錳氧化細(xì)菌的分離鑒定及其錳氧化能力的研究.pdf

1、錳在地殼中的含量?jī)H此于鐵，是地殼中的主要成分。廣泛存在于自然界中，是人體所必需的微量元素之一，但是如果攝入錳量過多會(huì)引起神經(jīng)性疾病，危害身體健康。我國飲用水要求規(guī)定：對(duì)錳含量的最高允許濃度為0.1mg/L。且在生活用水和工業(yè)用水過程中，錳含量超標(biāo)也是影響水質(zhì)的主要因素之一，如影響水的色度和氣味等。近年來，生物除錳工藝得到了發(fā)展和廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)化學(xué)除錳法相比，生物氧化除錳具有處理效果好，處理效果穩(wěn)定，運(yùn)行所需費(fèi)用低等明顯優(yōu)勢(shì)。水相和土壤

2、環(huán)境中廣泛存在著錳氧化微生物，可高效地將Mn(II)氧化成Mn(IV)，在錳的生物地球化學(xué)循環(huán)中具有重要的作用。有些錳氧化細(xì)菌具有極強(qiáng)的Mn(IV)的生成率，比化學(xué)催化快10萬倍左右。因此，錳氧化細(xì)菌在生物除錳研究中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，可用于含錳量高的水處理和土壤中重金屬污染的治理。但是，目前對(duì)于錳氧化菌除錳機(jī)制的研究還不夠深入。
　　本實(shí)驗(yàn)利用三種不同富集培養(yǎng)基對(duì)不同環(huán)境樣品進(jìn)行富集，通過LBB指示劑法篩選富集效果好的樣品作為分

3、離樣品。同時(shí)利用LBB指示劑法篩選具有錳氧化能力的菌株，待分離純化后通過生理生化及分子生物學(xué)等鑒定方法進(jìn)行分析鑒定。并測(cè)定分離菌株生長曲線、及接種量、Mn2+濃度、pH值等對(duì)生長曲線的影響及研究分離菌株的錳氧化特性。
　　本研究以土壤和河流底泥等為分離樣品，首先，利用PYCM培養(yǎng)基、K培養(yǎng)基和PC培養(yǎng)基進(jìn)行富集和分離。對(duì)分離獲得的10株細(xì)菌通過LBB指示劑進(jìn)行了對(duì)Mn(II)的氧化能力檢測(cè)。然后通過MIDI微生物鑒定系統(tǒng)、Biol

4、og分析、生理生化分析和16S rDNA測(cè)序分析，初步鑒定菌種 MB1為地衣芽胞桿菌（Bacillus licheniformis）， MB2為巨大芽孢桿菌（Bacillus-megaterium）。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同接種量對(duì)除錳菌MB1和MB2的生長曲線總體來說影響不大。MB1的最適接種量為5％，MB2的最適接種量為15%。當(dāng)培養(yǎng)基的pH值為5.0-7.0時(shí)，MB1和MB2菌體均在此范圍內(nèi)可以生長的很好，當(dāng)pH值為7.0時(shí)，

5、菌體生長狀態(tài)達(dá)到最好，培養(yǎng)基中生物量最大，說明在此條件下菌體能夠很快適應(yīng)環(huán)境快速進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期，且對(duì)數(shù)期時(shí)間較其它pH值條件下菌體對(duì)數(shù)期時(shí)間更長。之后，隨著培養(yǎng)基堿性增強(qiáng)，生物量又逐漸減小，直至pH值為9.0時(shí)菌體的生長被抑制。當(dāng)pH值為9.0時(shí)，堿性環(huán)境中錳氧化菌的生理活動(dòng)受到影響。在pH值為6.0-8.0的條件下，MB1和MB2對(duì)Mn2+氧化率均在35%以上。對(duì)除錳菌的耐錳能力進(jìn)行分析，研究了不同Mn2+濃度對(duì)菌體生長的影響，當(dāng)濃度

6、高于12mmol/L時(shí)，MB1菌體的生長速度很慢甚至幾乎不生長，表明當(dāng)Mn2+濃度過高時(shí)會(huì)抑制細(xì)菌的生長。MB2菌株在含 Mn2+培養(yǎng)基中的菌量比不含Mn2+的小，但當(dāng)培養(yǎng)基在12mmol/L范圍以內(nèi)變化差距不大，表明MB2菌對(duì)高濃度Mn2+的耐受性比MB1菌要好。
　　通過原子吸收法測(cè)定菌株除錳率，在K培養(yǎng)基中培養(yǎng)7天后，菌種MB1的錳氧化率為61.7%，菌種MB2的錳氧化率為90%。研究初始pH值（5-9）的K培養(yǎng)基中，pH值

7、對(duì)錳氧化率的影響，在pH值為7.0時(shí)，MB1和MB2的生物氧化率最高，可達(dá)到80%左右。當(dāng)pH為5.0和6.0時(shí)，菌株MB1和MB2對(duì)Mn2+氧化率不到60%。說明酸性環(huán)境影響了錳氧化菌的生長，可能是由于酸性環(huán)境使培養(yǎng)基的組成發(fā)生改變，從而導(dǎo)致錳氧化率下降。通過研究錳氧化菌在生長過程中對(duì)pH值的影響表明錳氧化菌使培養(yǎng)基pH值升高。對(duì)除錳菌MB1和MB2的除錳特性進(jìn)行分析，證明本實(shí)驗(yàn)中所篩選到的錳氧化細(xì)菌在對(duì)Mn2+進(jìn)行氧化過程中包含生物