浅谈硝化细菌及其在自然界的意义

硝化细菌简介硝化细菌(如,Ntrifying baeteria),是1889年维诺格拉得斯基第一次分离出来的化能自养菌,是一类具有硝化作用,能将土壤中的氨或胺盐转化成亚硝酸盐及硝酸盐的细菌。 1.硝化细菌的种类硝化细菌包括亚硝酸细菌和硝酸细菌两个生理类群,属独立的硝化杆菌科(Nitrobacteraceae)。 (1)把氨氧化成亚硝酸的细菌是亚硝酸细菌,分两类六个属:一类是有菌胶团的两个属,即亚硝化囊菌属(Nitrosocyotis)和亚硝化     

硝化细菌的分离纯化

硝化细菌是一类化能自养细菌,包括亚硝化细菌和硝化细菌两群。硝化细菌的分离纯化颇为困难。其原因主要有:1)硝化细菌生长缓慢,而伴生菌生长迅速,因此常在数量上后者会超过前者;2)硝化细菌有长在固体表面的习     

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。     

亚硝化细菌的分离及初步鉴定

目的:为了使短程硝化-反硝化生物脱氮工艺能更有效地应用于含氮污废水的处理,需分离出高效的亚硝化细菌.方法:采用亚硝化细菌富集培养基选择培养和硅胶平板分离法,通过初筛、复筛,从广西大学农场菜园土中分离到一株亚硝化速率较高的菌株N4.结果:菌株N4革兰氏染色阴性,不产芽孢,细胞短杆状,呈单个排列,有一根亚极端鞭毛.结论:初步鉴定菌株N4为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas sp).     

OLAND生物脱氮系统中硝化菌群16S rDNA的DGGE分析

为了考察生物脱氮系统中硝化菌群（氨氧化菌和亚硝酸氧化菌）的种群多样性及硝化菌群随溶解氧降低的种群变化规律,并建立一套行之有效的用于自养生物脱氮系统中功能微生物菌群的快速分子检测技术,采用DGGE（变性梯度凝胶电泳）分子检测技术对硝化菌群的16SrDNA的特异性PCR扩增产物进行了分析,结果表明：OLAND生物脱氮系统中氨氧化菌和亚硝酸氧化菌随溶解氧的降低表现出了不同的种群变化规律,氨氧化菌种群多样性受溶解氧的影响非常大,而非亚硝酸氧化菌的种群多样性比较单一,且不受溶解氧的影响。结合FISH（全细胞荧光原位杂交）分析结果表明,在OLAND限氧稳定运行后期,亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）是主要的氨氧化菌,占OLAND限氧亚硝化阶段反应器中总细菌数的72.5%左右。     

活性污泥中硝化细菌的分离及其硝化强度的初步研究

通过对活性污泥中硝化细菌的富集,使硝化细菌浓度达１０＾７个／ｍｌ。在硅酸胶平板上分离到硝化细菌的纯培养物。经鉴定主要有三种菌,简称Ｎ－１,Ｎ－２和Ｎ－３,Ｎ－１为亚硝化单胸菌,Ｎ－２为硝化杆菌,Ｎ－３为硝化刺菌,对三力的硝化强度进行了研究。１６ｄ时,Ｎ－１的亚硝化率为５５．６％,Ｎ－２的硝化率为６５．５％,Ｎ－３的硝化率为９３．７％。三株菌在工业化污水处理中将有良好的应用前景。     

异养硝化细菌的生物脱氮

正氮类污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因,水体中氮的去除对于清洁水体有着重要的意义~([1-2])。因此,高效与便捷地去除污水中的氮是污水处理中的关键问题,而生物脱氮又被认为是目前废水脱氮中最经济有效的方法之一~([3])。最初研究者们认为只有自养硝化细菌才能进行高效的硝化作用,近年来研究表明,异养硝化微生物同样在生物硝化过程中起着不可忽视的作用~([4])。异养硝化微生物相比传统的自养微生物在废水生物脱氮中占有明显优势,具有良好的应用前景。     

一株反硝化细菌的鉴定及其厌氧氨氧化能力的证明

从厌氧氨氧化反应器中分离获得了反硝化细菌D₃菌株. 综合其外部形态特性、生理生化特性、VitekGN检测结果、Biolog碳源利用特性, 以及菌株的(G+C)%(mol/mol)含量和系统发育分析, 将它归入门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina). 该菌株是典型的反硝化细菌, 具有较强的反硝化活性, 当硝酸盐浓度为88.5 mg/L时, 反硝化速率最大, 为26.2 mg/(L·d). 最适生长pH为7.84, 最适生长温度为34.9℃. 该菌株显现较强的厌氧氨氧化能力, 对硝酸盐的最大利用速率为6.37 mg/(L·d), 对氨的最大利用速率为3.34 mg/(L·d), 消耗的氨氮和硝酸盐氮之比为1︰1.91. 该菌株可产生特殊的细胞结构, 与厌氧氨氧化密切相关, 推测这一特殊细胞结构可能是进行厌氧氨氧化的厌氧氨氧化体. 证明了反硝化细菌具有厌氧氨氧化活性, 扩大了厌氧氨氧化菌的种群范围, 为深入研究厌氧氨氧化菌及其在全球氮素循环中的贡献和进一步开发厌氧氨氧化工艺打下了良好的基础.     

反硝化细菌在污水处理作用中的研究

反硝化细菌在污水处理过程中起到十分重要的作用。传统理论认为反硝化细菌是异养厌氧的,20世纪80年代发现了好氧反硝化细菌。最近,自养反硝化细菌的发现,特别是脱氮硫杆菌的发现引起了人们的极大兴趣。     

硝化作用的生化原理

硝化作用是自然界氮素循环的重要环节之一,有着很大的应用价值。在农业上,可利用硝化作用提高氮素的有效性,从而促进作物对氮素的同化;也可通过抑制硝化作用,以减少反硝化作用引起的氮素损分[1]．在环保上,可利用硝化作用开发硝化工艺,控制氨对水生生物的毒害;也可与反硝化作用联合,用于污水生物脱氮[2],掌握硝化作用的生化原理,有助于该反应的调控,本文拟就硝化细菌的能量利用特性、硝化细菌的生物氧化反应和硝化反应的酶学特性作一综述。1硝化细菌的能量利用特性硝化作用包括两个步骤,即氨氧化为亚硝酸和亚硝酸氧化为硝酸。分…     

全程自养脱氮反应系统的微生物区系分析*

在建立全程自养脱氮反应器的基础上,以活性污泥为对照,分析了脱氮反应器内真菌、细菌和放线菌的数量、种类(类群)、种(株系)数和优势种(株系或类群),及硝化菌和亚硝化菌的数量变化。研究结果表明,与活性污泥相比,全程自养脱氮反应器内微生物数量、种类和区系组成发生很大变化。自养脱氮反应器内亚硝化菌数量显著增加,说明亚硝化菌的积累是全程自养脱氮系统的一个显著特点。     

限氧自养硝化-反硝化生物脱氮新技术

限氧自养硝化—反硝化是部分硝化与厌氧氨氧化相耦联的生物脱氮反应过程,通过严格控制溶解氧在0．1～0．3mg·L^-1,实现硝化反应控制在亚硝酸阶段,然后以硝化阶段剩余的NH4^+作为电子供体,在厌氧条件下实现反硝化,该反应过程是完全的自养硝化—反硝化过程,具有能耗低、脱氮效率高、反应系统占地面积小等优点,适用于处理COD／NH4^+—N低的废水,是一种非常有应用前景的生物脱氮技术,文中详细介绍了限氧自养硝化—反硝化生物脱氮反应过程的研究进展,讨论了其微生物学机理及应用前景。     

亚硝化细菌的分离和特性的研究

从厌氧/好氧(A/O)工艺的废水处理系统活性污泥中分离出亚硝化细菌A5,鉴定为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp．)．并对其特性进行了研究。得出氨氧化作用最适的温度为32℃,最适的pH值为8．0,需要充足的溶解氧。另外．亚硝化细菌A5具有较高的耐盐能力,NaCl或Na2SO4浓度为50g/L范围内,其氨氧化作用没有受到明显的抑制,适合于投加到处理含有较高的溶解性盐和较高离子强度的废水生化处理系统中去除氨氮。     

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。     

变性梯度凝胶电泳法研究我国不同土壤氨氧化细菌群落组成及活性

实验选用了我国3种不同土壤研究土壤硝化活性、硝化细菌数量,并使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)的方法研究了不同土壤中氨氧化细菌(AOB)区系变化。通过28d的土壤培养实验研究发现,潮土具有最强的硝化势,几乎100%的铵态氮转化为硝态氮;而红壤中的硝化势最弱,只有4.9%的铵态氮转化为硝态氮。对这3种土壤硝化细菌进行计数发现,3种土壤氨氧化菌数量差异显著,而3种土壤亚硝酸氧化菌(NOB)处于一个数量级。采用氨氧化菌功能基因amoA(氨单加氧酶ammoniamonooxygenase)特异PCR结合DGGE的方法对土壤氨氧化菌区系进行分析。红壤有4个氨氧化菌种属,与潮土和黄泥土没有共同的氨氧化菌种属。4个种属中两个是与潮土和黄泥土亲源性比较远的,特有的氨氧化菌种属,这两个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bz97838和Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性比较近。潮土有5个氨氧化菌种属,潮土与黄泥土有两个共同的氨氧化菌种属,这两个种属中的一个是潮土和黄泥土特有的,与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的氨氧化菌种属,这个种属与已知的Nitrosospira属的cluster3bZ97849亲源性比较近。黄泥土有4个氨氧化菌种属,除了与潮土共有的一个种属是两种土壤特有的氨氧化菌种属外,黄泥土还有一个与其他氨氧化菌种属亲源性比较远的,黄泥土特有的种属,与Nitrosospira属的cluster3aAF353263亲源性很近。3种土壤中分离到的硝化细菌表现出不同的硝化能力。实验结果表明,以amoA基因为目标的PCR-DGGE是比以16SrDNA为目标的PCR-DGGE更有效的研究氨氧化菌种群的方法;3种土壤的氨氧化菌种群差异显著,尤其是红壤的氨氧化菌种群与另外两种土壤差异明显,这种差异可能与红壤的低pH条件对氨氧化菌种群的长期选择有关;3种土壤中的硝化活性与土壤中的硝化细菌数量没有显著相关,可能由于3种土壤差异显著的土壤环境对硝化活性的影响造成。因此在对不同土壤硝化细菌进行研究时不仅需要对硝化细菌数量进行研究,还需要研究不同土壤中硝化细菌的种属及不同土壤环境条件对硝化细菌硝化活性的影响。     

洱海沉积物中反硝化细菌的分离与反硝化作用研究

自洱海十个点位的沉积物中富集筛选出101株反硝化细菌并从中筛选出1株较强反硝化能力的细菌,命名为EH314。该细菌接触酶(过氧化氢酶)试验、产硫化氢试验和淀粉水解均为阳性,葡萄糖氧化发酵实验结果为氧化菌,产脂酶(Tween 80)试验结果为阴性;初步鉴定该菌为产碱杆菌属细菌;对细菌反硝化能力进行测定发现,菌株EH314能有效地降解水体中的硝酸盐且反硝化可在有氧条件下进行。     

一株异养硝化细菌的分离及系统发育分析

从大棚土壤中分离到一株异养型硝化细菌,命名为菌株HN,分离菌株为革兰氏染色阳性,球状或杆状。菌落颜色为橙红色。该菌株能以乙酰胺为唯一碳源和氮源进行氨化作用和硝化作用并产生亚硝酸。以硝酸钠为氮源时能进行反硝化作用。部分长度的16S rDNA 序列分析表明,分离菌株HN与Rhodococcus ruber 具有99％相似性。并用PHYLIPS程序将该菌株与报道的相关硝化细菌进行系统发育进化分析。本文首次报道Rhodococcus sp.HN为异养型亚硝化细菌。     

基于高通量测序的4种硝化细菌富集培养物微生物群落结构分析

【目的】比较分析4种硝化细菌富集培养物(以铵盐为氮源的淡水富集物A、以亚硝酸盐为氮源的淡水富集物B、以铵盐为氮源的低温淡水富集物C和以亚硝酸盐为氮源的海水富集物D)的微生物群落结构与组成。【方法】分别提取样品的总DNA,采用高通量测序技术,分析微生物群落的组成、丰度和多样性。【结果】在不同微生物的分类水平,4个样品共检测到24门47纲129属。4个样品的优势菌门均为变形菌门;样品A、B、C的优势菌纲为β-变形菌纲和γ-变形菌纲,样品D的优势菌纲为γ-变形菌纲、δ-变形菌纲和芽孢杆菌纲;而优势菌属各不相同,其中样品A为亚硝化单胞菌属(24.56%),样品B为链霉菌属(7.15%),样品C为噬菌弧菌属(19.36%)和类诺卡氏菌属(19.35%),样品D为嗜酸菌属(13.6%)和柄杆菌属(11.5%)。共检测出7种具有硝化功能的细菌,其中样品A、B和D中主要是亚硝化单胞菌属,占比分别为24.56%、4.94%和0.63%,样品C主要为Nitrospirillum(0.69%)和硝化螺旋菌属(0.69%)。此外在样品中还检测到红灯食烷菌、羽扇豆根瘤菌等有益菌,以及弧菌属、伯克霍尔德菌等致病菌。【结论】阐述了4个样品微生物群落结构的多样性,确定了不同培养物中起主要作用的硝化细菌类群以及其它与环境物质循环相关或具有特殊生理特性的菌群,研究结果为硝化细菌富集培养物的实际应用奠定了基础。     

异养高效硝化细菌的筛选鉴定与固定化最优化

本实验从太湖沉积物中富集、分离纯化、筛选出5株异养硝化菌(J-1~J-5),研究其硝化特性并对性能最佳菌进行鉴定。研究表明,5株硝化菌均有较强的氨氮、亚硝态氮转化能力,其中J-4转化效果最好,培养48 h氨氮、亚硝态氮去除率达90.25%、69.00%;通过16S rDNA鉴定,建立其生长发育树,表明J-4属成对杆菌属。本试验,选取海藻酸钠(SA),聚乙二醇(PEG)为固定化包埋载体材料,经正交试验确定SA、PEG、活性炭(AC)、CaCl_2的最佳浓度分别为2.5%、8%、1.5%、4%;方差分析表明4种材料中,对氨氮转化率影响大小顺序为SAPEGCaCl_2AC。高效异养土著硝化细菌的筛选以及包埋条件的优化,提高了处理污水的效率,增加了包埋小球的稳定性和细菌的生物浓度,为固定化技术工业化大规模运用创造了条件,为高效修复太湖水质提供了基础。     

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。