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一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及其反硝化特性的研究
庆卉
Subtype硕士
Thesis Advisor肖邦定
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract随着工农业的迅速发展带来的水体富营养化问题日益突出,过量的氮负荷不仅危害水体健康,更影响了水资源的有效利用。微生物处理是短时间内降低高浓度氮的有效措施之一,传统理论认为硝化反应与反硝化对氧气和碳源的需求程度完全不同,处理过程中需要分别建造构筑物从而大大限制了其应用,好氧反硝化现象的发现给同步处理NO3-,NO2-和NH4+提供了理论基础。本研究通过驯化富集,纯化分离得到一株好氧反硝化菌株。通过改变培养基中的氮源分别为NO3-,NO2-和NH4+,研究菌株对各离子形态氮的转化规律。最后通过改变温度、碳源、碳氮比(C/N)和溶解氧(DO),研究菌株对各环境条件的适应状况。为菌株的工程应用提供理论依据。主要研究结论如下:(1)从好氧池活性污泥中通过驯化和分离得到一株好氧反硝化细菌。经细菌的生理生化检测发现,细菌属革兰氏阴性菌,氧化酶以及接触酶反应均呈现阳性。对细菌进行16S rRNA基因测序分析,在NCBI上经BLAST比对后选取合适菌株建立系统发生树,鉴定得此株细菌属于施氏假单胞菌属(Pseudomonas stutzeri),并将其命名为Pseudomonas stutzeri AD-1。(2)AD-1在好氧环境中具高效脱氮能力,当分别以氮浓度为50 mg·L-1的NO3-,NO2-和NH4+作为唯一氮源去培养AD-1时,AD-1可达到对NO3-和NO2-的完全去除,对NH4+的去除率为99.5%。(3)分别以NO3-,NO2-和NH4+为唯一氮源培养细菌时,比较培养始末的菌液总氮(TN)和经过滤后培养液的溶解性总氮(DTN)发现,氮源被AD-1吸收利用进入细菌体内的比例最高,因而AD-1的脱氮途径主要是通过细菌的同化吸收。(4) 在以NO3-为底物进行脱氮过程中,第18 h培养液中出现了18.42 mg·L-1的NO2--N积累,说明部分NO3-在AD-1的作用下发生了反硝化作用的第一步,被还原为NO2-;通过氮平衡计算,约有8.81 mg·L-1的气态氮产物(N2O和N2)生成,对密封瓶中的N2O的检测发现,N2O生成量仅为9.1×10-4 mg·L-1,因而AD-1的主要气态氮产物为N2,与其他以N2O为主要气态产物的好氧反硝化菌相比,AD-1具环境友好性。 (5)经半连续加料NO3-的实验证实,AD-1对氮负荷的耐受能力强,24 h内即可将加入的NO3-降至检测限以下,说明在以AD-1代谢氮污染物时,启动时间短,效率高,因而AD-1具工程应用价值。(6)AD-1对环境的适应情况如下:最佳碳源为丁二酸钠或葡萄糖。在25~40℃温度范围内,都能达到对NO3-的有效去除,但是温度越高,反硝化的中间产物NO2-的积累量越大,因而最适温度为25℃。当C/N在15至60之间时,AD-1的生长快速,对氮污染物能达到彻底去除, 考虑到有机物的消耗量,AD-1的最佳C/N是15。DO对AD-1的影响小,仅静置组别在细菌的OD600值及NO3-代谢速率上有差异。基于AD-1对培养液中各形态氮高效的去除能力,脱氮过程中仅产生微量的N2O,以及对环境因素适应范围广的特征,该株细菌具有极高的应用价值,可用于处理含高浓度氮的有机废水。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39019
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
庆卉. 一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及其反硝化特性的研究[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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