高氮污染河流顆粒附著氨氧化菌的富集培養(yǎng)及影響因素研究.pdf

1、平原河網(wǎng)地區(qū)普遍存在嚴(yán)重的氮污染，其中河流的氨氮污染問題尤為突出，如何控制及去除河流中的氮是一個(gè)亟待解決的問題。氮代謝菌（包括古菌等）在氨氧化等氮代謝過程中起著至關(guān)重要的作用。然而，過去由于研究手段的限制，對(duì)不同氮代謝菌的許多作用機(jī)制并沒有清晰的認(rèn)識(shí)。隨著現(xiàn)代分子學(xué)生物學(xué)技術(shù)、培養(yǎng)方法等的不斷發(fā)展，為相應(yīng)功能菌群的研究提供了新的手段。因此，對(duì)高氮污染河流中氮代謝功能菌進(jìn)行研究，不僅必要，也是可行的，而其相應(yīng)的研究結(jié)果可為平原河網(wǎng)地區(qū)水體

2、氮污染的控制、修復(fù)及管理提供技術(shù)支撐。本文對(duì)野外高氮污染河流枯水季和豐水季顆粒附著態(tài)氨氧化細(xì)菌(AOA)和氨氧化古菌(AOB)的氨氧化速率進(jìn)行了系統(tǒng)的研究；探究了最適宜顆粒附著態(tài)氨氧化微生物富集的培養(yǎng)基，并通過分子生物學(xué)分析的方法獲得所培養(yǎng)的顆粒附著態(tài)氨氧化細(xì)菌和氨氧化古菌的相對(duì)豐度；通過設(shè)計(jì)不同的氨氧化古菌和細(xì)菌的保存方式并對(duì)其復(fù)蘇，探究適宜顆粒附著態(tài)氨氧化細(xì)菌和古菌的保存方法；通過富集培養(yǎng)的顆粒附著氨氧化細(xì)菌在不同條件下（NH4+、

3、溶解氧、蛋白胨、葡萄糖、pH）下氨氧化率的變化，探究不同環(huán)境因子對(duì)氨氧化菌富集培養(yǎng)物氨氧化作用的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在高氮污染水體中，豐水季氨氧化速率要顯著高于枯水季氨氧化速率，并且顆粒態(tài)氨氧化潛力比浮游態(tài)氨氧化潛力高。⑵探明了適宜顆粒附著態(tài)氨氧化微生物富集的培養(yǎng)基，并通過分子生物學(xué)分析方法獲得所培養(yǎng)的顆粒附著態(tài)氨氧化菌培養(yǎng)物的相對(duì)豐度。⑶設(shè)計(jì)了三個(gè)不同氨氧化微生物的培養(yǎng)基，通過連續(xù)檢測(cè)銨態(tài)氮的濃度變化來判斷各培養(yǎng)基

4、的富集效果以及培養(yǎng)基中氨氧化微生物的活性，通過三個(gè)月的培養(yǎng)，對(duì)比不同培養(yǎng)基對(duì)氨氮的消耗速率，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)氨氮實(shí)際濃度培養(yǎng)基更適合氨氧化細(xì)菌和古菌的培養(yǎng)，后期所進(jìn)行的復(fù)蘇實(shí)驗(yàn)以及影響因子實(shí)驗(yàn)采用的也是國(guó)內(nèi)氨氮實(shí)際濃度培養(yǎng)基，為了進(jìn)一步了解所培養(yǎng)的氨氧化古菌和氨氧化細(xì)菌的相對(duì)豐度，采用分子生物學(xué)分析的方法，從結(jié)果可以看出，已知的AOA和AOB所占的百分比并不是很高，但是其中未分類的均占有較高的比例，從培養(yǎng)中氨氧化微生物的較高的氨氮消耗率來看，很

5、有可能未分類的中含有未分類的氨氧化古菌和細(xì)菌。⑷探明了顆粒附著態(tài)氨氧化細(xì)菌和氨氧化古菌在-20℃加甘油的條件下保存下復(fù)蘇效果最佳。⑸通過連續(xù)檢測(cè)氨氮的濃度，對(duì)于氨氧化古菌，在低氨氮濃度下，氨氧化古菌的活性與氨氧化效率都較高。AOB相比AOA對(duì)氨氮更大的適宜范圍，氨氧化古菌對(duì)高濃度的氨氮濃度更為敏感。通過研究氨氧化細(xì)菌對(duì)溶解氧濃度的響應(yīng)發(fā)現(xiàn)，在飽和溶解氧的處理下，氨氧化率最高，其次是好氧試驗(yàn)組，缺氧試驗(yàn)組，而厭氧試驗(yàn)組的氨氧化率均最低，可

6、能因?yàn)榘毖趸?xì)菌對(duì)特定水平的溶解氧存在偏好型而迅速生長(zhǎng)，而在厭氧水平下生長(zhǎng)受到限制。通過研究氨氧化細(xì)菌對(duì)葡萄糖濃度的響應(yīng)可知，高濃度的葡萄糖含量有利于氨氧化細(xì)菌的活性，在葡萄糖濃度為100 mg/L時(shí)，氨氧化率要高于其他組，表明在一定范圍內(nèi)，氨氧化細(xì)菌的活性與葡萄糖濃度呈正比關(guān)系。設(shè)置不同的pH值，研究pH值對(duì)氨氧化細(xì)菌的影響，通過圖可知，pH值為8時(shí)氨氧化率最高，氨氧化細(xì)菌活性最高，而pH值為6時(shí)，氨氧化率最低，氨氧化細(xì)菌活性最低，此