當(dāng)今經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的迅速發(fā)展在大幅改善居民生活質(zhì)量的同時(shí),也加大了工農(nóng)業(yè)和生活污水的排放量。污水中含有對(duì)人體健康有害的物質(zhì),對(duì)其進(jìn)行有效處理迫在眉睫。低溫條件下,常規(guī)污水生物處理技術(shù)由于中溫微生物自身的機(jī)制導(dǎo)致其生長(zhǎng)緩慢,影響污水排放的效率,很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,尋找低溫條件下的高效反硝化細(xì)菌對(duì)污水的高效處理與合格排放有著非常重要的作用。利用反硝化篩選培養(yǎng)基對(duì)26個(gè)站位的北極海洋沉積物進(jìn)行了反硝化細(xì)菌的富集、篩選與分離培養(yǎng),獲得了59株具有16S rRNA基因有效序列的菌株;基于16S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析表明,分離到的菌株分屬于3個(gè)門(mén)、4個(gè)綱、8個(gè)目、13個(gè)科、16個(gè)屬、23個(gè)種,其中γ-變形菌綱(γ-Proteobacteria)的菌株數(shù)量所占的比例最大(57.63%);有1株菌(CC2-DN-5)與模式菌株Halocynthiibacter arcticus PAMC 20958的最高序列相似性為96.44%,可能為潛在的新種。理化性質(zhì)分析結(jié)果表明,大部分分離到的菌株能利用阿拉伯糖和葡萄糖等多種碳源生長(zhǎng),并且能產(chǎn)硝酸鹽還原酶、α-葡萄糖苷酶和蛋白酶等多種胞外水解酶。代表性菌株的溫度和NaCl濃度生長(zhǎng)范圍的研究結(jié)果表明,大部分菌株生長(zhǎng)的溫度和NaCl濃度的范圍為0–30℃和0–6.0%,最適溫度為10℃或20℃,最適NaCl濃度為1.5%或4.5%。大多數(shù)代表性菌株既能在低溫下生長(zhǎng)良好,又對(duì)NaCl濃度具有廣泛的適應(yīng)能力,表明其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng),具有良好的應(yīng)用前景。從3株假單胞菌(Pseudomonas,P13-DN-7、E24-DN-52和C22-DN-54)和1株海桿菌(Marinobacter,P12-DN-1)中克隆到反硝化作用的關(guān)鍵酶亞硝酸還原酶基因(nirS),初步表明其為真正的反硝化細(xì)菌。綜合考慮菌株對(duì)溫度、NaCl濃度的耐受性以及反硝化篩選培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況,篩選出生長(zhǎng)較好的6株菌(Pseudoalteromonas sp.CC2-DN-6、Paracoccus sp.E24-DN-51、Pseudomonas sp.C22-DN-54、Vibrio sp.CC05-DN-57、Psychrobacter sp.B09-DN-60和Pseudoalteromonas sp.B10-DN-64)研究其在硝化培養(yǎng)基和反硝化培養(yǎng)基中的脫氮性能。研究結(jié)果表明,菌株C22-DN-54具有良好的脫氮效果;在硝化試驗(yàn)中,菌株C22-DN-54能在48 h內(nèi)將NH_4~+-N(初始濃度60 mg/L)的含量降低70%以上;反硝化試驗(yàn)中,該菌株在48 h內(nèi)對(duì)NO_3~?-N(初始濃度40 mg/L)的去除效果幾乎為100%。菌株Marinobacter sp.Arc7-DN-1能將NH_4~+或NO_3~?作為唯一氮源在低溫條件下生長(zhǎng);可在較寬的溫度(0–30℃)和NaCl濃度(1.5–9.0%)范圍下生長(zhǎng)。菌株Marinobacter sp.Arc7-DN-1的基因組為1條全長(zhǎng)4300456 bp(G+C含量,57.64mol%)的環(huán)形染色體,包含3811個(gè)編碼基因、50個(gè)tRNA和3個(gè)rRNA操縱子(16S-23S-5S rRNA)。KEGG分析結(jié)果顯示,菌株Marinobacter sp.Arc7-DN-1編碼43種與氮代謝相關(guān)的蛋白質(zhì),包括一條完整的反硝化途徑(硝酸鹽還原酶、亞硝酸鹽還原酶(NO形成)、NO還原酶和N_2O還原酶)、一條硝酸鹽還原途徑(硝酸鹽還原酶和亞硝酸鹽氧化還原酶)以及其他氮代謝相關(guān)酶,如硝酸酯單氧酶、谷氨酰胺合成酶等。選取脫氮能力較強(qiáng)的菌株E24-DN-51(Paracoccus sp.)和C22-DN-54(Pseudomonas sp.)構(gòu)建混合菌群,研究C/N、溫度和NaCl濃度對(duì)其去除效率的影響。研究結(jié)果表明,C/N為1–16時(shí),混合菌群的脫氮性能隨著碳氮比的增高而增強(qiáng)。C/N為7–16時(shí),去除效果較好,96 h內(nèi)對(duì)NH_4~+-N和NO_3~?-N的去除率均達(dá)到100%,C/N=16時(shí)去除效果最好。在5–25℃時(shí),菌群的去除效率隨著溫度的升高而逐步增大。在10–25℃時(shí),96 h內(nèi)菌群能完全去除氨氮和硝態(tài)氮,COD去除效率也接近100%。在NaCl濃度為0–4.5%時(shí),菌群去除效果較好,NaCl濃度為1.5%時(shí)去除效果最好。本研究將為我國(guó)低溫污水的生物處理提供新的菌種資源,為實(shí)踐中污水的低溫生物處理打下一定的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：X703;X172
【部分圖文】：

北極低溫反硝化細(xì)菌的多樣性與脫氮能力分析定菌株多樣性；選擇代表性菌株進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定，以期為篩選出高效菌株應(yīng)用于低溫污水處理提供菌種資源和基礎(chǔ)資料。2.2 材料與方法2.2.1 樣品來(lái)源與培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)所用的樣品是 2016 年 7–9 月由中國(guó)第七次科學(xué)考察隊(duì)采集的北極海洋沉積物，樣品采集站位分布圖如圖 2-1 所示，共有 26 個(gè)站位，置于 4 ℃保存。

、R11、R20 和 P23 這 7 個(gè)站位均只分離得到菌株 1 株。不同的站位分離硝化的數(shù)量有所差異，說(shuō)明站位所在的經(jīng)緯度和水的深度可能會(huì)對(duì)菌株況造成影響。不同站位的海洋沉積物樣品中微生物的數(shù)量因環(huán)境的不同異，說(shuō)明了微生物具有多樣性。根據(jù)菌株的 16S rRNA 基因序列，在 NCBI 與相似性最高的模式菌株ST 比對(duì)分析（詳見(jiàn)附錄）。分析結(jié)果顯示，58 株菌株與模式菌株 16S 的序列最高相似性超過(guò) 97%，相似性低于 97%的菌株只有 1 株（CC2-DN為潛在的新種。根據(jù) 16S rRNA 分子鑒定結(jié)果得出，59 株菌分屬于變形roteobacteria）、放線菌門(mén)（Actinobacteria）、厚壁菌門(mén)（Firmicutes），；分屬于 -變形菌綱（ -Proteobacteria）、 -變形菌綱（ -Proteobacter菌綱（Actinobacteria_c）和芽孢桿菌綱（Bacilli），共 4 個(gè)綱；屬于 （ -Proteobacteria）的菌株的數(shù)量最多，為 34 株，占分離菌株總數(shù)的 57.6 -變形菌綱（ -Proteobacteria）、放線菌綱（Actinobacteria_c）的菌株 15 和 9，分別占菌株總數(shù)的 25.42%和 15.25%。僅有一株菌屬于芽孢桿acilli），占菌株總數(shù)的 1.7%（圖 2-2）。

16括號(hào)（）中數(shù)字代表歸屬于該種的菌株數(shù)The number in bracket represents the number of strains belonging to the species圖 2-3 北極海洋沉積物中反硝化細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig. 2-3 Neighbor–Joining tree showing the phylogenetic relationship of denitrifying bacteriaisolated from Arctic Ocean sediments2.3.3 理化性質(zhì)分析（1）菌株的 API 20 NE 分析結(jié)果用非苛養(yǎng)非腸道革蘭氏陰性桿菌鑒定試劑盒API NE20對(duì)19株代表性種屬的菌株進(jìn)行了生理生化指標(biāo)測(cè)定（表 2-3 和圖 2-4）。結(jié)果表明，這些菌株具有利用各種碳源生長(zhǎng)的能力，并且可以產(chǎn)各種胞外水解酶。對(duì)硝酸鹽具有還原作用的菌
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐婧;肖亞男;屈姍姍;傅金祥;孫藝齊;吳瑞;高慧;;一株耐鹽好氧反硝化細(xì)菌的分離鑒定及其脫氮特性[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2014年12期

2 王楨;李陽(yáng);車(chē)帥;林學(xué)政;;北極海洋沉積物中可培養(yǎng)細(xì)菌及其多樣性分析[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2014年10期

3 張榮秋;董純明;盛華芳;白秀花;矯立萍;劉金祿;汪衛(wèi)國(guó);周宏偉;邵宗澤;;白令海和楚科奇海表層沉積物中多環(huán)芳烴降解微生物多樣性[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2014年04期

4 趙丹;于德爽;李津;汪曉晨;;菌株ZD8的分離鑒定及其異養(yǎng)硝化和缺氧/好氧反硝化特性研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2013年11期

5 郭巖;周雪媚;楊茂華;李玉光;楊德慧;周威;邢建民;;高效嗜堿好氧反硝化細(xì)菌的篩選及其脫硝特性[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2013年04期

6 韓永和;章文賢;莊志剛;周志華;許旭萍;李敏;;耐鹽好氧反硝化菌A-13菌株的分離鑒定及其反硝化特性[J];微生物學(xué)報(bào);2013年01期

7 王建寧;董純明;賴(lài)其良;林龍山;邵宗澤;;北極表層海水中氯代十六烷降解菌的多樣性[J];微生物學(xué)報(bào);2012年08期

8 郭勁松;楊琳;陳猷鵬;方芳;唐金晶;;三維電極生物膜反應(yīng)器全程自養(yǎng)脫氮的啟動(dòng)研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

9 孫雪梅;李秋芬;張艷;劉淮德;趙俊;曲克明;;一株海水異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌系統(tǒng)發(fā)育及脫氮特性[J];微生物學(xué)報(bào);2012年06期

10 辛玉峰;曲曉華;袁夢(mèng)冬;荊延德;;一株異養(yǎng)硝化-反硝化不動(dòng)桿菌的分離鑒定及脫氮活性[J];微生物學(xué)報(bào);2011年12期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 吳占東;極地微生物中脫氮菌篩選與脫氮性能的研究[D];青島大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2858126