環(huán)境硝化細菌熒光原位雜交檢測方法的建立及其應用.pdf

1、湖泊富營養(yǎng)化已是世界各國急需解決的水環(huán)境問題，氮是引起湖泊富營養(yǎng)化的罪魁禍首之一。在污水氮凈化技術中，生物脫氮技術因經(jīng)濟有效而被認為是最有前途的脫氮方法。在生物脫氮過程中硝化細菌是主要的執(zhí)行者。然而由于傳統(tǒng)硝化細菌培養(yǎng)技術的限制，使生物脫氮過程中硝化細菌的監(jiān)測十分困難。隨著分子生物學技術的發(fā)展和應用，有效提高了環(huán)境微生物的監(jiān)測水平，其中熒光原位雜交技術以其快速、準確等特點成為環(huán)境微生物檢測中具有應用優(yōu)勢的技術之一。 本研究通過構

2、建、并優(yōu)化熒光原位雜交(FISH)技術，定量檢測環(huán)境樣品中硝化細菌，并應用該技術觀察了多種生物脫氮工藝(滴濾池、跌水接觸氧化池、潛流人工濕地、水生植物濾床)以及菌-藻共生系統(tǒng)中總細菌、亞硝酸細菌、硝酸細菌時空分布生物量變化特點，初步探討了在多種環(huán)境樣本中應用熒光原位雜交(FISH)技術監(jiān)測硝化細菌變化的可行性及應用價值。 初步研究結(jié)果如下： 1.通過正交實驗優(yōu)化了FISH技術檢測環(huán)境總細菌、亞硝酸細菌、硝酸細菌等微生物的

3、實驗條件。FISH技術檢測環(huán)境硝化細菌優(yōu)化條件包括：樣品預處理條件：熱固定2小時，脫水3分鐘；亞硝酸細菌雜交條件：雜交溫度46°C，雜交時間3小時，洗脫液中NaCI濃度60mmol/L；硝酸細菌雜交條件：雜交溫度46°C，雜交時間5小時，洗脫液中NaCI濃度60mmol/L。細菌總數(shù)雜交條件：溫度60°C，雜交時間3小時，NaCl濃度10mmol/L。 2.應用FISH技術定量檢測滴濾池生物膜硝化細菌，結(jié)果顯示硝化細菌的時空分布

4、為：滴濾池中部的硝化細菌生物量高于上部、下部；秋季總細菌、硝化細菌生物量高于夏、冬季節(jié)。滴濾池生物膜微生物與脫氮關系研究結(jié)果表明：生物膜細菌總量及硝化細菌生物量與TN去除率呈正相關。 3.對跌水接觸氧化池生物膜的硝化細菌檢測結(jié)果如下：第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級池的硝酸細菌數(shù)量相對較多，尤其是第Ⅲ級池最多，該裝置的主要反應區(qū)為第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，第Ⅲ級池起核心作用。秋季總細菌、硝化細菌生物量高于夏、冬季節(jié)。跌水接觸氧化池生物膜硝酸細菌數(shù)量、亞硝酸

5、細菌數(shù)量及生物膜細菌總數(shù)量分別與TN去除率和NH3-N去除率相關。 4.潛流人工濕地、水生植物濾床中硝化細菌的分布特點顯示：潛流人工濕地的水生植物根系硝酸細菌、亞硝酸細菌、總細菌生物量沿著水流的方向逐漸減少，其中第二級人工濕地植物根系中硝酸細菌、亞硝酸細菌、總細菌生物量較高；細砂層硝酸細菌、亞硝酸細菌、總細菌生物量要明顯少于碎石層。水生植物濾床植物根系硝化細菌生物量時空變化結(jié)果表明：秋季總細菌、硝化細菌的數(shù)量高，在第二、三級微生

6、物生物量較高：人工濕地最大特點為亞硝酸細菌與硝酸細菌比值較高。 5.菌-藻固化系統(tǒng)中硝化細菌檢測結(jié)果表明：在菌-藻固化系統(tǒng)中，不同藻類以及菌藻不同比值均影響固化系統(tǒng)中硝化細菌、藻生物量變化。小球藻和硝化細菌比值為1∶25的固化系統(tǒng)中，菌藻增幅量低于比值為1∶10的固化系統(tǒng)；而在斜生柵藻和硝化細菌比值為1∶25的固化系統(tǒng)中，菌藻增幅量高于比值為1∶10的固化系統(tǒng)。菌-藻固化系統(tǒng)中菌藻含量變化與其除氮效率相吻合。 綜上所述，