全 文 ：高效反硝化菌 aHD7 的筛分、脱氮特性及
厌氧氨氧化性*
褚淑祎摇 江惠霞摇 肖继波**摇 单胜道
(浙江农林大学环境与资源学院, 浙江临安 311300)
摘摇 要摇 从活性污泥中筛选出一株高效反硝化菌 aHD7,30 益静置培养 3 d,脱氮率可达
91郾 7% ,且反应过程中亚硝酸盐积累量较低,3 d后亚硝酸盐氮浓度基本稳定在 1. 8 mg·L-1 .
显微镜观察显示,菌株为革兰氏阴性杆菌,大小为 0. 5 滋m伊(1. 5 ~ 2. 5) 滋m.通过生理生化特
性及 16S rDNA同源性分析,初步推断该菌株为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina) .考
察了碳源、C / N、氮初始浓度、pH等因素对菌株反硝化性能的影响.结果表明:对中低浓度硝酸
盐(硝酸盐氮浓度臆276. 95 mg·L-1),脱氮率接近 100% ,硝酸盐氮浓度高达 553. 59 mg·L-1
时,脱氮率可达 66. 8% ,且亚硝酸盐积累量甚微;最适碳源为乙醇;C / N为 6 ~ 8 和偏中性条件
有利于反硝化反应. aHD7 具有较强的厌氧氨氧化性,平均氨利用率达 4. 56 mg·L-1·d-1 .
关键词摇 反硝化菌摇 筛选摇 脱氮率摇 厌氧氨氧化
文章编号摇 1001-9332(2012)11-3096-07摇 中图分类号摇 Q939. 9摇 文献标识码摇 A
Screening, denitrification characteristics, and anaerobic ammonium oxidation ability of de鄄
nitrifying bacterium aHD7. CHU Shu鄄yi, JIANG Hui鄄xia, XIAO Ji鄄bo, SHAN Sheng鄄dao
(School of Environment and Resource, Zhejiang Agriculture and Forestry University, Lin 爷 an
311300, Zhejiang, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(11): 3096-3102.
Abstract: A highly efficient denitrifying bacterium aHD7 was screened from activated sludge. After
static culture at 30 益 for 3 days, the denitrification rate of the aHD7 reached 91. 7% , and during
denitrification, nitrite had lower accumulation, with its concentration basically maintained at 1郾 8
mg·L-1 . The microscopy observation demonstrated that the aHD7 was a gram鄄negative bacillus,
with an average size of 0. 5 滋m伊(1. 5-2. 5) 滋m. Based on its biochemical / morphological charac鄄
teristics and homologic analysis of 16S rDNA sequence, the aHD7 was identified as Pseudomonas
mendocina. The investigation on the factors affecting the denitrification capacity of aHD7 showed
that at the initial concentration of nitrate nitrogen being less than 276. 95 mg·L-1, the denitrifica鄄
tion rate was almost 100% , and when the initial concentration of nitrate nitrogen was as high as
553郾 59 mg·L-1, the denitrification rate could reach 66. 8% , with little nitrite accumulated. Etha鄄
nol was the most suitable carbon source. C / N ratio 6-8 and pH value 6-9 benefited the denitrifica鄄
tion. The aHD7 had a good ability of anaerobic ammonium oxidation, and its average ammonium
utilization rate reached 4. 56 mg·L-1·d-1 .
Key words: denitrifying bacterium; screening; denitrification rate; anaerobic ammonium oxida鄄
tion.
*国家水体污染控制与治理重大科技专项(2008ZX07101鄄006鄄08)、
浙江 省重 大 科技 专 项 ( 2009C03006鄄3 ) 和 温 州 招 投 标 项 目
(F鄄GB201107110148, Z100602217)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jbx958@ yahoo. com. cn
2012鄄05鄄14 收稿,2012鄄08鄄22 接受.
摇 摇 反硝化是微生物在厌氧或缺氧条件下将 NO3 -
还原成 N2O 或 N2 的过程,具有能耗低、脱氮效率
高、条件简单等特点,作为一种有效的脱氮技术被广
泛用于氮素污染控制,是历年来的研究重点和热
点[1-2] .但是反硝化作用仅能利用 NO3 -,且由于反
应过程中亚硝酸盐的积累导致反应时间较长[3],从
而限制了其工程应用. 付昆明等[4]研究发现,污水
反硝化过程中出现了明显的亚硝酸盐积累,其浓度
随着硝酸盐的不断还原而逐渐增加.
厌氧氨氧化(anammox)是微生物在厌氧或缺氧
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 11 月摇 第 23 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2012,23(11): 3096-3102
条件下,将铵态氮(NH4 + 鄄N)和亚硝态氮(NO2 - 鄄N)
同时转化为 N2 的过程,被认为是目前最具可持续发
展的污水脱氮技术[5-6] . 厌氧氨氧化过程中提供电
子供体的是 NO2 -,而非 NO3 - . 因此,实现厌氧氨氧
化过程须先积累 NO2 - . 目前,NO2 -的积累主要通过
控制硝化过程中温度、溶解氧等条件实现,反应条件
较严格,反应过程较不稳定[7] . 如何将反硝化过程
和厌氧氨氧化有机结合起来,利用厌氧氨氧化去除
反硝化作用中积累的亚硝酸盐,对于有效解决反硝
化作用耗时长和厌氧氨氧化 NO2 -积累等问题、扩大
反硝化的应用范围、扩充厌氧氨氧化菌源具有非常
重要的意义.
本文以驯化后的活性污泥为菌源,分离出一株
高效反硝化菌 aHD7,研究了该菌株对 NO3 - 鄄N 的降
解特性,并对其厌氧氨氧化性进行了初步探讨.由浙
江省微生物研究所对其形态、生理生化特性和 16S
rDNA同源性等进行分析鉴定. 以期为今后该菌的
工程应用提供基础数据和理论支撑.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 反硝化菌的筛选
1郾 1郾 1 菌源摇 活性污泥取自浙江临安污水处理厂氧
化沟.
1郾 1郾 2 培养基摇 反硝化培养基: KNO3 2 g、MgSO4·
7H2O 0郾 2 g、酒石酸钾钠 20 g、KH2PO4 0郾 5 g、蒸馏
水 1000 mL、pH 7郾 2,加入 2% (W / V)琼脂配制成固
体培养基[8] . Giltay培养基: A溶液,KNO3 1 g、天冬
酰胺 1 g、1%溴麝香草酚兰酒精溶液 5 mL、蒸馏水
500 mL; B 溶液,柠檬酸钠 8. 5 g、MgSO4 ·7H2O
1 g、FeCl3·6H2O 0. 05 g、KH2PO4 1 g、CaCl2·2H2O
0. 2 g、蒸馏水 500 mL;以 1 颐 1 比例混合 A、B 溶液,
调节 pH至 7. 0 ~ 7. 2[9] .厌氧氨氧化培养基: KNO3
0. 361 g、 MgSO4 ·7H2O 0. 2 g、 KH2PO4 0. 5 g、
(NH4) 2SO4 0. 236 g、蒸馏水 1000 mL.
1郾 1郾 3 活性污泥的驯化 摇 将 400 mL 活性污泥置入
加有 600 mL 生活污水的烧杯中,加入 KNO3,控制
其浓度为 50 mg·L-1;以 50 r·min-1搅拌,控制溶解
氧(DO)在 0. 5 mg·L-1以下.每 2 d 取样分析废水
中硝态氮(NO3 - 鄄N)和总氮(TN),当 NO3 - 鄄N 和 TN
去除率分别达 80%和 75%以上时,按 20%的比例
逐步提高 NO3 - 鄄N浓度,至进水 NO3 - 鄄N 浓度为 320
mg·L-1,当 NO3 - 鄄N 和 TN 去除率再次分别达到
80%和 75%以上时,则认为污泥驯化完成.
1郾 1郾 4 菌株的分离筛选摇 取 5 mL 驯化后的活性污
泥于 100 mL灭菌后的反硝化培养基中,30 益恒温
密闭培养 3 d,并扩大培养 3 次.经平板划线分离数
次,得纯菌.将其接种于灭菌后的反硝化培养基富集
培养,至菌液浑浊,生长量达到对数期浓度(OD600值
为 0. 1 ~ 0. 45),即为菌悬液. 将缠有细线的小试管
(椎 12 mm伊75 mm)倒扣于装有 Giltay 培养液的大
试管(椎 20 mm伊200 mm)中,并将小试管中的气体
排净,塞住大试管,留部分细线在外,便于小试管的
拉升,灭菌后待用.将活化后的菌株接种于 Giltay 培
养液中,拉伸细线,使小试管提升一小段距离,以便
收集气体. 30 益恒温密闭培养 10 d,每天观察培养
液的变色情况及小试管中的气泡[10] .根据产气量及
培养基变色情况筛选出反硝化性能较强的菌株,并
接种于反硝化培养基中,一定时间后检测 TN 去
除率.
1郾 2摇 菌株的鉴定
1郾 2郾 1 形态学分析摇 菌株 aHD7 送由浙江省微生物
研究所进行鉴定. 接种于肉汤培养基,30 益培养
48 h,对其菌落形态进行描述,通过光学显微镜对菌
体形态进行观察.
1郾 2郾 2 生理生化鉴定 摇 依据 《伯杰细菌鉴定手
册》 [11]、《常见细菌系统鉴定手册》 [12]和《细菌属的
鉴定指导》 [13]进行鉴定.
1郾 2郾 3 16S rDNA序列测定及同源性分析 摇 取 1 mL
经 37 益振荡培养后的菌液于 1. 5 mL 离心管中,
8000 r·min-1离心 1 min,弃上清液. 提取得到染色
体 DNA,以此为模板,使用 16S rDNA序列通用引物
进行扩增. 扩增引物为:上游引物 5忆鄄AGAGTTT鄄
GATCCTGGCTCAG鄄3忆, 下 游 引 物 5忆鄄AAGGAGGT鄄
GATCCAGCCGCA鄄3忆. PCR 反应体系:染色体 DNA
提取液 0. 5 滋L、10伊PCR缓冲液 5 滋L、2. 5 mol·L-1
dNTPs 4 滋L、10 滋mol·L-1的上下游引物各 0. 5 滋L,
Taq DNA聚合酶 0. 25 滋L,补重蒸水至 50 滋L. PCR
反应条件: 94 益预变性 2 min,94 益变性 30 s,57 益
退火 45 s,72 益延伸 60 s,经过 30 个循环后,72 益
再延伸 10 min. 对 PCR 产物进行割胶纯化,按 Big鄄
Dye Terminator v3. 1 试剂盒说明对纯化产物进行核
苷酸序列测定.
1郾 3摇 菌株的反硝化性能研究
1郾 3郾 1 菌株 aHD7 反硝化过程和特性试验摇 将菌悬
液以 5%的接种量接入反硝化培养基中,30 益恒温
密闭培养,每隔 24 h测定 OD600、NO3 - 鄄N和 NO2 - 鄄N.
1郾 3郾 2 碳源对反硝化性能的影响试验摇 碳源类型对
反硝化性能影响试验中,分别以葡萄糖、碳酸钠、柠
790311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 褚淑祎等: 高效反硝化菌 aHD7 的筛分、脱氮特性及厌氧氨氧化性摇 摇 摇 摇 摇 摇
檬酸钠、乙醇、酒石酸钾钠作碳源,保持最终含碳量
及其他成分不变;C / N 对反硝化性能影响试验中,
改变碳源乙醇含量,使培养液中 C / N分别为 4、6、8、
10、12.
1郾 3郾 3 硝酸盐氮初始浓度对反硝化性能的影响试验
摇 以硝酸钾作氮源,调节培养液中硝酸盐氮初始浓
度分 别 为 69. 34、 138. 48、 276. 95 和 415郾 43
mg·L-1 .
1郾 3郾 4 pH 的影响试验 摇 改变反硝化培养液 pH 为
3、4、5、6、7、8、9、10.
1郾 4摇 菌株的厌氧氨氧化性研究
取 10 mL 经活化后的反硝化菌悬液,接入
100 mL厌氧氨氧化培养基中,30 益恒温密闭培养.
分别于第 10 和 15 天采用 5 mL无菌注射器取样,检
测 NH4 + 鄄N、NO3 - 鄄N 和 NO2 - 鄄N,以不接种的培养液
为空白对照.
1郾 5摇 测定方法
NH4 + 鄄N 采用纳氏试剂分光光度法;NO3 - 鄄N、
NO2 - 鄄N采用离子色谱法( ICS1500 型,美国戴安公
司);OD600采用浊度法. 脱氮率计算:脱氮率 = (1 -
cTIN1 / cTIN2)伊100% ,其中,cTIN1和 cTIN2分别为反应终
止和起始时的总无机氮浓度.
1郾 6摇 数据处理
所有试验均设置 4 个重复,平行样结果偏差小
于 0. 5%则认为数据可行. 所得结果剔除异常值后
求均值,若 4 个平行样中存在 2 个及以上异常,则重
新进行试验.采用 Origin 8. 5 对试验数据进行作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 反硝化菌的筛选
对活性污泥进行驯化、富集、分离,得到 9 株厌
氧反硝化菌,分别命名为 aHD1 ~ 9.以产气性和变色
情况为评价指标. 菌株 aHD1 ~ 7 颜色均由绿变蓝,
且均有一定的产气性,其中 aHD7 产气量最大.
aHD8 和 aHD9 无明显产气,且培养基颜色几乎无变
化. 5 d后的 TN去除效果表明,菌株 aHD7 的反硝化
能力明显优于其余菌株,去除率高达 93. 9% (图
1).后续试验针对菌株 aHD7 作进一步研究.
2郾 2摇 菌株的鉴定
2郾 2郾 1 菌株 aHD7 的形态学特征摇 菌株为革兰氏阴
性杆菌,大小为 0. 5 滋m伊(1. 5 ~ 2. 5) 滋m,极毛运动
(图 2).在含糖培养基上单菌落为全缘、直径 2 mm
左右、半透明、湿润、粘稠,不产色素.
2郾 2郾 2 菌株aHD7的生理生化特征摇 生理生化各项
图 1摇 7 株反硝化菌的 TN去除效果
Fig. 1摇 TN removal efficiencies of seven denitrifying strains.
图 2摇 菌株 aHD7 细胞显微照片(伊2000)
Fig. 2摇 Cell micrograph of aHD7 strain (伊2000).
指标的检测结果表明,明胶液化、H2S、七叶灵水解、
淀粉分解、尿素酶、磷酸酶、脂酶、硫化氢产生、L鄄乳
酸盐同化等均为阴性,而硝酸盐还原、硝酸盐产气、
接触酶、氧化酶等均为阳性,葡萄糖非发酵且不能利
用蔗糖、木糖、乳糖作碳源.
2郾 2郾 3 菌株 aHD7 的 16S rDNA序列测定及同源性分
析摇 对 PCR 扩增产物作琼脂糖凝胶电泳,在约
1郾 5 kb处出现特异性条带,为 16S rDNA基因片段扩
增条带(图 3). 对其进行测序,测序结果提交 Gen鄄
Bank进行 BLAST 比对. 发现菌株与门多萨假单胞
菌(Pseudomonas mendocina)的相似度达 100% .结合
生理生化试验结果,鉴定该菌为门多萨假单胞菌,系
统进化树见图 4.
2郾 3摇 aHD7 反硝化过程及特性分析
菌株 aHD7 接入后,培养液中 NO3 - 鄄N 迅速降
低,第 3 天,NO3 - 鄄N 由 276. 96 mg·L-1降至 23. 08
mg·L-1,去除率达 91. 7% (图 5). 其后 NO3 - 鄄N 降
低缓慢,第 6 天,NO3 - 鄄N 降为 11. 67 mg·L-1,去除
率达 95. 8% . 根据图中 OD 变化曲线可知,大部分
NO3 - 鄄N降解为N2或N2O逸出,极少部分被微生物
8903 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 3摇 菌株 aHD7 的 16S rDNA基因电泳图(伊2000)
Fig. 3摇 Electrophoresis map of 16S rDNA gene of aHD7 strain
by PCR (伊2000).
图 4摇 菌株 aHD7 16S rDNA基因同源进化树
Fig. 4摇 Phylogenetic tree of aHD7 strain based on 16S rDNA se鄄
quence homology.
图 5摇 菌株 aHD7 的 NO3 - 鄄N降解曲线和菌液 OD变化
Fig. 5摇 Nitrate nitrogen degradation curve and OD variation of
aHD7 strain.
利用,构成细胞成分.
2郾 4摇 碳源对 aHD7 反硝化性能的影响
aHD7 对乙醇、柠檬酸钠等易降解的小分子有
机物利用较好,反硝化能力较强,NO3 - 鄄N 基本被降
解完全,且几乎无亚硝酸盐积累,脱氮率分别达
99郾 8%和 99. 2% (表 1);对酒石酸钾钠和葡萄糖的
利用次之,脱氮率分别为 95. 1%和 87. 6% ;aHD7 在
以碳酸钠为碳源的培养液中生长较缓慢,5 d 后
OD600仅为 0. 083,但仍显示出较好的脱氮效果(脱
氮率达83郾 8% ) . 分析原因可能是aHD7在以碳酸
表 1摇 碳源对菌株 aHD7 反硝化性能的影响
Table 1摇 Effect of carbon source on denitrification of aHD7
strain
碳源
Carbon source
OD600 NO3-鄄N
(mg·L-1)
NO2-鄄N
(mg·L-1)
脱氮率
Denitrification
rate (% )
碳酸钠
Sodium carbonate
0. 083 44. 75 - 83. 8
乙醇
Alcohol
0. 326 0. 48 0. 01 99. 8
葡萄糖
Glucose
0. 415 30. 76 3. 71 87. 6
酒石酸钾钠
Potassium sodium tartrate
0. 448 11. 67 1. 80 95. 1
柠檬酸钠
Sodium citrate
0. 266 2. 19 - 99. 2
- 低于检测限 No measured.下同 The same below.
图 6摇 C / N和 pH对菌株 aHD7 反硝化性能的影响
Fig. 6 摇 Effects of C / N and pH on denitrification of aHD7
strain.
钠为碳源的培养液中发生了内源反硝化.
摇 摇 C / N 由 4 升高至 8,aHD7 的脱氮效果随之增
强,NO3 - 鄄N的残留量由 27. 82 mg·L-1逐渐减少为
4. 15 mg·L-1,NO2 - 鄄N的积累量由 1. 62 mg·L-1降
至 0. 74 mg·L-1;至 C / N为 8 时,脱氮率接近 100%
(图 6).表明 C / N在 4 ~ 8 之间,C / N 的升高有利于
反硝化反应的进行. 之后随着 C / N 的增加,NO3 - 鄄N
的残留量及 NO2 - 鄄N 的积累量均有所增加,至 C / N
为 12 时,脱氮率降至 94. 1% .说明碳源含量过高对
菌株有一定的抑制作用.
2郾 5摇 硝酸盐氮初始浓度对 aHD7反硝化性能的影响
硝酸盐氮初始浓度低于 276. 95 mg·L-1时,
990311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 褚淑祎等: 高效反硝化菌 aHD7 的筛分、脱氮特性及厌氧氨氧化性摇 摇 摇 摇 摇 摇
aHD7 的脱氮效果显著. 从表 2 可见,当硝酸盐氮初
始浓度分别为 69. 24、138. 48 和 276. 95 mg·L-1时,
NO3 - 鄄N残留量仅为 0. 13、0. 82 和 3. 59 mg·L-1,几
乎无 NO2 - 鄄N积累,脱氮率接近 100% . 对于高浓度
硝酸盐氮,aHD7 亦表现出良好的脱氮效果. 当硝酸
盐氮初始浓度达 415. 43 mg·L-1,脱氮率仍高达
92郾 4% ;而硝酸盐氮初始浓度高达 553郾 59 mg·L-1
时,脱氮率可达 66. 8% ,且 NO2 - 鄄N 积累量甚微
(表 2).
2郾 6摇 pH对 aHD7 反硝化性能的影响
pH 由 3 升高至 8,NO3 - 鄄N 残留量由 165郾 03
mg·L-1降至 0. 40 mg·L-1,至 pH 为 8 时,脱氮率
接近 100% ;pH 继续升高,脱氮率缓慢下降,至 pH
为 10,脱氮率仍可达 88. 7% (图 6),说明菌株 aHD7
适合于中性偏碱性环境.
2郾 7摇 aHD7 的厌氧氨氧化性初探
菌株 aHD7 在厌氧氨氧化培养基中培养至第 10
天时, NO3 - 鄄N 和 NH4 + 鄄N 分别由 57郾 34、 50郾 29
mg·L-1降至 5. 03、5. 33 mg·L-1,去除率分别达
91. 2%和 89. 4% (图 7). 氨的平均利用率达 4郾 56
mg·L-1·d-1 ,高于胡宝兰等[14]筛选到的反硝化细
表 2摇 硝酸盐氮初始浓度对菌株 aHD7 反硝化性能的影响
Table 2摇 Effect of initial nitrate nitrogen concentration on
denitrification of aHD7 strain
初始浓度
Initial concentration
(mg·L-1)
NO3 - 鄄N
(mg·L-1)
NO2 - 鄄N
(mg·L-1)
脱氮率
Denitrification
rate (% )
69. 24 0. 13 0. 13 99. 6
138. 48 0. 82 0. 27 99. 2
276. 95 3. 59 0. 53 98. 5
415. 43 31. 60 0. 38 92. 4
553. 39 183. 50 0. 51 66. 8
图 7摇 厌氧条件下菌株 aHD7 对 NO3 - 鄄N和 NH4 + 鄄N的利用
Fig. 7摇 Utilization of NO3 - 鄄N and NH4 + 鄄N by aHD7 strain un鄄
der anaerobic condition.
菌 D3 菌株的最大氨利用率 3. 34 mg·L-1·d-1,表
现出了较强的氨氧化性. 空白试验中 NH4 + 鄄N 及
NO3 - 鄄N量无显著变化. 反应过程中, NH4 + 鄄N 与
NO3 - 鄄N的转化值为 1 颐 1. 125,非理论值 1 颐 1,原因
主要为培养液中存在的少量 NO2 - 鄄N 在厌氧环境中
氧化为硝酸盐,产生的电子可能用于合成 CO2 [15] .
传统的厌氧氨氧化菌生长较缓慢,世代周期长达
11 ~ 12 d. aHD7 在 5%的投菌量下,10 d 内基本完
成对NO3 - 鄄N和 NH4 + 鄄N的降解,世代周期较短.
3摇 讨摇 摇 论
反硝化菌在硝酸盐还原酶(NAR)、亚硝酸盐还
原酶(NIR)的作用下将 NO3 -、NO2 -还原为 NO,并在
一氧化氮还原酶(NOR)的作用下生成 N2O,后进一
步通过氧化亚氮还原酶(NOS)转换为 N2 .由于 NAR
的诱导比 NIR 快[16],随着硝酸盐的降解,培养液中
常出现亚硝酸盐积累现象.陈朋等[17]从人工湿地分
离出 17 株反硝化菌,研究发现降解过程中均出现亚
硝酸盐积累,最高积累量达 140 mg·L-1 . 王有乐
等[18]从土壤中分离出一株反硝化菌 LD3,硝酸盐
(初始浓度为 140 mg·L-1)降解过程中亚硝酸盐最
大积累量达 54. 13 mg·L-1 .菌株 aHD7 降解硝酸盐
过程中亚硝酸盐积累量较少,第 2 天 NO2 - 鄄N 达到
最大量 7. 76 mg·L-1,3 d 后 NO2 - 鄄N 基本稳定在
1郾 8 mg·L-1 .该结果为后续开展厌氧氨氧化性研究
奠定了一定的基础.菌株降解硝态氮过程中,主要发
生同化性和异化性硝酸盐还原作用[19] .菌株 aHD7接
入后,培养液中 NO3 -鄄N迅速降低,第 3天,NO3 -鄄N由
276. 96 mg · L-1 降至 23郾 08 mg·L-1,去除率达
91郾 7% .期间菌株生长缓慢,培养液 OD 增加量小于
0郾 1,因此主要发生异化性硝酸盐还原,大部分 NO3 -
降解为 N2 或 N2O逸出,极少部分被微生物利用,构
成细胞成分.
碳源为微生物的生长提供重要的能源,并构成
微生物的细胞物质.在异养反硝化反应中,碳源同时
作为电子供体[20-21],是反硝化作用的重要影响因素
之一.不同的碳源因其结构和分子量不同,对反硝化
作用的影响程度也不尽相同[22] . 而 C / N 的高低则
反映出菌株对碳源的需求量. C / N 过低,碳源不足,
电子流供给不够,无法提供足够的能源供细胞生长;
C / N过高,则对菌体的生长产生一定的抑制作用.
aHD7 对乙醇、柠檬酸钠等易降解的小分子有机物
利用较好,C / N在 4 ~ 8 之间,C / N 的升高有利于反
0013 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
硝化反应的进行,碳源含量过高对菌株有一定的抑
制作用.王有乐等[18]发现 C / N 在 3 ~ 12 范围内,反
硝化菌 LD3 随着 C / N的增加,硝酸盐氮去除率依次
升高,C / N 为 12 时,硝酸盐氮去除率为 89. 5% . 相
比较而言,菌株 aHD7 在 C / N 为 8 时即基本实现对
NO3 - 鄄N的完全降解,所需碳量更低,且对碳的耐受
性更好,在 C / N 为 12 时,脱氮率仍高达 94. 1% . 硝
酸盐氮初始浓度低于 276. 95 mg·L-1时,脱氮率接
近 100% .对于高浓度硝酸盐,aHD7 亦表现出良好
的脱氮效果,与菌株 DN3[23]相比,脱氮率(硝酸盐氮
初始浓度 400 mg·L-1)增加了约 13% . pH 能影响
微生物酶的表达,并改变其活性. 在酸性条件下,
NOS受抑制,产物中以 N2O居多[24] . pH对 aHD7 反
硝化性能的影响试验表明,菌株 aHD7 适合于中性
偏碱性环境.
厌氧氨氧化反应以 NO2 -为电子受体,在 NIR的
作用下发生还原反应[25],这为反硝化菌体中厌氧氨
氧化的发生提供了可能途径. 反硝化菌 aHD7 的厌
氧氨氧化试验表明,该菌具有较强的厌氧氨氧化性
能,氨的平均利用率达 4. 56 mg·L-1·d-1,高于 D3
菌株的最大氨利用率 3. 34 mg·L-1·d-1 .相较于传
统厌氧氨氧化菌,菌株 aHD7 的世代时间有所缩短.
如何结合这一优点,将该菌应用于工程脱氮中,缩短
厌氧工艺运行时间,具有一定的现实意义. 因此,后
续试验将对该菌的厌氧氨氧化性作进一步研究.
4摇 结摇 论
从活性污泥中筛选出一株高效反硝化菌 aHD7,
30 益静置培养 3 d,其脱氮率可达 91. 7% ,且反应过
程中亚硝酸盐积累量较低. 显微镜观察显示该菌株
为革兰氏阴性杆菌,初步推断该菌株为门多萨假单
胞菌.菌株对乙醇、柠檬酸钠等易降解的小分子有机
物利用较好,以碳酸钠为碳源的培养液中生长较缓
慢. C / N为 6 ~ 8 和偏中性条件有利于反硝化反应.
当硝酸盐氮浓度臆276. 95 mg·L-1,脱氮率接近
100% ,而硝酸盐氮浓度高达 553. 59 mg·L-1时,脱
氮率可达 66. 8% ,且亚硝酸盐积累量甚微. 菌株
aHD7 具有较强的厌氧氨氧化性,平均氨利用率达
4. 56 mg·L-1·d-1 .
致谢摇 浙江省微生物研究所的郭红樱老师为本文试验菌株
的鉴定付出了辛勤劳动,在此深表感谢.
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作者简介 摇 褚淑祎,女,1981 年生,博士研究生,讲师. 主要
从事污染水体生态修复和环境生物技术研究. E鄄mail: chusy
@ zafu. edu. cn
责任编辑摇 肖摇 红
2013 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷