滇池可培养好氧反硝化细菌多样性及其脱氮特性

【目的】氮污染已成为当今水体污染的一个重要因素,为了解滇池可培养好氧反硝化细菌的多样性,获得高效好氧反硝化细菌资源,为污染水体或浅层地下水的生物修复提供材料。【方法】采用富集培养方法从滇池沉积物和水体样品中分离好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S r RNA基因序列进行系统发育分析,并筛选其中的高效好氧反硝化细菌。【结果】分离出260株好氧反硝化菌,经16S rRNA基因序列分析,260株菌分属于2门13科14属的59个种。假单胞菌属(Pseudomonas)为优势细菌属,其次是不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromonas)和代尔夫特菌属(Delftia)。筛选到12株高效好氧反硝化细菌菌株,其中8株属于假单胞菌(Pseudomonas spp.),4株为不动杆菌(Acinetobacter spp.)。定量分析发现菌株N15-6-1的反硝化效果较好。对菌株N15-6-1的脱氮条件优化结果显示,在以蔗糖为碳源,温度为30–35℃、C/N=12、静止培养时,反硝化能力较强,其在48 h内硝态氮的去除率达到98.81%,总氮的去除率达96.27%。【结论】滇池存在着较丰富的可培养好氧反硝化细菌,好氧反硝化细菌的分离丰富了好氧反硝化菌的种类,其中的高效脱氮菌株为污染水体或浅层地下水的生物修复提供了初步的候选菌株。     

好氧反硝化细菌的筛选及反硝化特性研究

目的：筛选好氧反硝化细菌,减少水体的亚硝态氮污染。方法：通过BTB平板初筛及反硝化培养基复筛得到目的菌,并探讨了不同溶解氧浓度、自然水体环境对该菌株反硝化作用的影响。结果：分离到1株高效的好氧反硝化细菌A1,该菌的反硝化作用主要发生在菌体的对数生长期,在溶解氧浓度为5mg/L时,对亚硝酸盐氮的降解率达到99％,在自然水体环境中当碳氮摩尔比为10：1时,对亚硝酸盐氮降解率达99％。结论：筛选到一株高效好氧反硝化细菌A1,将其应用于治理养殖水体的亚硝态氮污染有广阔的前景。     

好氧反硝化细菌碳氮代谢特点及途径的研究进展

好氧反硝化作用的发现打破了反硝化只能在严格厌氧条件下进行的传统认知,为生物脱氮提供了一条新的途径,已成为近些年的研究热点。碳源可为好氧反硝化过程提供能量和电子供体,其代谢难易程度直接影响着好氧反硝化细菌的脱氮效率,因此有必要明确碳源在好氧反硝化脱氮过程中的代谢机理。基于此,本文阐述了好氧反硝化细菌的种类及其对硝态氮与亚硝态氮的代谢途径;系统分析了不同好氧反硝化细菌对碳氮源代谢的差异与代谢机理;综合分析了碳代谢差异对好氧反硝化脱氮过程的影响,并对未来的研究方向进行了展望,旨在深入理解好氧反硝化细菌同时去除碳氮的机理,为提高废水生物脱氮除碳效率提供理论依据。     

植物叶际好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

【目的】探索叶际微生物协同植物削减大气氮氧化物的机制,了解叶际可培养好氧反硝化细菌的存在及多样性,获得高效的叶际好氧反硝化细菌资源。【方法】采用富集培养结合格里斯试剂检测、溴百里酚蓝(bromothymol blue, BTB)培养基筛选的方法从景观植物叶际分离筛选好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S rRNA基因序列进行系统发育分析,并选取其中一株高效好氧反硝化细菌进行脱氮性能研究。【结果】从6种景观植物石楠、女贞、木樨、樟树、卫矛冬青、荷花玉兰的叶际中分离到好氧反硝化细菌13株,经16S rRNA基因序列分析发现,13株细菌分别属于4门7科7属,其中4株为肠杆菌属(Enterobacter),3株为无色杆菌属(Achromobacter),2株为假单胞菌属(Pseudomonas),其余4株分别属于鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、微杆菌属(Microbacterium)和假节杆菌属(Pseudarthrobacter)。定量分析发现菌株SF的反硝化效果较好。通过单因素试验和响应面设计试验,对菌株SF的脱氮性能进行了一系列研究,探究了碳源、温度、初始pH、碳氮比和转速等因素对菌株SF脱氮效果的影响。结果表明,菌株SF的最佳脱氮条件：碳源为葡萄糖,初始pH值为7.5,碳氮比为9.7,转速180 r/min,温度为33.5 ℃。在此条件下,当初始硝酸盐浓度为361 mg/L时,72 h总氮去除率可达到93.3%。【结论】景观植物叶际中存在较多种类的可培养好氧反硝化细菌,丰富了叶际氮循环相关微生物的类型,为探索叶际微生物协同削减大气氮氧化物的机制奠定了基础。通过高效脱氮菌株的筛选,为进一步应用微生物协同植物削减空气氮氧化物污染提供了候选菌株。     

耐盐好氧反硝化菌A-13菌株的分离鉴定及其反硝化特性

[目的]筛选高效好氧脱氮的反硝化细菌,对菌株进行多项鉴定及条件优化,为后续富营养化人工湖水体治理提供理论依据.[方法]利用反硝化培养基分离筛选好氧反硝化细菌,通过形态、生理生化、16S rRNA基因序列分析、周质硝酸还原酶亚基基因( napA)同源性分析进行菌株鉴定;通过反硝化培养基,对菌株生长及反硝化的最适pH、温度、碳源、溶解氧、接种量等进行了考察.[结果]从福州市闽侯县上街镇高岐村某排污口分离出1株耐盐高效好氧反硝化细菌A-13,多项鉴定表明该菌株为Pseudomonas stutzeri,与Pseudomonas stutzeri DSM 50283亲缘关系最近.菌株生长及反硝化的最适pH为6.5,最适温度为33℃,最适碳源为丁二酸钠,最适摇床转速为150 r/min,最适接种量为5％.在此条件下,最大可去除NO3-浓度约为1900 mg/L.该菌能够在高盐培养基( 10％ NaCl)中良好生长.对人工废水的净化效果表明,该菌具有一定的工程应用价值.[结论]分离所得好氧反硝化细菌为Pseudomonas stutzeri,将其命名为P.stutzeri YHA-13.具备高耐盐性的好氧反硝化功能的P.stutzeri未见报道.这对含盐废水/富营养化水体的工程应用有一定的潜在价值.     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展

水体氮素污染日益严重,如何经济、高效地去除水体氮素已成为研究热点。近年来,研究人员已从不同环境中分离到许多同时具有异养硝化和好氧反硝化功能的菌株,此类菌生长迅速,可在好氧条件下同时实现硝化和反硝化的过程,并可用于脱除有机污染物,是一类应用潜力巨大的脱氮菌。目前,异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮途径和机制主要是通过测定氮循环中间产物或终产物、测定相关酶活性、注释部分氮循环相关基因及参考自养硝化菌和缺氧反硝化菌的氮循环途径等进行研究,其完整的氮素转化途径和氮代谢机制还需要进一步明确。总结了目前异养硝化-好养反硝化菌的脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展,以期为异养硝化-好氧反硝化菌的理论研究及其在污水脱氮处理上的应用提供参考。     

好氧反硝化细菌的鉴定及其脱氮特性研究

2018年3月,在广东省中山市的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)养殖池塘水体中分离筛选出一株高效好氧反硝化细菌,结合菌株的形态观察、生理生化特性和16S rDNA基因序列分析鉴定为Pseudomonas furukawaii,命名为ZS1。并进一步研究了该菌株的脱氮特性,同时采用单因素实验方法探究了不同碳源种类、温度、pH、C/N和摇床转速对菌株ZS1脱氮效率的影响。结果表明, ZS1菌株在好氧条件下具有高效的脱氮效-N)的含量从48.93降低到1.27 mg/L,去除率为97.40%,去除速率达0.993mg/(L·h);总氮(TN)的含量从52.04降低到8.40 mg/L,去除率为83.86%,去除速率达0.909 mg/(L·h),且无亚硝酸-N为唯一氮源,菌株ZS1发挥最佳好氧反硝化性能的碳源为乙酸钠、柠檬酸钠和葡萄糖、温度为25—35℃、pH为7.0—10.0、C/N为15—25、转速为100—200 r/min。上述结果显示,菌株P.furukawaii ZS1具有良好的好氧反硝化性能,将为池塘养殖尾水处理应用生物脱氮技术提供理论依据及成为初步的候选菌株。     

好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

一株耐碱变形假单胞菌ZY-3的鉴定及其脱氮特性

【背景】目前缺少具有高效脱氮能力、较高生物安全性、能处理高碱含氮污水的好氧反硝化菌株,难以使用生物方法处理高碱性的工业、养殖废水。【目的】对前期于佛山市一水产养殖池塘底泥中分离得到的耐碱高效好氧反硝化细菌ZY-3进行研究,期望获得一株能用于不同酸碱环境脱氮的高效、安全的好氧反硝化细菌。【方法】通过形态学、生理生化试验及16S rRNA基因序列分析方法对菌株种属进行鉴定,采用抗生素试验及斑马鱼攻毒试验进行菌株的环境生物安全性评估,利用3种含不同氮素的含氮模拟废水进行脱氮能力的测定。【结果】确定ZY-3为假单胞菌属变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）,其对多种临床常用抗生素敏感,对水生生物的毒性低,该菌株在高浓度含氮模拟废水中以28℃、180 r/min振荡培养时,其对数期出现在4—12 h,在12 h时NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N的去除率分别达到94.87%、81.44%和98.02%,其pH耐受范围为6.0—10.0。【结论】得到一株安全、高效、具有广泛pH适应范围的耐碱好氧反硝化细菌P. plecoglossicida ZY-3,其在有氧条件下对3种氮素（NH₄⁺-N、NO₃^–-N、NO₂^–-N）具有快速去除能力。     

珠江口沉积物好氧反硝化细菌的筛选及鉴定

研究首次于珠江口沉积物中分离出多株好氧反硝化细菌,从中筛选出一株反硝化性能最强的菌株A14-1。综合其生理生化及分子生物学鉴定的结果确定此菌株为红球菌属Rhodococcus aetherivorar。此菌株可在48 h内将培养基中的硝酸盐含量从157.91mg·L^-1降低至32.07mg·L^-1,反硝化效率高达26.20 mg·L^-1·h^-1,且不会产生亚硝酸盐的明显积累。以细菌总基因组DNA为模板成功扩增出亚硝酸还原酶基因nirS,说明亚硝酸还原酶可能参与了此菌株的好氧反硝化过程,将亚硝酸盐进一步还原,从而不会造成水体亚硝酸盐的积累。菌株A14-1在珠江口多个站点均有分布,环境适应能力强,且不会对环境造成危害,因此有望应用于污水的生物脱氮处理中。     

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。     

一株好氧反硝化菌的分离及特性研究

从土壤中分离得到一株好氧反硝化细菌CY1, 该菌株在厌氧和好氧条件下均具有反硝化能力。硝酸盐氮初始浓度为137.25 mg/L, 30 h内硝酸盐氮去除率分别为99.98%(厌氧)和60.16%(好氧)。通过形态学特征、生理生化特性及16S rDNA同源性比较对菌株CY1进行鉴定, 初步判断CY1为泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)。     

城市河道污水中好氧反硝化菌的分离鉴定与特性

采用富集培养和BTB(溴百里酚蓝)平板法从城市河道污水中筛选、分离获得了一株高效的好氧反硝化菌株ADZ1, 48 h内对硝酸盐的降解率为93.1%, 总氮的去除率为34.7%。16S rRNA测序及系统发育分析结果表明该菌株属于Pseudamonas sp., 经VITEK? 2系统鉴定为Pseudomonas putida。对该菌株的反硝化特性进行了研究, 结果表明, 该菌株以乙醇为最佳碳源, 在碳氮比达到12:1时, 对硝酸盐的去除率达到98%以上, 总氮去除率达到41.3%。该菌株对溶解氧、pH有着广泛的适应性, 菌体活力强, 有着良好的应用前景。     

好氧反硝化菌的选育及其初步应用

采用间歇曝气、极限稀释和酸碱指示剂培养基相结合的办法,从池塘底泥中成功分离到好氧反硝化菌株H2,经生理生化和16S rDNA序列分析,初步判断为芽孢杆菌属(Bacillus sp.).在室内模拟养殖水体中,菌株H2在15 d中对亚硝酸盐和硝酸盐的最高降解速率分别达到0.885 mg/L·d和0.46 mg/L·d,试验结束时,总氮去除率达到45.2%.结果表明,菌株H2具有应用于养殖水体生物脱氮领域的巨大潜力.     

利用需氧反硝化细菌处理废水的潜在应用价值

Denitrificationis the ability of bacteria to use nitro-gen oxides(NO3-and NO2-)as electron acceptorsto pro-duce gaseous nitrogen,mainly N2.The oxidation of or-ganic material coupled to reduction of oxygen leads to ahigher energy yield than reduction of nitrate.Oxygen iscommonly accepted to be the first choice as electron ac-ceptor[1].Therefore,denitrifying is generally thought toonly occur under almost anaerobic conditions.Anefficientwastewater treatment toremove nitrogen components relieson…     

异养硝化细菌脱氮特性及研究进展

异养硝化细菌能够在利用有机碳源生长的同时将含氮化合物硝化生成羟胺、亚硝酸盐、硝酸盐等产物, 多数还能同时进行好氧反硝化作用, 直接将硝化产物转化为含氮气体。因此, 这类细菌已成为废水处理中生物脱氮新工艺的重要研究对象。本文综述了目前所分离出的一些异养硝化菌的脱氮特性, 分析了各种环境条件如温度、pH、溶解氧、碳源类型、C/N以及抑制剂等对异养硝化菌的影响, 并介绍了异养硝化菌的应用现状及前景。     

一株高效好氧反硝化菌的分离及特性

利用富集培养的方法从南昌市郊某养鱼塘采样分离出22株反硝化细菌,其中8株反硝化率较高,从中选择一株效果最好的作为研究对象,命名为HS-N62,对其生长特性进行了深入研究。结果表明:硝酸盐氮初始浓度为140mg/L,菌株HS-N62在12h内对硝酸盐氮的去除率可达96%,而且没有亚硝酸盐氮的积累。该菌最适生长温度范围为30°C-37°C,最适生长pH范围6.0-8.0,最适C/N比为10:1,并能利用多种碳源生长。运用正交试验探讨了该菌株最适的反硝化条件。反硝化菌株HS-N62还具有较好的除磷能力,12h除磷率达到67.7%(初始磷酸盐浓度57mg/L)。通过形态学特性和生理生化分析以及16S rRNA基因序列分析,菌株HS-N62与Pseudomonas sp.亲缘关系最为接近,相似性达99%,初步鉴定该菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。     

The effect of electron acceptor variations on the behaviour of Thiosphaera pantotropha and Paracoccus denitrificans in pure and mixed cultures

Abstract The competitive advantages provided by a capacity for aerobic denitrification have been tested by comparing Thiosphaera pantotropha (which denitrifies aerobically and anaerobically), with a strain of Paracoccus denitrificans (which only denitrifies under anaerobic conditions) in acetate-limited chemostats. A comparison of μ -C_s curves based on K _s and μ _max measurements indicated that Pa. denitrificans could be expected to dominate mixtures of the two species at high growth rates when the dissolved oxygen was above 80% of air saturation and NH₃ was the sole source of nitrogen. The comparison also suggested t that at lower growth rates, lower dissolved oxygen tensions, and/or in the presence of nitrate, Tsa. pantotropha should have the competitive advantage. Chemostat experiments with mixtures of the two species showed that Tsa. pantotropha did, indeed, dominate the population when expected. However, when Pa. denitrificans was expected to dominate, only a small increase in the Pa. denitrificans numbers was possible before Tsa. pantotropha formed a biofilm on the walls of the chemostat instead of washing out, and was again able to out-compete Pa. denitrificans for acetate. Experiments with axenic chemostat cultures subjected to aerobic/anaerobic switches showed that Tsa. pantotropha , with its constitutive denitrifying system, was able to adjust smoothly to the changing environmental conditions and thus continued to grow. Pa. denitrificans does not have constitutive denitrifying enzymes, and could consequently not adjust its metabolism to the lack of oxygen rapidly enough. It therefore washed out at a rate equivalent to the dilution rate.     

The identification of a periplasmic nitrate reductase in Paracoccus denitrificans

Abstract A nitrate reductase activity has been identified in periplasmic extracts of Paracoccus denitrificans . The enzyme is relatively insensitive to azide and does not reduce chlorate, features which distinguish it from the well-characterised membrane-associated nitrate reductase. The specific activity of the enzyme was higher in intact cells grown with butyrate rather than succinate as the sole source of carbon.     

好氧反硝化微生物学机理与应用研究进展

近年来,关于好氧反硝化过程的研究主要集中在三个方面:分别是好氧反硝化菌株的分离和脱氮性能表征,好氧反硝化微生物的应用潜力分析,以及好氧反硝化过程的机理研究。好氧反硝化菌株分布范围广泛,可从多种环境中分离得到,种属以Pseudomonas sp.、Alcaligenes sp.和Paracoccus sp.为主。好氧反硝化菌株及菌群在实验室条件下表现出优良的耐冷、耐盐特性,并具有可降解毒性有机物及N_2O减排的潜力。关于好氧反硝化过程的机理研究表明,虽然硝酸盐作为电子受体的竞争力比氧气弱,但反硝化作为辅助电子传递途径,可提高产能效率,防止NAD(P)H的过量积累。因此,硝酸盐可与氧气同时参与微生物的新陈代谢,即发生好氧反硝化现象。未来除了继续分离更新更好的好氧反硝化菌株外,应加强对好氧反硝化机理及实际生物强化方面的研究。