耐冷高效亞硝酸鹽型好氧反硝化細(xì)菌及其對(duì)氮轉(zhuǎn)化能力研究.pdf

1、亞硝酸鹽氮是自然界中氮循環(huán)的重要組成部分，是硝化和反硝化脫氮過(guò)程的中間產(chǎn)物，也是廣泛存在于自然水體中的一種有害物質(zhì)。存在于水體中的亞硝酸鹽氮具有毒性，會(huì)引起水體惡化、導(dǎo)致水生生物大量死亡，因此尋找一種減少或去除水體中亞硝酸鹽的方法對(duì)保證水體安全十分重要。目前，去除水體中亞硝酸鹽氮的方法包括物理、化學(xué)和生物法，相對(duì)于物理、化學(xué)等污水處理法，微生物法脫氮被公認(rèn)為屬于一種更經(jīng)濟(jì)、有效且綠色環(huán)保的污水處理方法，發(fā)展前景深遠(yuǎn)。至今，已報(bào)道的脫氮微

2、生物多為嗜溫菌，其最適脫氮溫度范圍為25~35℃，但在溫度偏低的季節(jié)，這些嗜溫菌的脫氮功能會(huì)受到強(qiáng)烈的抑制作用。因此，研究和探索適用于低溫季節(jié)的耐冷脫氮微生物具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究在10℃條件下，采用富集培養(yǎng)和酸堿指示劑相結(jié)合的分離純化方法，以亞硝酸鈉為唯一氮源，從貴州長(zhǎng)期淹水的冬水田泥土中分離純化耐冷亞硝酸鹽型反硝化細(xì)菌，在20℃條件下，以高效去除亞硝酸鹽氮和總氮且產(chǎn)生少量的生物量氮為主要指標(biāo)，對(duì)分離純化的菌株進(jìn)行篩選

3、，通過(guò)形態(tài)觀察、特異性磷脂脂肪酸檢測(cè)、Biolog鑒定、16S rRNA基因測(cè)序和 ITS序列測(cè)定對(duì)目的菌株進(jìn)行鑒定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)分離純化獲得了12株耐冷亞硝酸鹽型反硝化細(xì)菌，分別編號(hào)為Y-1至Y-12，根據(jù)篩選條件獲得了1株反硝化能力強(qiáng)的耐冷亞硝酸鹽型好氧反硝化細(xì)菌，命名為Y-11，該菌在20℃條件下，對(duì)亞硝酸鹽氮和總氮的去除率分別為99.84％和55.42%，其中僅有21.61%（3.32 mg/L）氮轉(zhuǎn)化成為生物量氮；菌株的

4、形態(tài)呈桿狀或連珠狀，特異性磷脂脂肪酸與熒光假單胞菌 B類型（Pseudomonas-fluorescens-biotype B）的相似性高達(dá)0.523，在傳統(tǒng)分類學(xué)上Pseudomonas tolaasii屬于Pseudomonas- fluorescens-biotype II，這與該菌的16S rRNA基因鑒定結(jié)果相符合，16S rRNA基因序列與托拉斯假單胞菌(Pseudomonas tolaasii)的同源性達(dá)98%，ITS序列

5、與托拉斯假單胞菌(Pseudomonas tolaasii)的相似性達(dá)99%，因此，將Y-11菌株鑒定為托拉斯假單胞菌（Pseudomonas tolaasii），該鑒定結(jié)果結(jié)合多種鑒定方法，具有很高的可靠性，此外，在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)該種菌具有反硝化作用的報(bào)道，是對(duì)亞硝酸鹽型反硝化細(xì)菌的進(jìn)一步補(bǔ)充。
　　在搖瓶培養(yǎng)條件下以亞硝酸鈉為唯一氮源，分別研究不同初始溫度、轉(zhuǎn)速、pH、碳源、接種量以及亞硝酸鹽氮濃度對(duì)該菌去除亞硝酸鹽氮和總氮的影響

6、，確定菌株Y-11的最適脫氮條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Y-11菌株的最適脫氮條件為15℃，200 r/min，pH7.0，100 mL反硝化培養(yǎng)基中最適接種量為1.5×108 CFU，最佳碳源為乙酸鈉，亞硝酸鹽氮為150 mg/L。以乙酸鈉為電子供體，15℃、初始pH為7.2、150 r/min振蕩培養(yǎng)，48 h對(duì)亞硝酸鹽氮和總氮的去除率分別為100%和61.28%。
　　本實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用密封搖瓶培養(yǎng)法對(duì)Y-11株菌的反硝化脫氮產(chǎn)物中溫室

7、氣體進(jìn)行了檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該株菌進(jìn)行反硝化脫氮時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的CO2和少量的N2O溫室氣體，Y-11產(chǎn)生的CO2和N2O量分別為24150.13 mg/m3和0.14 mg/m3，產(chǎn)生大量的CO2表明菌株在反硝化培養(yǎng)基中活性較強(qiáng)，產(chǎn)生少量的N2O表明，菌株進(jìn)行反硝化脫氮時(shí)產(chǎn)生的含氮溫室氣體少，對(duì)環(huán)境污染小，具有實(shí)際應(yīng)用安全的特點(diǎn)。
　　實(shí)驗(yàn)室搖瓶培養(yǎng)條件下研究了Y-11株菌對(duì)崇德湖富營(yíng)養(yǎng)化景觀水的處理，結(jié)果表明，15℃條件下，Y

8、-11對(duì)自然水體中亞硝酸鹽氮和總氮的去除率分別為43.47%和88.87%，雖然亞硝酸鹽氮的去除效率低于總氮的去除效率，但復(fù)雜環(huán)境條件下均達(dá)到了較高的脫氮的目的。
　　通過(guò)配制高濃度的不同含氮廢水，在好氧條件下，對(duì)菌株Y-11的異養(yǎng)硝化和好氧反硝化脫氮能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：15℃，菌株Y-11具有很強(qiáng)的異養(yǎng)硝化和好氧反硝化作用，在單一氮源模擬廢水中，對(duì)濃度為209.62 mg/L的銨態(tài)氮、204.61 mg/L的硝酸鹽氮和20

9、4.33 mg/L的亞硝酸鹽氮去除速率分別為93.6%、93.5%和81.9%，相應(yīng)的總氮去除率分別為30.5%、46.9%和42.6%，對(duì)有機(jī)氮的去除率較低，其總氮去除率只有10.8%。菌株Y-11接種在銨態(tài)氮和硝酸鹽氮混合模擬廢水中，對(duì)銨態(tài)氮和硝酸鹽氮的去除率分別為100%和24.0%；接種在銨態(tài)氮和亞硝酸鹽氮為混合模擬廢水中，對(duì)銨態(tài)氮和亞硝酸鹽氮的去除率分別只有62.4%和6.6%，菌株Y-11在同時(shí)硝化和反硝化混合模擬廢水中，對(duì)