好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri XL-2的脫氮性能及其關(guān)鍵酶功能基因研究.pdf

1、我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展長(zhǎng)期采用粗放型模式，給環(huán)境帶來(lái)了很大的危害，其中水環(huán)境的氮素污染尤為嚴(yán)重。傳統(tǒng)生物脫氮理論認(rèn)為硝化過(guò)程是在好氧條件下進(jìn)行，反硝化過(guò)程只能在厭氧或缺氧的條件下進(jìn)行，存在諸多弊端。好氧反硝化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使得硝化和反硝化可以同時(shí)在一個(gè)具有好氧條件的反應(yīng)器內(nèi)完成，較傳統(tǒng)生物脫氮工藝更為高效、快捷。本文以一株具有好氧反硝化功能的脫氮細(xì)菌XL-2為研究對(duì)象，考察菌株在高濃度NO3--N下的好氧反硝化性能；研究不同環(huán)境因素對(duì)其好氧反硝化作

2、用的影響；采用分子生物學(xué)及生物信息學(xué)對(duì)菌株XL-2脫氮關(guān)鍵酶進(jìn)行了一定研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從傳統(tǒng)脫氮工藝曝氣池的活性污泥中篩選得到一株對(duì)NO3--N和TN去除率均很高的菌株XL-2。該菌株為直或稍彎的桿狀菌，細(xì)菌大小為0.45×（1.2-2.3）μm。成熟的菌落呈淺黃綠色，邊緣不規(guī)則，表面有褶皺、濕潤(rùn)、半透明。經(jīng)過(guò)16S rDNA基因測(cè)序，確定菌株 XL-2屬于 Pseudomonas stutzeri（施氏假單胞菌

3、）菌屬，并命名為Pseudomonas stutzeri XL-2。⑵菌株XL-2在100mg/L的NO3--N培養(yǎng)液中以30℃、120 rpm的條件連續(xù)培養(yǎng)72 h后對(duì)NO3--N和TN去除率分別為98.8％和87.6%，中間產(chǎn)物NO2--N、NH4+-N沒(méi)有明顯積累。對(duì)36 h時(shí)菌株XL-2脫氮過(guò)程的氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出的N2O-N含量為0.501 mg，N2含量為2.519 mg。對(duì)36 h的NO3--N培養(yǎng)液進(jìn)行氮平衡計(jì)算，

4、結(jié)果表明菌株脫氮過(guò)程主要是把NO3--N轉(zhuǎn)化成氣態(tài)產(chǎn)物N2排出，表明菌株XL-2具有很好的好氧反硝化脫氮能力。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明菌株對(duì)300 mg/L的 NO3--N有較好的去除作用，當(dāng)NO3--N濃度提高到500 mg/L時(shí)，菌株XL-2的生長(zhǎng)和脫氮受到嚴(yán)重的抑制。⑶不同環(huán)境因素對(duì)菌株XL-2好氧反硝化作用影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：C/N范圍為8～15；溫度范圍為30～35℃；搖床轉(zhuǎn)速范圍為120～150 rpm時(shí)，菌株XL-2生長(zhǎng)情況良好，

5、對(duì)NO3--N和TN的去除率都比較高，同時(shí)中間產(chǎn)物NO2--N及NH4+-N均無(wú)明顯積累。微量元素（Mg2+，Mn2+， BO33-，Zn2+，F(xiàn)e2+，Ca2+）對(duì)菌株XL-2的生長(zhǎng)和反硝化作用的影響實(shí)驗(yàn)表明，Mg2+對(duì)菌株的生長(zhǎng)以及脫氮的貢獻(xiàn)最大，影響作用也最明顯，其次是 Fe2+。Ca2+、BO33-、Zn2+、Mn2+對(duì)菌株 XL-2的生長(zhǎng)和脫氮沒(méi)有太大的影響。⑷菌株XL-2好氧反硝化脫氮關(guān)鍵酶基因PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)表明菌株XL-2