Anammox細(xì)菌鐵還原代謝及群體感應(yīng)現(xiàn)象的研究.pdf

1、厭氧氨氧化是Anammox菌體將NH4+和NO2-轉(zhuǎn)化為N2的過(guò)程。與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，厭氧氨氧化技術(shù)具有脫氮效率高、不需外加碳源、不需曝氣、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)點(diǎn)而受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。但是，Anammox細(xì)菌具有倍增緩慢難以富集和環(huán)境敏感等缺點(diǎn)，這使其工業(yè)應(yīng)用推廣受到了限制。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文以Anammox菌體為研究對(duì)象，探尋了Anammox菌體的鐵還原代謝途徑;并通過(guò)探索群體感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)Anammox菌體生理特性的影響，開發(fā)

2、了通過(guò)外源添加Anammox菌體顆粒污泥反應(yīng)器(Anammox Granular Sludge Reactor，AGSR)上清液提高Anammox菌體氮去除能力、加速厭氧氨氧化啟動(dòng)的方法;分析了群體感應(yīng)信號(hào)在維持菌體顆粒穩(wěn)定和保持儲(chǔ)存菌種活性中的作用。本論文的研究成果如下:
　　(1)Anammox菌體具有鐵還原能力，在本實(shí)驗(yàn)條件下，Anammox菌體鐵還原的最適反應(yīng)條件為pH=7時(shí)，以甲酸鹽為電子供體，F(xiàn)e(Ⅲ)-NTA為電子受

3、體進(jìn)行反應(yīng)。其中，約有80％的鐵還原酶定位于Anammox菌體的膜組分，20％鐵還原酶活性存在于可溶性組分。菌體內(nèi)厭氧氨氧化體鐵還原活性占總體活性的51％。Anammox菌體在氮代謝同時(shí)鐵還原反應(yīng)中，氮代謝過(guò)程不會(huì)受到影響，但是其還原產(chǎn)生的Fe2+含量?jī)H為鐵還原組的7.02％。
　　(2)AGSR上清液中含有群體感應(yīng)信號(hào)C12-HSL。利用含C12-HSL的AGSR上清液制備反應(yīng)器進(jìn)水，能將厭氧氨氧化啟動(dòng)進(jìn)程從80天縮短到66天。

4、同時(shí)，Anammox細(xì)菌的氮負(fù)荷率(Nigrogen Loading Rate，NLR)也提高到對(duì)照組的1.6倍。此外，AGSR上清液還能促進(jìn)反應(yīng)器中菌體的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，EPS）分泌和Anammox菌體的富集，同時(shí)影響菌群演化。
　　(3)群體感應(yīng)信號(hào)能影響Anammox菌體的氮代謝活性，并通過(guò)調(diào)控EPS分泌影響Anammox菌體顆粒的強(qiáng)度、粒徑和穩(wěn)定性。利用香草

5、醛和豬腎酰化酶對(duì)群體感應(yīng)信號(hào)物質(zhì)進(jìn)行抑制，Anammox菌體的厭氧氨氧化活性(Specific Anammox Activity，SAA)從178.48mgN/gVSS·d分別降低到156.66和156.51mgN/gVSS·d。酶粗提物活性從2.33μmol cytochrome c/min/mg protein降低到1.63和1.47μmol cytochrome c/min/mgprotein。抑制群體感應(yīng)信號(hào)會(huì)造成菌體顆粒穩(wěn)定性

6、、粒徑及強(qiáng)度的下降。這種穩(wěn)定性的下降主要是由于EPS中的蛋白(Protein，PN)及多糖(Polysaccharide，PS)含量降低和PN/PS比例變化造成的。
　　(4)群體感應(yīng)信號(hào)有助于Anammox菌體在儲(chǔ)藏條件下活性和血紅素c(Heme c)含量的保持。分別在絮狀和顆粒狀A(yù)nammox菌體中外源添加10 mg/L C12-HSL和1g/L豬腎酰化酶，并于室溫(20℃)條件下儲(chǔ)存90天，加入C12-HSL的Anammox

7、絮狀菌體活性比不加入外源物質(zhì)儲(chǔ)存后菌體活性高6.13％，而加入豬腎?；溉コ后w感應(yīng)信號(hào)的Anammox顆粒狀菌體活性僅為對(duì)照組菌體活性的86.24％。加入C12-HSL的Anammox絮狀菌體的酶粗提物活性提高了27.73％，而加入豬腎酰化酶的Anammox菌體顆粒的酶粗提物活性僅為對(duì)照組菌體活性的86.44％。群體感應(yīng)信號(hào)還有助于Anammox菌體中Heme c含量的保持。加入C12-HSL信號(hào)儲(chǔ)存的絮狀A(yù)nammox菌體中Heme