌16S rDNA鉴定主要分为7个部分： 1.提取细菌基因组DNA, 2.设计/选择引物进行PCR扩增，电泳检测纯度与大小。 3.琼脂糖凝胶电泳分离 4.胶回收目的片段 5.目的片段测序。 6.BLAST比对获取相似片段。 7.构建系统进化树 试剂： 1、培养基：通常选择组分简单且细菌生长良好的培养基（培养基组分过于复杂会影响DNA 的提取效果，也可以在裂解细菌前用TE缓冲液对菌体进行洗涤。）。 2、1M Tris-HCl (pH7.4, 7.6, 8.0)（1L）：121.1g Tris，加浓盐酸约（70ml, 60ml, 42ml），高温高盐灭菌后，室温保存。冷却到室温后调pH，每升高1℃，pH大约下降0.03个单位。 3、0.5M EDTA（pH8.0）（1L）：186.1g Na2EDTA?2H2O，用NaOH调pH至8.0（约20g）,高温高压灭菌，室温保存。 4、10×TE Buffer(pH7.4，7.6，8.0)（1L）：组分：100 mM Tris-HCl，10 mM EDTA。1M Tris-HCl （pH7.4，7.6，8.0）取100ml，0.5M EDTA（pH8.0）取20ml。高温高压灭菌，室温保存。1×TE Buffer用10×TE Buffer稀释10倍即可。 5、10%SDS（W/V）：称10g，68℃加热溶解，用浓盐酸调pH至7.2。室温保存。用之前在65℃溶解。配置时要戴口罩。 6、5M NaCl：称292.2gNaCl，高温高压灭菌，4℃保存。 7、CTAB/NaCl（10%CTAB，0.7M NaCl）：溶解4.1g NaCl，加10g CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），加热搅拌。用之前在65℃溶解。 8、氯仿/异戊醇：按氯仿：异戊醇=24：1（V/V）的比例加入异戊醇。 9、酚/氯仿/异戊醇（25：24：1）：按苯酚与氯仿/异戊醇=1：1的比例混合Tris-HCl平衡苯酚与氯仿/异戊醇。 10、TAE缓冲液：使用液1×：0.04 mol/L Tris-乙酸，0.001 mol/L EDTA。浓储存液50×：242g Tris，57.1 ml 冰醋酸，100 ml 0.5 mol/L EDTA (pH8.0)。 11、6×上样缓冲液（100 ml）：0.25%溴酚蓝（BPB），40%蔗糖，10 mmol/L EDTA (pH8.0)（0.2 ml），4℃保存。 12、0.6%琼脂糖凝胶：称取0.3g琼脂糖用TAE溶液配置50 ml。
活性污泥微生物学实际经验总结绝对实用
活性污泥微生物学 卓祥和编写 二〇〇八年九月
活性污泥微生物学 工业废水或城市污水排入水体后，使水体受到有机污染。有机污染是当前水体污染的普遍倾向，因此有机污染的治理是保护水资源的重要措施。如果被有机污染的水体是河流，在流径一段距离后，水中有机物在微生物的作用下，逐渐被氧化、分解，最后恢复到原来的清洁程度，这一过程称为水体的自挣。微生物在氧化、分解有机物的过程中，不断消耗河流中的溶解氧，而溶解氧则可在流动的河流表面从大气中得到补充。我国古代，就有“流水不腐，户枢不蠹”的谚语。这种利用溶解氧氧化、分解有机物的微生物称作好氧微生物。 排入水体的污水，一部分以悬浮状态的有机物沉淀至水底，无法不断获得溶解氧。此时，另一种称为厌氧微生物发生作用。厌氧微生物是自养性的，以发酵方式分解有机物和合成微生物机体。厌氧分解能产生有机酸、醇、硫化氢、二氧化碳、沼气和热能。所以受有机污染的水体常发生底泥冒气泡现象。民间的沼气池和堆肥是厌氧微生物作用的例子。 我国现行国家标准规定，污水处理工程中，水中溶解氧≥2mg/L为好氧区（Oxic Zone），主要功能是降解有机物和进行硝化反应（又称碳化和硝化）；0.2～0.5mg/L为缺氧区（Anoxic Zone），在兼氧微生物作用下能起到脱氮的反硝化反应；＜0.2mg/L的称为厌氧区（Anaerobic Zone），微生物能吸附有机物并释放磷，以便在好氧区吸收磷从剩余污泥排出而起到除磷功能。水中溶解氧在0.5～2mg/L属于有氧区范围，有相应的微生物菌种存在，起到相应的有机物氧化、氨氮硝化和硝酸盐反硝化的作用。 利用好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物清除水中有机物的技术，被称作生物处理技术。 污水生物处理技术，按处理设施的载体不同，分为生物膜法和活性污泥法两种。如以填料和膜片作为载体的各种生物滤池和生物转盘等处理设备属于生物膜法；以水为载体的各类曝气池、氧化沟等属于活性污泥法。也有两者结合，在水中设置填料载体的接触氧化法等。 活性污泥法以好氧微生物处理为主。在活性污泥法生物处理设施中需不断充入空气，即曝气。从而加速微生物分解污水中有机物的速度，随之有大量絮状的泥粒产生，这就是活性污泥。它是由大量的细菌、原生动物等微生物，以及一些无机物所组成。活性污泥按照污水水质的不同而有不同的颜色，一般为黄褐色。 为了提高污水生物处理的效果，我们必须对构成活性污泥的主要生物类群、
临床常见细菌及其特点
临床常见细菌及其特点 一般分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 一、革兰氏阳性球菌 主要包括葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属等 凝固酶阳性常见金黄色葡萄球菌 （一）葡萄球菌属表皮葡萄球菌 人型葡萄球菌 凝固酶阴性溶血葡萄球菌 腐生葡萄球菌 A：凝固酶阳性 金黄色葡萄球菌 (1)生物学特点：凝固酶阳性，β溶血，耐盐。 (2)传染源与传播途径：；金黄色葡萄球菌可存在于人类鼻咽部粘膜和皮肤表面，可经 手，打喷嚏，皮肤伤口传播。 (3)疾病：①金黄色葡萄球菌引起的食物中毒， ②化脓性感染中最常见的病原菌。皮肤和皮下组织感染如：疖痈、脓肿等 ③严重的肺炎
④脑膜炎、心内膜炎等甚至败血症、脓毒血症等全身性感染、同时也 可引起中毒性休克综合症 ⑤接受血液透析治疗的晚期肾脏疾病患者特别容易感染金葡菌。 ⑥金葡菌尤其耐药金葡菌感染是引起住院患者感染和死亡的主要原因 之一 (4)耐药性：耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA），对各类青霉素，头孢菌素和其 他β-内酰胺类均交叉耐药。mecA基因是MRS特有的耐药基因。 B：凝固酶阴性
（二）链球菌
（三）肠球菌属原属链球菌 常见为粪肠球菌和屎肠球菌 1、生物学特性：溶血或不溶血，触酶阴性 2、传染源和途径：胃肠正常菌群，伤口感染，机会感染的致病菌 3、致病：已作为医院感染重要的致病菌，国外上升为第3位的院感菌，泌尿道感染 比较常见 4、耐药性：（1）对头孢菌素，苯唑西林，单环类天然耐药，对青霉素敏感性较链球 菌低， 耐药由β-内酰胺类亲和力降低的低分子量的PBPs引起 （2）耐药性最严重的为耐万古霉素的VRE表型共有VanA、VanB、 VanC、VanD、VanE、VanG六型，最常见为VanA、VanB (3).屎肠球菌的耐药性较粪肠球菌高。
细菌的生物学特性
细菌就是一种具有细胞壁的单细胞微生物,在适宜条件下,能进行无性二分裂繁殖,其形态与结构相对稳定。掌握细菌形态结构特征,对鉴别细菌,研究致病性,诊断疾病与防治原则等都有 重要意义。 第一节细菌大小与形态 一细菌的大小 细菌体积微小,一般要用光学显微镜放大几百倍到一千倍左右才能观察到。通常以微米(μm)为测量其大小的单位。细菌种类不同,大小差异很大,同一种细菌在不同生长环境中,或在同一生长环境的不同生长繁殖阶段,其大小也有差别。 二细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状及螺旋状,根据形态特征将细菌分为球菌、杆菌与螺形菌三大 类、 (一)球菌(coccus) 球菌单个菌细胞基本上呈球状。按细菌生长繁殖时的分裂平面及分裂后排列方式不同,可将球菌分为: 1、双球菌:细菌在一个平面分裂,分裂后两个菌细胞成双排列,如肺炎链球菌。 2、链球菌:细菌由一个平面分裂,分裂后菌细胞连在一起,呈链状,如乙型溶血性链球菌。 3葡萄球菌:细菌在多个不规则的平面上分裂,分裂后菌细胞聚集在一起似葡萄串状,如金黄色葡萄球菌。 4、四联球菌:细菌在两个相互垂直的平面上分裂,分裂后四个菌细胞联在一起。 5、八叠球菌:细菌在上下、前后与左右三个相互垂直的平面上分裂,分裂后八个菌细胞联在一起。 (二)杆菌(bacillus) 杆菌呈杆状,多数为直杆状,也有稍弯的。不同杆菌的大小、长短、粗细差异很大。大杆菌如 炭疽杆菌长3～10μm,中等的如大肠杆菌长2～3μm,小的如流感杆菌长0、7～1、5μm。菌体粗短呈卵园形的称为球杆菌;菌体末端膨大成棒状,称棒状杆菌;菌体常呈分枝生长趋势,称为分枝杆菌,大多数杆菌就是单个、分散排列的,但有少数杆菌分裂后菌细胞连在一起呈链状,称为链杆菌。 (三)螺形菌(spirillar bacterium) 螺形菌菌细胞呈弯曲或旋转状,可分为两类: 1、弧菌:菌细胞只有一个弯曲呈弧形或逗点状,如霍乱弧菌。 2、螺菌:菌细胞有多个弯曲,如鼠咬热螺菌。弯曲呈“S”或海鸥形者如空肠弯曲菌、幽门螺 杆菌等。 第二节细菌的结构与化学组成 细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质与核质四个部分组成。某些细菌除具有其基本结 构外,还有荚膜、鞕毛、菌毛、芽胞等特殊结构。 一、基本结构 (一)细胞壁(cell wall) 细胞壁位于细菌的最外层,就是一层质地坚韧而略有弹性的膜状结构,其化学组成比较复杂,并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌与革兰阴性菌两大类。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但各自还有其特殊组成成分。 1、肽聚糖(peptidoglycan) 细菌细胞壁的基本结构就是肽聚糖,又称粘肽。它就是原核生物细 胞所特有的物质,不同种类的细菌,其组成与连接的方式亦有差别。革兰阳性菌的肽聚糖由聚 糖骨架、四肽侧链与五肽交联桥三部分组成(图11-3,a),革兰阴性菌的肽聚糖由聚糖骨架与四 肽侧链两部分组成(图11-3,b)。
分子生物学检验
第二章临床分子生物学检验标志物 1. 分子生物标志物：指可以反映机体生理，病理状态的核酸、蛋白质、代谢产物等生物分子，是生物标志物的一种类型。 2. 中心法则：指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)是对中心法则的补充。 3. 基因组：是一个细胞或一种生物体的整套遗传物质，包括基因和非编码DNA。 4. 原核生物基因组特征： 1）原核生物基因组较小：大小一般在106—107碱基对之间； 2）原核生物的类核结构：原核生物基因组DNA位于细胞中央的核区，没有核膜将其与细胞质隔开在蛋白质的协助下，以一定的形式盘曲，折叠包装起来，形成类核； 3）原核生物的操纵子结构：原核生物的结构基因大多数按功能相关性成簇地串联排列于染色体上。结构基因同其上游的调控区以及下游的转录终止信号，共同组成了一个基因表达单位，即操纵子结构； 4）原核生物的结构基因：原核生物的结构基因中无内含子成分，多数是单拷贝基因，基因与基因之间有重复序列存在； 5）具有编码同工酶的基因：这类基因表达产物的功能相同，但基因结构不完全相同；6）含有可移动DNA序列：可移动的DNA序列通过不同的转移方式发生基因重组，改变生物体的遗传性状，使生物体更适应环境的变化； 5. 质粒：指细菌细胞染色体以外，能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子； 6. 人类基因组包括细胞核内的核基因组（3X109bp）和细胞质内的线粒体基因组（16569bp），人类基因组中存在大量的非编码序列和重复序列； 7. 小卫星DNA：由10—100bp组成的重复单位重复几十到几百甚至几千次，形成的1—5bp 的短DNA，又称可变数目串联重复； 8. 微卫星DNA：核心序列为1—6bp，可以重复上百次，又称短串联重复； 9. 多基因家族：指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因，在多基因家族中，某些成员并不产生有功能的基因产物，这些基因称为假基因； 10. 多态性：当某种变异相对常见，在群体中的频率高于1%时，则称为多态性，频率低于
活性污泥法工艺的原理
活性污泥法工艺的原理 一、活性污泥的形态、组成与性能指标 1.活性污泥法工艺 活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成（图2-5-1)。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。 2.活性污泥的形态和组成 活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.02~2mm；含水率一般为99.2%~99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.002~1.006g/m3；活性污泥具有较大的比表面积，一般为20~100cm2/mL。 活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%~85%，无机成分仅占15%~25%。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链（如图2-5-2所示），其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。
活性污泥中的微生物
正常都额活性污泥组成 污水处理厂运行正常状况下，活性污泥的污泥絮粒大、边缘清晰、结构紧实。呈封闭状、具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌胶团细菌为骨架，穿插生长一些丝状菌，但丝状菌数量远少于菌胶团细菌，微型动物以固着类纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等。还可以见到楯纤虫在絮粒上爬动，偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等，轮虫生长活跃。 异常状况下活性污泥组成 污水处理厂运行出现异常情况时，污泥出现结构松散，絮粒变小，观察到大量的游动型纤毛虫类（豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、波多虫属、滴虫属等）生物、肉足类生物（变形虫属和简便虫属等）急剧增加的生物相。出现这种生物相时，污泥沉降性能差，影响泥水分离。 同一种微生物数量变化的指示作用 污泥中出现球衣菌属、发硫菌属、诺卡氏菌属、各种霉菌等丝状菌微生物异常增长的生物相时，表明污泥发生膨胀现象。应及时采取措施控制丝状细菌的生长、调整运行过程中的影响因素。出现絮体结构松散解絮时，细小的絮粒成为轮虫的充足食物，使轮虫恶性繁殖。数量急剧上升的生物相时，表明污泥老化，此时应采取增加排泥的措施。原生动物及轮虫类微型动物受有毒物质的影响比细菌更为敏感。楯纤虫属作为活性污泥法中最易受到影响的指标性生物，对毒物影响非常敏感。当出现椐楯纤虫属急剧减少的生物相时，就可以判定为受到了进水有毒物质的影响。随着微生物种类及数量的变化，出水水质有了显著的变化，活性污泥中累枝虫、楯纤虫、裂口虫、钟虫的数量呈增长趋势时，出水水质明显变好，出水BOD 值下降，出水悬浮物浓度也随之下降。 指示活性污泥性质 1.污泥恶化。活性污泥絮凝体较小，往往在0.1-0.2mm以下。主要出现以下优势原生动物： 豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、波多虫属、滴虫属等。这些都属于快速游泳型的种属。 污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降性能下降，处理能力差。 2.污泥解体。絮凝体细小，有些似针状分散。主要优势原生动物有：变形虫属、简便虫属 等肉足类。 3.污泥膨胀。活性污泥沉降性能差，SVI高。由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌 的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮虫等。 4.污泥从恶化恢复到正常。通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常 的过渡期往往有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游泳或匍匐行进的生物。 5.污泥良好。易成絮体，活性高，沉降性能好。出现的优势原生动物为:钟形属，累枝虫属、 盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛虫类等这些均属于固着性种属或者匍匐性种属。 其他一些指示作用 (1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。 (2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。 (3) 如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。 (4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。 (5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良
分子生物学检验
第二章临床分子生物学检验标志物 1、分子生物标志物:指可以反映机体生理,病理状态的核酸、蛋白质、代谢产物等生物分子,就是生物标志物的一种类型。 2、中心法则:指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,即完成遗传信息的转录与翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA,即完成DNA的复制过程。这就是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)与在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)就是对中心法则的补充。 3、基因组:就是一个细胞或一种生物体的整套遗传物质,包括基因与非编码DNA。 4、原核生物基因组特征: 1)原核生物基因组较小:大小一般在106—107碱基对之间; 2)原核生物的类核结构:原核生物基因组DNA位于细胞中央的核区,没有核膜将其与细胞质隔开在蛋白质的协助下,以一定的形式盘曲,折叠包装起来,形成类核; 3)原核生物的操纵子结构:原核生物的结构基因大多数按功能相关性成簇地串联排列于染色体上。结构基因同其上游的调控区以及下游的转录终止信号,共同组成了一个基因表达单位,即操纵子结构; 4)原核生物的结构基因:原核生物的结构基因中无内含子成分,多数就是单拷贝基因,基因与基因之间有重复序列存在; 5)具有编码同工酶的基因:这类基因表达产物的功能相同,但基因结构不完全相同; 6)含有可移动DNA序列:可移动的DNA序列通过不同的转移方式发生基因重组,改变生物体的遗传性状,使生物体更适应环境的变化; 5、质粒:指细菌细胞染色体以外,能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子; 6、人类基因组包括细胞核内的核基因组(3X109bp)与细胞质内的线粒体基因组(16569bp),人类基因组中存在大量的非编码序列与重复序列; 7、小卫星DNA:由10—100bp组成的重复单位重复几十到几百甚至几千次,形成的1—5bp 的短DNA,又称可变数目串联重复; 8、微卫星DNA:核心序列为1—6bp,可以重复上百次,又称短串联重复; 9、多基因家族:指由某一祖先基因经过重复与变异所产生的一组基因,在多基因家族中,某些成员并不产生有功能的基因产物,这些基因称为假基因; 10、多态性:当某种变异相对常见,在群体中的频率高于1%时,则称为多态性,频率低于1%的
香菇的生物学特性
香菇的生物学特性 一、分类和名称 香菇在分类学中隶属于真菌门、担子菌纲、无隔子菌亚纲、伞菌目、白蘑科、香菇属(斗菇属)。 香菇由于树种、光照、温湿度、纬度、海拔高度等生活条件差异、其形态、品种、色泽上亦有变异，目前香菇已有许多符合人们经济目的的品种。例如按季节分，有春、夏、秋、冬出菇种。要根据当地的气候条件，引进适宜的品种培养、驯化使用，通江县属大陆季风性气候，一年四季气候分明，温度、湿度变化大，所以我县主要选用春、秋品种。 二、香菇的形态结构 香菇是由营养器官菌丝体和繁殖器官子实体组成，两者均由无数的菌丝交织而成。 1、菌丝体：菌丝体由孢子萌发而成，白色、绒毛状，有横隔和分支。细胞壁薄，粗2—3微米。菌丝体全是香菇的营养器官，由许多菌丝体连接而成，互相结合呈蛛网状，可以在枯木、木屑和秸杆培养基中漫延生长，不断繁殖，聚合菌丝体，在适宜的温度、湿度、空气、光线条件下，菌丝体会组结成盘状组织，继而分化出菇蕾，逐渐形成子实体，这是香菇菌丝体的重要特征之一。 2、子实体：子实体是香菇繁殖器官(如同高等植物的果实)，成熟香菇子实体，象一把撑开的小伞，可以明显地看出有菌盖、菌褶、菌柄三部分。子实体分单生、丛生或群生(图一)。
菌盖：又叫菇盖、菇伞，圆形，位于香菇的顶部，半肉质，肥厚，直径3一10厘米，有时达20厘米。幼小时边缘开头内卷呈半球形，菌盖边缘与菌柄间有毛状菌膜连接，而后菌盖平展呈伞状。 在低温、干燥气候的作用下菌盖上面分裂成菊花状的裂纹，露出白色的菌肉组织，称花菇。 菌褶：又叫菇叶、菇鳃，位于菌盖下，呈辐射状排列，白色、柔软、刀片状结构，褶子表面的子实体层上，生有许多担子；每个担子上生着4个孢子，数目众多的担子，能产生大量的担孢子。 菌柄：又叫菇柄，菇脚，生于菌盖下边，圆柱形或稍扁，是支撑菌盖、菌褶和输送养料的器官。幼时柄上有纤毛。子实体开伞后，菌柄残留环形白色膜状物，称菌环，它不久便会自行消失。 1、菌盖 2、菌褶 3、菌环 4、菌柄 5、菌丝束 三、香菇的生活史 香菇的孢子成熟后，从菌褶中弹射出来，随风飘散，当落到被砍伐的适合香菇生长的树皮缝里或木屑堆里，得到一定的温度和湿度，孢子就会生出芽管，芽管进行顶端生长并分枝发育成菌丝。由于这种菌丝没有核，叫第一次菌丝。两根性别不同的第一次菌丝丁肌质结合后，组成每个细胞含有一个核的菌丝，也叫做第二次菌丝。两个单核
分子生物学检验完整版
1病原生物基因组在医学上有何应用？详见书P3 a菌种鉴定b确定病毒感染和病毒载量c病毒分析d细菌耐药监测和分子流行病学调查 2什么是原癌基因，原癌基因有什么特性，原癌基因可以分为哪些种类以及原癌基因常见的激活机制有哪些？ 原癌基因是指人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因，能诱导细胞正常转化并使之获得新生物特征的 基因总称。 特性：进化上高度保守，负责调控正常细胞生命活动，可以转化为癌基因。 功能分类：生长因子，生长因子受体，信号转导蛋白，核调节蛋白，细胞周期调节蛋白，抑制凋亡蛋白 激活机制：插入激活，基因重排，基因点突变，基因扩增，基因转录改变 3试述Down综合征（21三体综合征）的主要临床特征及核型。 临床特征：生长发育障碍，智力低。呆滞面容，又称伸舌样痴呆。40%患者有先天性心脏畸形。肌张力低，50%患者有贯通手，男患者无生育能力，女患者少数有生育能力，遗传风险高。 核型：92.5%患者游离型：核型为47，XX（XY）,+21 2.5%患者为嵌合型：46, XX（XY）/47 ，XX（XY）,+21 5%患者为易位型：46，XX（XY）,-14 ，+t（14q21q） 4简述淋球菌感染的主要传统实验室诊断方法及其主要特点，对比分析分子生物学方法的优势1直接涂片染镜检：敏感度和特异性差，不能用于确诊。 2分离培养法：诊断NG感染的金标准，但是其对标本和培养及营养要求高，培养周期长，出报告慢，难以满足临床要求。 3免疫学法：分泌物标本中的非特异性反应严重以及抗体法间的稳定性和条件限制，推广受限。 分子生物学的优点：敏感，特异，可直接从了临床标本中检出含量很低的病原菌，适应于快速检测 5、在单基因遗传病的分子生物学检验中，点突变检测常用方法有哪些？ 1异源双链分析法（HA）2突变体富集PCR法3变性梯度凝胶电泳法4化学切割错配法5等位基因特异性寡核苷酸分析法 6DNA芯片技术7连接酶链反应8等位基因特异性扩增法9RNA酶A切割法10染色体原位杂交11荧光原位杂交技术 6、简述白假丝酵母菌的分子生物学检验方法 白假丝酵母菌分子生物学检验主要包括白假丝酵母菌特异性核酸（DNA RNA）的检测、基因分型和耐药基因分析 等。 1PCR技术：选择高度特异性的天冬氨酸蛋白酶基因设计引物 PCR—斑点杂交技术：正向杂交和反向杂交，后者可一次检测多种真菌 DNA指纹技术：RFLPRAPD电泳核型分析 AP —PCR技术：定义方法简便，快速，特别适合临床应用 DNA序列分析：可测定rDNA序列也适用于基因突变引起的耐药 基因芯片技术：适用于病原体的耐药研究 7、 F VIII基因倒位导致血友病A，DMD基因外显子缺失导致与杜氏肌营养不良，珠蛋白基因突变导致与珠蛋白合成障碍性贫血。 （第11章，P197，P203，P207。窝觉得大家把题目读三遍就可以了） 答：F VIII基因倒位是导致的血友病A的主要原因（占50%）其它基因突变，如点突变，缺失，插入也会导致血友病A。 同理DMD基因外显子缺失是迪谢内肌营养不良（杜氏肌营养不良）发生的主要原因（60%-70%）。 珠蛋白合成障碍性贫血有六种，主要的两种是a珠蛋白生成障碍性贫血和B珠蛋白生成障碍性贫血，基因突变是主要发病原因。&基因多态性有哪些的临床应用？（P4）