设施菜田不同碳氮管理对反硝化菌结构和功能的影响

【目的】通过6年长期定位试验,比较设施菜田不同碳氮管理下反硝化菌结构和功能的差异。【方法】采用末端限制性片段多态性(T-RFLP)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法分别分析nir K/nir S和nos Z型反硝化菌群结构特征,利用自动连续在线培养监测体系(Robot系统)测定分析NO/(NO3-+NO2-)和N2O/(N2O+N2)产物比,并通过乙炔抑制法测定反硝化酶活性。【结果】传统施肥处理(CN)显著改变了nir K和nos Z型反硝化菌的结构,增加了NO/(NO3-+NO2-)和N2O/(N2O+N2)产物比。nir S型菌受碳氮管理影响较小。减氮(RN)和添加秸秆处理(RN+S)的nir K和nos Z型反硝化菌结构与CN处理的差异性显著,且会显著降低NO/(NO3-+NO2-)和N2O/(N2O+N2)产物比;与CN和RN相比,RN+S显著增加反硝化酶活性。【结论】设施菜田长期传统施肥措施改变了反硝化菌的结构和功能,增加土壤自身的NO产生能力并减弱了N2O还原N2的能力。减氮和添加秸秆管理能形成自身的反硝化菌群结构,并降低NO和N2O排放风险;秸秆的添加会促进反硝化潜在速率,降低菜田NO3-淋洗风险。     

关于好氧反硝化菌筛选方法的研究

采用污泥驯化手段富集好氧反硝化细菌,将得到的驯化污泥分离纯化,共得到105株菌。用测TN的方法对所筛菌株进行初筛,得到25株对TN去除率达到50％以上的菌株。用氮元素轨迹跟踪测定法复筛,证实这25株菌都可以在好氧条件下进行硝酸盐呼吸,其中24株菌的反硝化过程为：NO3^-N→NO2^-N→N2,研究中还发现在反硝化过程中硝酸盐和亚硝酸盐不存在明显竞争被利用的作用。同时还提出了可能实现短程同步硝化反硝化以及在反馈作用的调节下,加快硝化反应速度的观点。     

一株海洋好氧反硝化细菌的鉴定及其好氧反硝化特性

【目的】从处理海洋养殖循环水的生物滤器生物膜中分离到1株具有好氧反硝化活性的细菌(菌株2-8),并进一步研究了该菌的分类地位及反硝化特性。【方法】采用16S rRNA基因序列分析对菌株进行初步鉴定,采用好氧培养技术,探讨了碳源种类、起始pH、NaCl浓度、C/N、温度和摇床转速对菌株2-8好氧反硝化活性的影响。【结果】该菌株的16S rRNA基因序列与Pseudomonas segetis FR1439T(AY770691)的相似性最高,达到99.9%,因此初步鉴定菌株2-8属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.2-8)。碳源类型和C/N对其好氧反硝化作用的影响最为显著,以柠檬酸钠为唯一碳源,C/N为15时脱氮效率最高,低C/N导致亚硝酸盐的积累;其好氧反硝化的最适温度和pH分别为30℃和7.5;菌株2-8在摇床转速为160r/min下脱氮效果最好;NaCl浓度对其反硝化活性的影响不明显。【结论】在初始硝酸氮浓度为140mg/L,以柠檬酸钠为唯一碳源、C/N为15、pH为7.5、NaCl浓度为30g/L,30℃以及160r/min摇床培养的条件下,菌株2-8在48h内脱氮率可达92%且无亚硝酸盐积累。     

分离于河口区芦苇湿地1株好氧反硝化菌的鉴定及其反硝化特性

【目的】筛选高效脱氮且N_2O释放量少的好氧反硝化细菌,并对菌株的反硝化特性进行研究,可为河口湿地富营养化水体的生物修复提供技术支撑。【方法】经BTB培养基初筛和反硝化能力测定,从辽河河口区芦苇湿地土壤中分离得到1株具有较高反硝化能力的好氧反硝化菌C3。经形态观察、生理生化鉴定和16S rRNA序列分析,对菌株进行鉴定。研究温度、碳源、pH及C/N对其生长量、反硝化能力及N2O释放的影响。【结果】筛选得到的高效好氧反硝化细菌C3,经鉴定属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。反硝化特性研究结果表明,该菌最适碳源为柠檬酸三钠,在温度为30°C、pH为7.0、C/N为10时生长速率和脱氮效率最高且N_2O释放量较少。在此条件下,该菌在36 h内使NO_3~–由179.55 mg/L降至5.08 mg/L,脱氮率高达97.17%。该菌株在整个反硝化过程中中间产物N_2O的最大累积量较低,为0.22 mg/L。【结论】从湿地土壤中分离所得好氧反硝化菌C3为假单胞菌属的1个种(Pseudomonas sp.),该菌株在高效除氮和低N_2O累积方面均具有明显优势,对后续河口湿地富营养化水体治理具有重要意义。     

长效碳酸氢铵对土壤硝化-反硝化过程和NO与N2O排放的影响

室内实验(25℃和50%WFPS)比较研究了碳酸氢铵(普碳)和长效碳酸氢铵(长碳)对粘质土壤(粘土)和壤质土壤(壤土)硝化反硝化过程和NO与N2O排放的影响.长碳中的DCD在粘土中的硝化抑制作用很弱,在壤土中显著,与普碳处理相比,NH 4持续时间分别延长7d和33d.15d内,施普碳(100μgN·g-1)情况下,粘土和壤土NO排放量分别占施N量的060%和106%,分别是相应土壤N2O排放量的30和12倍.施长碳后,粘土和壤土NO排放量分别减少67%和95%,N2O排放量分别减少64%和55%.有氧培养39d后,外加硝酸盐(200μgKNO3N·g-1),接着淹水厌氧培养7d,壤土长碳处理较普碳处理反硝化总损失减少50%,但N2O排放量增加113%.     

一株轻度嗜盐反硝化细菌的分离鉴定和反硝化特性初探

从处理高盐度废水的成熟活性污泥中分离筛选得到1株轻度嗜盐反硝化细菌GYL, 通过对该菌株的形态观察、生理生化实验以及16S rDNA序列分析, 确定该菌株为盐单胞菌(Halomonas sp.)。该菌株能在盐度为10%的培养液中生长, 最适盐度为2%~7%, 最适pH为7.5~8.5, 最佳碳源为蔗糖, 在25°C~30°C的温度范围内脱氮效率达到80%以上。对该菌株的异养硝化能力进行了测定, 其对氨氮的去除率可达98.3%, 说明该菌株可实现同步硝化反硝化, 即该菌可以独立完成生物脱氮的全部过程。     

一株海水异养硝化-好氧反硝化菌系统发育及脱氮特性

【目的】确定一株分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌的系统发育地位并探索其脱氮特性和机理,以期为解释异养硝化-好氧反硝化机理以及改进海水养殖及废水的生物脱氮工艺提供理论依据。【方法】通过形态观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株;通过测定菌株在不同无机氮源降解测试液中的生长和脱氮效率,分析其异养硝化和好氧反硝化性能。【结果】经鉴定该菌株属于盐单胞菌属(Halomonas);最适生长条件为盐度3%、pH 8.5、温度28℃、碳氮比10:1,在盐度为15%的培养液中仍能生长;可以同时去除氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮,24 h时对NH4+-N、NO2--N、和NO3--N的去除率可分别达到98.29%、99.07%、96.48%,3种形态无机氮同时存在时,会优先利用NH4+-N,且总无机氮去除率较单一存在时更高,说明该菌株可实现同步硝化反硝化。【结论】该分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌属于盐单胞菌属(Halomonas),在高盐环境中仍能生长,同时具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,能够独立完成脱氮的全部过程。     

好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的分离鉴定和异养硝化性能

从稳定运行处理竹子加工废水的生物接触氧化反应器中分离得到一株好氧反硝化菌DN7,其72 h NO3-降解率达99.4％.细胞显微镜观察显示,菌株为革兰氏阴性小杆菌,大小为0.5 μm×1.5 μm,菌落为乳白色.通过生理生化特性及16S rDNA同源性分析,初步推断该菌株为根瘤菌中的Defluvibacter lusatiensis str.碳源、C/N、硝酸盐初始浓度、溶解氧(DO)、pH对DN7反硝化性能影响的结果表明:菌株对柠檬酸钠、葡萄糖等小分子有机物的利用较好;C/N为9时,脱氮率达99.0％;硝酸盐浓度低于138.48 mg·L-1情况下,DN7脱氮率在96％以上,且亚硝酸盐浓度均在1.0mg·L-1以下;菌株DN7对DO不敏感,中性偏碱性环境有利于DN7反硝化反应的进行;DN7具有良好的异养硝化性能,72 h铵氮降解率达84.7％.     

一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性研究

通过对采集水样进行富集培养,利用溴百里酚蓝( BTB)选择性培养基初筛和活性测定复筛得到一株好氧反硝化细菌N22’,发现该菌在好氧条件下能有效去除培养液中的NO3--N.硝酸盐氮初始浓度为125 mg/L,培养40h后硝酸盐氮去除率达86.39％;扫描电镜照片显示,菌株N22’为短杆菌,无鞭毛,大小约为(0.75-1.25)μm×(0.5-0.75) μm范围内,菌落表面呈乳白色.通过形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,初步判断菌株N22’为不动杆菌属Acinetobacter sp..反硝化性能测试结果表明,该菌反硝化作用的最适温度为25-30℃,pH值7.0.     

电极生物膜反应器中反硝化菌的初步研究

以电极生物膜反应器中分离的三株反硝化菌(12E、22A、25C)为实验材料,为菌株的形态及生理生化特征进行了初步研究,并进一步研究了单一菌株去除硝酸盐氮的能力,结果表明:三株菌株去除(NO3-)-N(硝酸盐氮)的能力存在差异,25C菌株去除率最高.C/N(碳氮比)对菌株的(NO3-)-N去除率有影响,C/N越大,去除率越高.     

反硝化功能基因—— 检测反硝化菌种群结构的分子标记

反硝化菌种类繁多, 且分属多个分类学上的不同种属, 故不能利用常规的16S rRNA测序方法对其进行研究。利用编码反硝化酶的功能基因作为分子标记, 可以有效研究环境样品中反硝化菌的种群结构、数量以及活性等。本文重点介绍了主要的反硝化功能基因以及常用的扩增引物, 分析了反硝化功能基因与16S rRNA系统发育之间的关系, 比较了nirS和nirK基因菌的群落分布特征, 对目前反硝化功能基因的研究和应用现状进行了综述, 讨论了研究中发现的新问题, 期望为研究复杂微生物的生态特征提供参考。     

反硝化细菌在污水脱氮中的作用

反硝化是在反硝化细菌的作用下,以硝酸盐作为最终电子受体而进行的无氧呼吸过程。从污水脱氮的角度论述反硝化在污水脱氮中的作用、污水脱氮的机理、污水脱氮过程中反硝化作用的影响因素等。从反硝化的角度出发,论述了反硝化细菌的类群、反硝化作用的机理、反硝化细菌细胞中参与反硝化过程的关键酶。另外,还论述了近年来发现的有氧反硝化细菌、自养反硝化细菌及反硝化除磷细菌等方面的研究进展。     

好氧反硝化菌

<正>养殖水体氮素污染问题是目前困扰我国水产养殖业可持续发展的一大难题。生物脱氮技术被认为是目前最具发展前景的水体脱氮技术,其效果的优劣与所采用菌株的特性密切相关。传统反硝化细菌仅能在厌氧及低氧条件下发挥脱氮作用,与养殖水体的高溶氧环境矛盾,而好氧反硝化细菌则可在高溶氧环境中发挥脱氮作用,显著提高生物脱氮技术在养殖水体中的应用效果,实现养殖水体的绿色、零污染脱氮。因而,对好氧反硝化细菌开展高效选育方法的研究,找到可适应养殖水体水环境的微生物菌株具有重要的理论价值和经济价值。     

Denitrifying degradation of dimethyl phthalate

Results of batch experiments on the denitrifying degradation of dimethyl phthalate (DMP) was most favorable at pH 7–9 and 30–35°C. DMP was first degraded to monomethyl phthalate (MMP), which was in turn degraded to phthalate before complete mineralization. There was no fatty acid residue in the mixed liquor throughout the experiments. The maximum specific degradation rates were 0.32 mM/(gVSS·h) for DMP, 0.19 mM/(gVSS·h) for MMP, and 0.14 mM/(gVSS·h) for phthalate. About 86% of available electron in DMP was utilized for denitrification; the remaining 14% was presumable conserved in the new biomass with an estimated yield of 0.17 mg/mg DMP. Based on 16S rDNA analysis, the denitrifying sludge was mainly composed of β-subdivision and α-subdivision of Proteobacteria (33 and 5 clones out of a total of 43 clones, respectively), plus some Acidobacteria. Using a primer set specifically designed to amplify the denitrification nirK gene, 10 operational taxonomy units (OTUs) were recovered from the clone library. They clustered into a group in the α-subdivision of Proteobacteria most closely related to denitrifier Bradyrhizobium japonicum USDA110 and several environmental clones.     

Isolation of Denitrifying Photosynthetic Bacteria

An alkaline proteinase produced by Bacillus sp. was purified and crystallyzed through isopropanol or ammonium sulfate precipitation, decolorization with DEAE-cellulose and gel filtration with Sephadex G-100. The optimum pH for caseinhydrolysis was 11.5 and the activity was completely inactivated after incubation with DFP. The specific activity on Hammersten casein was about 4,500 units/mg enzyme protein. The enzyme also hydrolyzed synthetic ester substrate such as Ac-Tyr-OEt, Ac-Phe-OEt or Bz-Met-OMe. The isoelectric point was pH 10.7, and the molecular weight was estimated to be about 17,500 by the sedimentation equilibrium method and 16,000 by gel filtration method. Some physicochemical properties and the amino acid composition of the enzyme were investigated, indicating that the enzyme is distinguishable from alkaline proteinase of Bacillus species so far reported.     

Isolation and characterization of novel halotolerant and/or halophilic denitrifying bacteria with versatile metabolic pathways for the degradation of trimethylamine

Four denitrifying bacteria capable of degrading trimethylamine under both aerobic and denitrifying conditions were newly isolated from coastal sediments and wastewater contaminated by marine water. All strains were in alpha-Proteobacteria. Strain GP43 was classified as a member of genus Paracoccus, and strain PH32, PH34 and GRP21 were novel organisms with remote phylogenetic position from other genus alpha-Proteobacteria. Among these four strains were the halophilic strains PH32, PH34 and GRP21, which did not grow in the absence of sodium chloride in culture medium. Cells grown under denitrifying conditions possessed trimethylamine dehydrogenase while cells grown aerobically possessed two different enzymes for oxidation of trimethylamine, trimethylamine dehydrogenase and trimethylamine monooxygenase. The newly isolated strain PH32, PH34 and GRP21 may be the first halophilic bacteria to degrade trimethylamine under denitrifying conditions.     

Denitrifying potential of methanogenic sludge

Summary A methanogenic sludge showed denitrifying activity for acetate, glucose and effluents from methanogenic treatments as substrates; denitrifiers were present in a relatively high number. When glucose was used as substrate dissimilatory reduction of nitrate to ammonium occurred. Methane production from acetate was inhibited by denitrification and resumed after nitrite and nitrous oxide depletion.