铬还原菌的分离筛选及其在微生物燃料电池生物阴极中的应用

【目的】水溶性的Cr(Ⅵ)对环境及人类造成的危害是社会亟待解决的问题。Cr(Ⅵ)还原菌株的分离筛选、还原特性的分析和在微生物燃料电池中的应用为六价铬污染水体的微生物修复提供科学依据和新的方法。【方法】从黄河兰州段排污口采集样本,用平板法分离筛选获得具有Cr(Ⅵ)还原能力的菌株,并将Cr(Ⅵ)还原能力最强的LZU-26菌株应用到微生物燃料电池中,检测其产电能力和Cr(Ⅵ)还原特性。【结果】共分离得到21株具有Cr(Ⅵ)还原能力的菌株,其中LZU-26菌株Cr(Ⅵ)还原能力最强,属于Cellulosimicrobium cellilans。0.4 mmol/L初始Cr(Ⅵ)在LZU-26的作用下24 h铬还原率可达到95.89%,在48 h后达99.97%。将LZU-26运用在微生物燃料电池生物阴极,所获得的最大电压和最大功率密度分别为68 mV和6.8 W/cm~2。生物阴极Cr(Ⅵ)还原率(68.9%)也远高于化学阴极(14.7%)和对照组(2.7%)。【结论】利用Cr(Ⅵ)还原菌作为微生物燃料电池生物阴极处理含铬废水,将会是一种高效、节能和环境友好的方法。     

异化铁还原细菌LQ25还原重金属Cr(Ⅵ)的特性研究

【背景】异化铁还原细菌能够在还原Fe(Ⅲ)的同时将毒性较大的Cr(Ⅵ)还原成毒性较小的Cr(Ⅲ),解决铬污染的问题。【目的】基于丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)LQ25异化铁还原过程制备生物磁铁矿,开展异化铁还原细菌还原Cr(Ⅵ)的特性研究。【方法】构建以氢氧化铁为电子受体和葡萄糖为电子供体的异化铁培养体系。菌株LQ25培养结束时制备生物磁铁矿。设置不同初始Cr(Ⅵ)浓度(5、10、15、25和30mg/L),分别测定菌株LQ25对Cr(Ⅵ)还原效率以及生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原效率。【结果】菌株LQ25在设置的Cr(Ⅵ)浓度范围内都能良好生长。当Cr(Ⅵ)浓度为15 mg/L时,在异化铁培养条件下,菌株LQ25对Cr(Ⅵ)的还原率为63.45%±5.13%,生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率为87.73%±9.12%,相比菌株还原Cr(Ⅵ)的效率提高38%。pH变化能影响生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率,当pH2.0时,生物磁铁矿对Cr(Ⅵ)的还原率最高,几乎达到100%。电子显微镜观察发现生物磁铁矿表面有许多孔隙,X-射线衍射图谱显示生物磁铁矿中Fe(II)的存在形式是Fe(OH)_2。【结论】基于异化铁还原细菌制备生物磁铁矿可用于还原Cr(Ⅵ),这是一种有效去除Cr(Ⅵ)的途径。     

Cr(Ⅵ)还原菌Microbacterium sp.BD6的分离鉴定及还原特性

【目的】从电镀厂下水道的淤泥中分离筛选Cr(Ⅵ)高效还原菌,并对其生长和还原特性进行研究,以期为Cr(Ⅵ)污染的生物修复提供优质的菌种资源和应用参考。【方法】采用富集培养法从淤泥中分离、筛选出Cr(Ⅵ)还原菌,通过生理生化及16S rRNA基因序列分析进行初步鉴定。采用单因素实验确定菌株的最佳培养条件和抵抗胁迫环境的能力,利用外加电子供体改善菌株的Cr(Ⅵ)还原能力,筛选出最佳电子供体研究对菌株还原的影响。【结果】经分离筛选得到1株Cr(Ⅵ)耐受还原菌,初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.),命名为BD6。菌株BD6适宜在中温、偏碱性的环境条件下生长,能耐受50.0 g/L NaCl的高盐环境。Mn~(2+)对菌种的生长表现出较高的抑制,Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的抑制作用较小,Cu~(2+)产生了一定的促进作用。Cr(Ⅵ)对BD6的最低抑菌浓度为1700 mg/L。添加甘油、果糖、乳糖、葡萄糖、丙酮酸钠作为电子供体促进了菌株对Cr(Ⅵ)的还原。选择甘油作为菌株还原Cr(Ⅵ)的最佳电子供体,无电子供体添加时菌株96 h内对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率仅为69.63%,添加2 g/L的甘油菌株在36 h内的还原率达到了100%。通过加大甘油的添加量可以促进菌株对初始浓度较高Cr(Ⅵ)的还原,但要受到Cr(Ⅵ)的毒性限制。菌株的最适还原条件和最适生长条件吻合,在50.0 g/L NaCl的高盐条件和50 mg/L Cd~(2+)的毒性环境中,添加2 g/L的甘油,菌株对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率分别为72 h 96.79%、54 h 99.86%。【结论】分离筛选得到的Microbacterium sp. BD6是一株潜在的可用于Cr(Ⅵ)污染生物还原修复的候选菌株。     

Cr(Ⅵ)还原菌Microbacterium sp.BD6的分离鉴定及还原特性

【目的】从电镀厂下水道的淤泥中分离筛选Cr(Ⅵ)高效还原菌,并对其生长和还原特性进行研究,以期为Cr(Ⅵ)污染的生物修复提供优质的菌种资源和应用参考。【方法】采用富集培养法从淤泥中分离、筛选出Cr(Ⅵ)还原菌,通过生理生化及16S rRNA基因序列分析进行初步鉴定。采用单因素实验确定菌株的最佳培养条件和抵抗胁迫环境的能力,利用外加电子供体改善菌株的Cr(Ⅵ)还原能力,筛选出最佳电子供体研究对菌株还原的影响。【结果】经分离筛选得到1株Cr(Ⅵ)耐受还原菌,初步鉴定为微杆菌属(Microbacterium sp.),命名为BD6。菌株BD6适宜在中温、偏碱性的环境条件下生长,能耐受50.0 g/L NaCl的高盐环境。Mn^2+对菌种的生长表现出较高的抑制,Ni^2+、Zn^2+、Cd^2+的抑制作用较小,Cu^2)产生了一定的促进作用。Cr(Ⅵ)对BD6的最低抑菌浓度为1700 mg/L。添加甘油、果糖、乳糖、葡萄糖、丙酮酸钠作为电子供体促进了菌株对Cr(Ⅵ)的还原。选择甘油作为菌株还原Cr(Ⅵ)的最佳电子供体,无电子供体添加时菌株96 h内对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率仅为69.63%,添加2 g/L的甘油菌株在36 h内的还原率达到了100%。通过加大甘油的添加量可以促进菌株对初始浓度较高Cr(Ⅵ)的还原,但要受到Cr(Ⅵ)的毒性限制。菌株的最适还原条件和最适生长条件吻合,在50.0 g/L NaCl的高盐条件和50 mg/L Cd^2+的毒性环境中,添加2 g/L的甘油,菌株对100 mg/L Cr(Ⅵ)的还原率分别为72 h 96.79%、54 h 99.86%。【结论】分离筛选得到的Microbacterium sp.BD6是一株潜在的可用于Cr(Ⅵ)污染生物还原修复的候选菌株。     

两株异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮特性

【目的】利用异养硝化培养基,从华中农业大学实验猪场污水中筛选得到2株具有较高脱氮效率的细菌。【方法】通过形态学特征及16S rDNA序列的系统发育分析,对分离菌株进行了鉴定。且对菌株P2和P9降解氨氮的相关特性也作了研究。此外,将菌株单独或混合接种于猪场污水,检测其处理实际污水的脱氮效果。【结果】初步判断菌株P2为副球菌属(Paracoccus sp.),P9为申氏杆菌属(Shinella sp.)。2株细菌能在有机物存在下进行异养硝化作用,经24h培养,菌株P2和P9对氨氮的去除率可达80%左右,同时未发现亚硝酸盐、硝酸盐积累;但菌株P2,P9不能以NO 3-或NO 2-为唯一氮源发生好氧反硝化作用。菌株P2和P9异养硝化的最适碳源为丁二酸钠,最适C/N比为9,且脱氮过程中pH值从6.8到8.9一直呈上升趋势。菌株对小分子碳源具有较强的依赖性,在加入小分子碳源的情况下,其对污水具有较强的脱氮能力,且这两个菌株混合施用较单独作用氨氮去除效果更好。【结论】菌株P2和P9脱氮能力较强,其在污水处理行业具有重要的应用前景。     

好氧反硝化细菌SY-D-22的分离、优化及脱氮机理

【背景】在处理含硝酸盐氮的废水中,常见微生物不能同时高效去除硝酸盐氮和总氮,导致处理废水时往往使用多种微生物复合菌剂或者使用复杂的工艺。【目的】高效、安全地去除水中的硝酸盐氮和总氮。方法】富集筛选出一株新型高效好氧反硝化细菌,对其进行16S rRNA基因鉴定。利用响应面法对其影响脱氮因素进行优化并探索其最佳脱氮条件。研究其对含硝酸盐氮废水的反硝化能力及脱氮特性。【结果】从活性污泥中筛选获得一株新型高效好氧反硝化细菌SY-D-22,经鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus)。响应面法优化其最佳反硝化条件为：pH 8.18,C/N为13.39,温度31.43°C,摇床转速130 r/min。当以最佳碳源柠檬酸钠为唯一碳源时,对于100 mg/L浓度的NO₃^--N去除率可达100%,同时对于总氮(total nitrogen,TN)的去除率为95.34%,具有高效脱氮能力。【结论】从活性污泥中筛选出一株新型好氧反硝化细菌Staphylococcus SY-D-22,通过响应面法条件优化,菌株的硝酸盐氮去除率达到100.00%,总氮去除率达到...     

耐高浓度氨氮的异养硝化好氧反硝化菌株U1的鉴定及其脱氮特性

【背景】城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的有机废水,含氮量高,如果未经处理直接排放到环境中会造成严重的环境污染。【目的】筛选可以耐受垃圾渗滤液中高浓度氨氮并高效去除污水中氮素的异养硝化好氧反硝化菌株,为解决垃圾渗滤液的氮素污染提供功能菌株。【方法】从垃圾渗滤液中筛选分离能耐受高氨氮浓度的菌株,通过测定各菌株的脱氮能力,筛选到一株脱氮能力最强的菌株,命名为U1,通过测定16S rRNA基因序列和生理生化特性确定该菌株为铜绿假单胞菌。进一步研究了菌株U1在不同初始氨氮浓度、碳源、转速、初始pH、碳氮比等单因素变量下的脱氮能力,并结合L₉（3⁴）正交试验研究了菌株U1的最佳脱氮条件。【结果】分离出一株铜绿假单胞菌并命名为U1。该菌株的最优脱氮条件为:初始氨氮浓度为1 000 mg/L,红糖和柠檬酸三钠的混合碳源,pH 6.0,C/N为10,转速为130 r/min,菌株U1的最大总氮去除率为64.37%,最大氨氮去除率为76.73%。对于总氮和氨氮含量分别是2 345 mg/L和1 473.8 mg/L的垃圾渗滤液,菌株U1最大总氮去除率为27.86%...     

脱氮除磷假单胞菌的筛选及定量检测

【目的】筛选具有较强脱氮除磷能力的细菌,建立结合S1酶保护分析的分子探针技术,以分析该菌在发酵过程中的数量变化情况。【方法】采用缺磷培养基厌氧培养、富磷培养基好氧培养和硝酸盐还原产气实验进行脱氮除磷菌筛选。通过16S rRNA基因序列分析及同源性比对,结合菌株的生理生化鉴定试验,鉴定筛选株。设计相应的16S rRNA探针组,建立结合S1酶保护分析的分子探针技术。【结果】筛选的菌株被鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.,命名为LY10。菌株LY10在富磷培养基中好氧培养24 h,总磷去除率达90.01%。在反硝化聚磷培养基中培养48 h,总氮和总磷去除率分别为84.71%和89.37%。针对假单胞菌16S rRNA基因序列设计了一组用于结合S1酶保护分析的分子探针Probe-P.sp,该探针具有很高的甄别灵敏度,能够将LY10与丛毛单胞属(Commonas)等5种细菌区分开;分子探针定量分析假单胞菌LY10,其细胞量与吸光值呈线性关系,检测的线性范围为103~106 cells/mL,线性方程为:y=-0.967 87+0.372 99x(R2=0.996 7,n=5)。【结论】新筛的假单胞菌LY10的脱氮除磷能力较强,具有生物脱氮除磷的工业化应用潜质。所建立的结合S1酶保护分析的分子探针技术的特异性和灵敏度良好,有望应用于混菌体系中的假单胞菌的定性定量分析。     

过表达亚硝酸盐还原酶的重组大肠杆菌辅助污水短程硝化

【目的】为了体现并突出亚硝酸盐还原酶在污水脱氮以及短程硝化中的重要性,对过表达亚硝酸盐还原酶的大肠杆菌进行了污水脱氮的研究。【方法】通过转化带有亚硝酸盐还原酶基因的重组质粒,将亚硝酸盐还原酶在大肠杆菌中过表达,通过分析重组大肠杆菌的产物研究了该酶的表达及还原亚硝酸盐的情况,通过将该重组菌与已报道的硝化-反硝化细菌或生活污水进行混合培养,研究重组菌用于辅助氨氮去除的短程硝化能力。【结果】重组大肠杆菌能正确表达亚硝酸盐还原酶,OD600=2.0的菌悬液在2 h内还原约1 mmol/L的亚硝酸盐,并产生几乎等量的一氧化氮;重组大肠杆菌与Acinetobacter sp.YF14菌株等比例混合时,12 h能够提高氨氮脱氮效率约(36.0±7.4)%,且在4 h时,最大亚硝酸盐的积累量减少37%;重组大肠杆菌(OD600=1.0)12 h内能够提高污水厂活性污泥的脱氮效率约(31.0±5.7)%,且未检测到亚硝酸盐和硝酸盐的积累;溶氧水平对于亚硝酸盐还原酶重组菌辅助脱氮具有明显的影响,中等溶氧量[(6.4?0.7)mg/L]时脱氮效果最好。【结论】过表达亚硝酸盐还原酶的大肠杆菌可以提高污水脱氮的短程硝化能力。     

耐碱反硝化菌株的分离鉴定与功能检测

【目的】分离获得耐碱反硝化菌株,确定其反硝化活性和耐碱能力。【方法】分离、纯化,获得耐碱反硝化菌株;通过形态观察、生理生化试验和16S rRNA基因测序分析,确定菌株分类地位;试验起始硝酸盐浓度和起始pH对分离菌株反硝化活性的影响。【结果】从实验室稳定运行的高效反硝化反应器中分离获得耐碱反硝化菌株R9,经鉴定归于Diaphorobater nitroreducens;菌株R9能够以甲醇为电子供体、硝酸盐为电子受体进行异养生长,当起始硝氮浓度为50 mg/L、起始pH为9.0时,288 h内硝氮去除率达93.25%;高浓度硝氮可抑制其反硝化活性,半抑制常数Ki为202.73 mg N/L;菌株R9的耐碱性良好,起始pH为11.0时的硝氮去除率是pH为9.0时的86%。【结论】菌株R9归于Diaphorobater nitroreducens,最适生长pH为9.0左右,是一株耐碱反硝化菌。     

Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶活性

【背景】异养硝化-好氧反硝化菌由于能够同时实现硝化反硝化作用而备受关注,但由于菌的种类不同,其脱氮途径不尽相同,研究菌株脱氮关键酶的种类及其活性可以推测菌株的脱氮途径,从而为菌株在生产上的应用提供技术支撑。【目的】研究Pseudomonas alcaliphila AD-28的脱氮性能及其关键酶的活性,为菌株脱氮分子机理研究奠定基础。【方法】以柠檬酸钠为碳源,以硫酸铵、亚硝酸钠、硝酸钾为氮源,研究菌株AD-28的脱氮性能并检测其关键酶氨单加氧酶(AMO)、羟胺氧化还原酶(HAO)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、硝酸盐还原酶(NAR)的酶活性。【结果】菌株AD-28培养24h的菌密度(OD600)可达1.971,对初始浓度为18.85mg/L的氨氮、26.13mg/L的硝酸盐氮、19.47mg/L的亚硝酸盐氮、66.11 mg/L的总氮去除率均达到96%以上;关键酶AMO、HAO、NIR和NAR的比活力分别为0.028、0.003、0.011、0.027 U/mg。【结论】Pseudomonas alcaliphila AD-28能同时进行异养硝化-好养反硝化作用,该菌在AMO作用下将NH4+-N氧化为羟胺,然后由HAO氧化为NO2--N,NO2--N和NO3--N在NIR、NAR等酶的催化作用下脱氮。     

一个氨氧化菌群的筛选及除氮特性

摘要:【目的】筛选耐受低C/N比、高氨氮环境的高效氨氧化菌群,为开发新型氨氮去除菌剂奠定基础。【方法】采用多点取样、低C/N比、高浓度氨氮废水强行驯化、驯化液连续梯度稀释等步骤,筛选具有高效去除铵氮能力的氨氧化菌群,并考察不同C/N比、摇床转速和铵氮浓度下目的菌群去除铵氮的特性;分离培养目的菌群中的优势菌株,经形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA序列分析对菌株进行鉴定。【结果】筛选到了3个具有较强去除铵氮能力的氨氧化菌群,其中以JQ8活性最好,对初始NH4+ -N 17.86 mmol/L、C/N比为4的合成废水处理6 d后,NH4+-N去除率达到97.01%;在C/N≥4、NH4+-N≤28.57 mmol/L环境下,菌群JQ8对溶液中NH4+-N的6 d去除率均可达95%,净除氮率接近80%。实验室模拟好氧活性污泥处理系统处理线路板工业废水,用菌群JQ8对系统强化处理7 d后NH4+-N和TN去除率分别达到87.8%和67.9%。分析菌群JQ8组成发现,Defluvibacter sp.、Paracoccus sp．和Aquamicrobium sp．细菌为其主要优势菌株。【结论】从垃圾渗滤液中筛选到一个具有较强铵氮去除能力的氨氧化菌群JQ8,可耐受较低C/N比和高氨氮环境,在强化污水处理系统对工业废水氨氮处理中,表现出良好的效果。     

好氧反硝化菌Achromobacter sp.L16的脱氮特性

在垃圾渗滤液中分离出一株异养硝化-好氧反硝化菌L16,经过形态观察和16S rDNA基因序列分析鉴定为Achromobacter sp.,L16对氨氮和硝酸盐氮的去除率分别为61.94%和98.40%。对菌株好氧反硝化和异养硝化培养条件进行优化结果表明:L16在以硝酸盐为氮源、柠檬酸钠为碳源、C/N为20、培养温度为30℃、培养转速为150 r/min条件下硝酸盐氮去除率为99.74%,总氮去除率58.90%。L16在以氨氮为氮源、柠檬酸钠为碳源、C/N为20、培养温度为30℃、培养转速为200 r/min条件下氨氮去除率提高到93.41%,总氮去除率86.33%。优化后L16具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力,可将氮素大部分转化为气体和菌体胞内氮,具有潜在的实际废水应用价值。     

荧光银纳米团簇的生物合成及其在痕量六价铬检测中的应用

【目的】利用季也蒙毕赤酵母ZJC-1合成银纳米团簇并用于痕量Cr(Ⅵ)的检测。【方法】使用经耐银驯化的季也蒙毕赤酵母ZJC-1生物合成荧光银纳米团簇,并对其结构和荧光性能进行了表征,探究Cr(Ⅵ)对银纳米团簇荧光的选择性猝灭作用,建立了银纳米团簇荧光强度与Cr(Ⅵ)浓度的线性关系。同时还考察了体系p H和其他金属离子对Cr(Ⅵ)检测的影响。【结果】Cr(Ⅵ)浓度在一定的范围内(1–80μmol/L)与银纳米团簇荧光强度(F_0–F)/F_0有着良好的线性关系(R~2=0.9821),线性方程为(F_0–F)/F_0=0.0054×C_cr(Ⅵ)+0.1876,检测限为184 nmol/L(信噪比为3)。利用该方法检测实际水样(松花江、马家沟河)中的Cr(Ⅵ),回收率介于97.73%–102.88%之间。【结论】以季也蒙毕赤酵母ZJC-1为还原剂和稳定剂,制备了具有较好荧光性能的水溶性银纳米团簇,基于Cr(Ⅵ)对银纳米团簇荧光的选择性猝灭作用,建立了一种快速且灵敏检测痕量Cr(Ⅵ)的新方法,并成功地应用于松花江、马家沟河水样中Cr(Ⅵ)的测定,在分析检测领域中具有良好的应用前景。     

不同氮源下好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的脱氮特性

研究了不同氮源下好氧反硝化菌Defluvibacter lusatiensis str.DN7的脱氮特性。结果表明:菌株均能以硝酸盐和亚硝酸盐为唯一氮源进行好氧反硝化作用。反应4 h,NO-3-N和NO-2-N的去除率分别达83.35%和85.72%。亚硝酸盐完全还原比硝酸盐提前42 h。硝酸盐还原过程中基本无亚硝酸盐积累,而亚硝酸盐还原过程中则检测到明显的硝酸盐积累,反应4 h,NO-3-N积累量达到21.83 mg/L。培养液中同时存在硝酸盐和亚硝酸盐时,菌株优先选择硝酸盐作电子受体。亚硝酸盐共存对硝酸盐还原无显著影响,但培养液中残留的NO-2-N随亚硝酸盐比例上升而增加,当亚硝酸盐比例从10%升至50%时,NO-2-N残留量由3.38 mg/L增至7.60 mg/L。少量硝酸盐的加入对亚硝酸盐的还原产生抑制作用。当硝酸盐比例为10%时,72 h NO-2-N的去除率仅为74.79%,远低于以亚硝酸盐为唯一氮源情况(去除率100%)。以氨氮为唯一氮源时,菌株同时进行异养硝化和好氧反硝化反应,72 h,NH+4-N去除率达85.66%,且基本无硝酸盐或亚硝酸盐积累。少量氨氮共存(氨氮比例<30%)有利于促进菌株的好氧反硝化作用,反之亦然。     

蜡样芽孢杆菌CP-1对Cr(Ⅵ)还原效果研究

为了提高蜡样芽孢杆菌CP-1菌株对Cr(Ⅵ)的还原效果,采用单因素和正交试验,通过摇瓶发酵培养,对影响蜡样芽孢杆菌CP-1菌株还原Cr(Ⅵ)的发酵培养基成分和培养条件进行了优化,并研究了最佳发酵条件下的蜡样芽孢杆菌CP-1对Cr(Ⅵ)的还原效果。结果表明,蜡样芽孢杆菌CP-1菌株还原Cr(Ⅵ)的最佳培养基组成为:1%甘露醇, 3%的大豆蛋白胨, 0.05%KCl, 0.1%CuSO4,在此基础上的最佳培养条件为:pH7.0、6%接种量、45℃培养3 d,在此条件下,Cr(Ⅵ)初始浓度为100mg·L^-1时,对Cr(Ⅵ)的还原率达99.75%。在Cr(Ⅵ)污染的土壤中添加蜡样芽孢杆菌CP-190d后,土壤中的Cr(Ⅵ)含量降低55.15%左右。     

有机碳对海洋着色菌YL28去除无机三态氮的影响

【目的】在无机三态氮(氨氮、亚硝氮和硝氮)共存的模拟海水水体中,阐明有机碳尤其是海藻寡糖对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28生长及去除无机三态氮的影响规律。【方法】采用次溴酸钠氧化法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝氮和硝氮的含量,菌体生物量采用比浊法测定。【结果】在光照厌氧环境中,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠)是YL28生长和去除无机三态氮的良好有机碳,亚硝氮、硝氮和氨氮去除率分别达到97.92%、99.98%、73.23%-87.15%。单糖(葡萄糖和果糖)、双糖(麦芽糖和蔗糖)和寡糖(壳寡糖和海藻寡糖)是YL28可利用的有机碳,亚硝氮和硝氮去除率分别达到99%和87%以上,氨氮去除率在44.82%-54.53%之间。多糖(β-环糊精、淀粉、黄原胶、琼脂粉、海藻酸钠和卡拉胶)不是菌体利用和去除无机三态氮的有机碳。酵母提取物可作为菌体生长、去除硝氮和亚硝氮的良好有机碳,但严重抑制氨氮去除。海藻酸钠、β-环糊精和卡拉胶分别与乙酸钠共存时,YL28生长和对无机三态氮去除能力与乙酸钠为唯一有机碳的水平相当。乙酸钠体系中添加海藻寡糖,YL28生长速率、最大生物量以及氨氮的去除速率和最大去除率均升高,添加酵母提取物时,生长速率和最大生物量升高,但氨氮去除速率和最大去除率降低。黑暗厌氧环境下,以乙酸钠和氨氮为唯一有机碳和氮源时,YL28不生长,但在无机三态氮共存时,则能良好生长并去除无机三态氮。【结论】在无机三态氮共存海水体系和厌氧条件下,无论是光照还是黑暗环境,YL28均能良好地生长和去除无机三态氮,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠、柠檬酸钠)是其良好的有机碳,相对而言,乙酸钠和丙酮酸钠更好。海藻寡糖与乙酸钠复合可提高菌体生长和脱氮能力。本研究为研制开发高效脱氮微生物制剂及其合理性应用提供了指导。     

苏云金芽胞杆菌还原Cr(Ⅵ)的转座子突变体库构建和分析

将高毒性的Cr(Ⅵ)还原成低毒的Cr (Ⅲ),是处理含Cr(Ⅵ)废水常用的方法之一.以高效还原Cr(Ⅵ)的苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)407为研究对象,将转座子随机突变载体pIC333转化Bt407,构建容量为1 500株的随机突变体库,从中筛选出Cr(Ⅵ)还原能力极显著差异(P＜0.01)的突变株14株.通过扩增并测定转座子插入位点的侧翼序列,确定Bt407-Cr244突变株的转座子插入位点为细胞色素氧化酶亚单位Ⅰ.Bt 407及其14株突变株的生长曲线十分相近,表明突变株Cr(Ⅵ)还原能力发生改变不是由菌株繁殖能力提高引起的.在培养24 h后,Bt 407-Cr1 49和Bt 407-Cr285培养液中的总络浓度比Bt 407极显著降低(P＜0.01),说明这2株突变株在解毒Cr(Ⅵ)过程中除了还原作用,可能还具有生物吸附,而其余12株突变子主要通过还原Cr(Ⅵ)起作用.     

固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机氮的影响因素

【背景】不产氧光合细菌(Anoxygenicphototrophicbacteria,APB)作为一类重要的微生物资源,在水产养殖水体氮污染的修复方面已有广泛研究与应用。养殖水体环境复杂,含多种有机物,尤其是有机氮显著影响菌体除氮功效。【目的】在高浓度无机三态氮(氨氮、硝氮和亚硝氮)共存体系中,阐明小分子有机碳、有机氮和盐度对固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans) YLK20去除无机三态氮的影响规律及机制,挖掘针对性强和适应性广的高效除氮菌株。【方法】采用RAST和KEGG方法分析YLK20基因组碳氮代谢途径及耐盐机制;采用次溴酸钠氧化法、紫外和N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法分别测定氨氮、硝氮和亚硝氮含量。【结果】基因组显示,YLK20拥有EMP、HMP、TCA、固氮、氨化、氨同化和反硝化碳氮代谢途径,含有soh B、nha C、bet B和gbs A等多种耐盐基因。丙酮酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乙醇和甘露醇是YLK20生长和去除无机三态氮的良好有机碳,葡萄糖和果糖的存在降低了无机三态氮去除能力,蔗糖体系中硝氮和亚硝氮能被良好去除,但氨氮去除能力较低。在高浓度蛋白胨(3.21 g/L)和尿素(1.43 g/L)体系中,YLK20仍能高效去除无机三态氮。YLK20能在3%盐度内生长良好,低盐度时该菌株能良好去除无机三态氮,高盐度时亚硝氮去除能力受到严重抑制。YLK20对海水和淡水实际养殖水体中的无机三态氮有良好去除效果。【结论】YLK20主要通过氨同化和反硝化途径去除无机三态氮,尤其在高浓度有机氮环境中也能高效去除;该菌株适应盐度范围广,兼可适用于淡水和海水养殖水体;该菌株生长和无机三态氮去除影响因素、规律及除氮机制的阐明,可为APB微生物制剂的合理应用提供指导。     

光氧环境对紫色硫细菌YL28去除无机三态氮的影响

【背景】光和氧是制约光合细菌生长代谢进而影响其除氮效果的重要因素。不产氧光合细菌紫色硫细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28能以亚硝氮为唯一氮源进行光合生长,对高浓度无机三态氮具有良好去除能力。【目的】阐明YL28菌株除氮效率与光氧环境的交互联系,获得其生物除氮的最适光氧条件。【方法】以高浓度无机三态氮共存海水水体为研究体系,在有光/无光条件下考查装样量(表征体系溶氧状态)对YL28菌株生物除氮活性的影响,并通过响应面分析法对装样量、光照强度和光周期3个主要因素进行优化。【结果】光照且氧浓度较低时(80%装样量),YL28具有最佳生长和无机三态氮去除能力;装样量在10%-100%时,菌体生物量(OD_(660))在0.938-2.719之间,当氨氮、亚硝氮和硝氮分别为7.16、5.67和4.83mmol/L时,其去除率分别在71.44%-89.09%、99.22%-99.83%和91.60%-97.33%。黑暗条件下,装样量在20%-100%时,氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别在48.07%-64.27%、73.51%-86.42%和42.57%-46.34%,但菌体生物量(OD_(660)为0.615-0.903)明显降低。通过响应面优化,当装样量、光照强度和光周期分别为80.0%(溶氧量约为0.32 mg/L)、2 800 lx和24L:0D时,细胞生长和氨氮去除活性达到最佳状态,分别比优化前提高了21.28%和14.11%。在实际应用中,选取72%-89%装样量(溶氧量约为0.26-0.63mg/L)、2240-3460lx光照强度和21L:3D-24L:0D光周期,细胞活性可达95%以上。【结论】80%装样量有助于促进菌体光照生长和除氮;在黑暗有氧和无氧环境下,YL28菌株也具有较好除氮活性,这为不产氧光合细菌在生物反应器中高效去除无机三态氮的应用提供了有价值的参考数据。