饮用水生物滤池中亚硝酸盐氧化细菌的生长规律

饮用水生物滤池工艺中亚硝酸盐氧化细菌的生长状况可以作为反应器挂膜是否成功的标志 ,其生长具有明显的阶段性 ,在经历了延迟期和对数期之后进入稳定期 ,由于氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌在生态学上存在以后者为受利方的偏利互生关系 ,延迟期后期与氨氧化细菌的对数期生长相对应 ,表现为表观去除率的“对数下降”期 .亚硝酸盐氧化细菌对数期生长的时间在 1mo左右 ;低温可以使其长期处于延迟期 .图 7表 3参

一株异养型亚硝酸盐氧化细菌的分离及其降解特性的研究

以亚硝酸盐和琥珀酸钠作为惟一氮、碳源从活性污泥中筛选分离一株能够高效氧化亚硝酸盐的硝化菌株,并对其形态学、生理生化及16S rDNA同源性进行分析,在此基础上研究pH、温度、转速、初始亚硝基氮的浓度以及盐浓度对其氧化亚硝酸盐的影响。结果显示,在好氧条件下,该菌株能在12 h内将356.004 mg/L亚硝酸盐降解99.53%。根据形态学特征、生理生化特性以及16S rRNA同源性分析,初步将该菌株鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),并将其命名为LYS-86。该菌株氧化亚硝酸盐的最适pH8.0-10.0,温度30℃,转速180 r/min,盐浓度1 g/L。当培养基中初始亚硝酸盐浓度为0.5 g/L时,菌株LYS-86的硝化活性最高,随着培养基中初始亚硝基氮浓度的不断提高,菌株LYS-86的硝化活性会不断下降。本研究利用硝化细菌选择性培养基从活性污泥中筛选到了一株异养型亚硝酸氧化菌菌株,该菌株具有高效的硝化活性,为今后该菌株的实际应用及理论研究奠定了基础。

高硝化活性亚硝酸盐氧化细菌的培养和应用研究

针对本实验室筛选得到的一株亚硝酸盐氧化细菌（nitrite—oxidizing bacteria），研究了在28℃～30℃、摇床转速为110r／min时．pH、氮源、碳源、NaCl、有机物对菌体生长的影响。结果表明，培养基pH8．0～8．5、NaNO2含量4，500mg／L、Na2CO3含量1．5g／L、NaCl含量0～0．5％、葡萄糖含量0～0．1％时，亚硝酸盐氧化细菌生长良好，培养9d时，细菌浓度可达4．6×10^9MPN／mL，且培养基中的NO2^--N能全部被硝化为NO3^--N。培养基中NaCl含量大于0．5％、葡萄糖含量大于0．1％时，亚硝酸盐氧化细菌对氮源的利用受到抑制。亚硝酸盐氧化细菌降解淡水养殖池塘中的NO2^--N试验表明，在水温25℃、pH8．6的池塘中，NO2^--N从菌体投放后的第3d开始下降，18d后NO2^--N由1．47mol／L下降至0．49mol／L。

硝化细菌中亚硝酸盐氧化还原酶的研究进展

亚硝酸盐氧化还原酶(nitrite oxidoreductase,NXR)是硝化细菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的关键酶,广泛存在于亚硝酸盐氧化菌中。由于它是可溶性的膜内酶,其催化机理与膜内电子传递密切联系,给它的研究带来了一定的困难。本文综述了多年来国内外研究者从不同方面对NXR研究的成果,详细论述了NXR的组成结构、工作机理以及不同因子对其活性的影响,总结了近几年应用于研究NXR的新方法,并展望了对NXR研究的发展方向及其意义。

亚硝酸盐氧化细菌固定化方法的优化研究

对亚硝酸盐氧化细菌的包埋固定化及其应用进行了研究。选用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)混合物作为包埋载体,试验发现混合载体中聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)的含量、包埋菌液浓度和交联时间对固定化效果有重要影响。利用正交试验对这4个因素进行优化,得到最佳包埋条件为:聚乙烯醇8%、海藻酸钠1%、包埋菌液浓度26g/L、固定化小球交联时间16h。对影响固定化菌降解亚硝酸盐氮的因素进行了研究,发现固定化菌的适宜降解条件为:温度30℃、pH7.0及DO≥2.0mg/L。将固定化菌用于养殖水亚硝酸盐氮降解,10d内将亚硝酸盐氮从1.210mg/L降至0.041mg/L,具有稳定、持续降解的特点。

设施连作枯萎病黄瓜根际亚硝酸盐氧化细菌群落特征

集约化设施黄瓜连作导致枯萎病高发,但根际功能微生物在其中扮演的角色尚不十分清楚。本研究以设施连作黄瓜为供试对象,通过采集枯萎病植株和健康植株根际土壤样品,采用实时荧光定量PCR和高通量扩增子测序技术,分析病株和健株根际间两种亚硝酸盐氧化微生物——硝化杆菌(Nitrobacter)和硝化螺菌(Nitrospira)丰度和群落多样性及结构差异。结果表明:病株根际亚硝态氮含量和Nitrospira丰度与健株无差异,但亚硝酸盐氧化潜势和Nitrobacter丰度更高(P<0.05)。Nitrobacter和Nitrospira群落多样性在病株和健株根际间均无显著差异,但群落结构显著不同。具体来看,病株根际Nitrobacter Cluster 6、Nitrobacter Cluster 5和Namibia soil Cluster 1平均相对丰度显著高于健株(P<0.05),但Nitrobacter Cluster 2b和Nitrospira lineageⅡ平均相对丰度低于健株。亚硝酸盐氧化潜势与Nitrobacter丰度和Nitrobacter Cluster 6平均相对丰度均显著正相关(P<0.05)。冗余分析表明,亚硝态氮含量是影响Nitrobacter和Nitrospira群落结构最重要的土壤理化因子。本研究表明,设施连作黄瓜枯萎病的发生导致了植株根际亚硝酸盐氧化细菌群落结构变化,功能微生物群落及其活性的恢复应是设施连作病害土壤改良的重要方面。

不同C/N值下亚硝酸盐氧化菌和异养菌混合体系的微生物多样性(英文)

采用PCR-RFLP技术研究了不同C/N比下亚硝酸盐氧化菌及异养菌混合体系的微生物多样性,并探讨了微生物菌群结构与其功能(硝化性能)的关系.C/N=0时,混合体系主要由自养菌和寡营养菌(85.1%)组成,包括亚硝酸盐氧化菌(NOB)、拟杆菌门、α-变形菌纲、浮霉菌门和绿色非硫细菌中的一些菌株.C/N=0.44时,混合体系中的自养菌减少,异养菌(主要是γ-变形菌纲的成员)大量出现.C/N=8.82时,γ-变形菌纲的菌株尤其是反硝化菌Pseudomonassp.占主导(93.8%).与此同时,随着C/N升高,该混合体系的硝化性能也由专一的亚硝酸盐氧化过程转变为同时硝化反硝化过程.微生物菌群结构的转变较好地解释了其硝化性能的改变.本研究揭示了微生物菌群结构与其功能的内在联系,同时表明PCR-RFLP技术与化学分析相结合是研究微生物菌群结构与功能的有力工具.

微生物制剂对水体中亚硝酸盐降解的研究

枯草芽孢杆菌是一类需氧非致病菌，能快速分解水体中的残饵及粪便等有机物，也可以促进硝酸盐或亚硝酸盐的氧化作用，从而净化水质。硝化细菌能吸收利用水中高浓度的亚硝酸盐，将其转化为硝酸盐等无害物质。我们将具有较强的亚硝酸盐降解能力的枯草芽孢杆菌和硝化细菌经发酵培养后制备成一种用于降解亚硝酸盐的微生物复合制剂－亚硝消。本文具体介绍在高邮张轩、三垛的罗氏沼虾养殖池塘及四大家鱼养殖中进行试验的过程和结果。

亚硝酸盐在水中的危害与防治

养殖鱼类排泄到水中的氨转化为亚硝酸，亚硝酸可由硝化细菌的作用进一步氧化变成硝酸而被水生植物利用。还可以通过反硝化而生成氮气。亚硝酸盐是氨转化为硝酸盐过程中的中间产物，在这一过程中，一旦硝化过程受阻，亚硝酸盐就会在水体内积累。一旦超过致死浓度将会导致鱼类大批死亡。

n-damo细菌在不同生态环境中的遗传多样性和潜在功能研究

反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)是自然环境中减少甲烷排放的关键过程。近年来研究发现,亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-damo)细菌在湖泊、河流、稻田和生物反应器等环境中表现出不同的分布特征和群落格局。然而,以往的环境调研主要集中在单一生态环境或样本类型,使得n-damo细菌在全球生态格局中的总体作用和分布特征仍然存在一定的未知。此外,在描述不同生态环境中n-damo细菌多样性时,16S rRNA和pmoA基因之间的具体区别或偏好性尚不清楚。因此,为了填补这一研究空白,基于n-damo细菌的两个关键基因,即16S rRNA和pmo A,通过生物信息学分析来评估不同生态系统中n-damo细菌的多样性特征。研究发现,16Sr RNA和pmoA基因所揭示的n-damo细菌遗传多样性和潜在功能存在差异。保守性更高的16S r RNA基因在湿地环境中多样性最高,而在人工富集环境中多样性最低。pmo A基因则在淡水环境中表现出最高的多样性,但也同样在人工富集环境中表现出最低的多样性。热图和韦恩图显示,淡水环境和湿地环境中n-damo细菌的相似性最高,但人工富集和咸水环境下的n-damo细菌与其他环境差异显著。此外,系统发育分析显示,16S rRNA与pmoA基因具有不同的同源模式,16S r RNA因其保守性而具有较高的同源性,而pmo A基因则表现出更多的簇族分化。这些结果为了解DAMO微生物对不同生态系统中甲烷减排和碳氮生物地球化学循环的贡献提供了重要见解。此外,未来n-damo细菌的环境调研工作应同时分析16S rRNA和pmo A基因,从而对n-damo细菌的分布和功能进行更加科学地综合评价。

氨氧化细菌富集培养的实验研究

建立了一种氨氧化细菌的富集培养方法。采用该技术培养30 d,氨氧化细菌能够富集达到90%的亚硝酸盐累积率。同时进行了扩大规模的实验,结果也验证了该技术的可行性,为短程硝化—反硝化的实际应用提供了依据。

MUCT工艺处理实际生活污水实现亚硝酸型硝化

采用MUCT工艺处理低C/N比实际城市生活污水,研究在连续流工艺中实现亚硝酸型硝化的调控措施。试验在常温下共进行了121d,结果表明:经过87d的启动期,最终在水力停留时间(HRT)8h,溶解氧浓度(DO)0.3～0.5mg.L-1,污泥回流比80%,缺氧回流比120%,硝化液回流比300%的条件下,成功启动了短程硝化,并稳定维持了35d。短程硝化期间,好氧区亚硝酸盐积累率平均62%,最高达到80%;氨氮去除率65%,最高达87%。短程硝化影响因素的分析表明:pH值,游离氨(FA),游离亚硝酸(FNA)对本试验短程硝化无影响;温度和污泥停留时间(SRT)影响较小;HRT和DO是短程硝化实现的控制因素。荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)试验结果表明:当系统由全程硝化状态转为短程硝化状态后,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的比例明显提高,最高达到9.3%;亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidi-zing bacteria,NOB)以Nitrospira为主,其所占比例明显下降。

亚硝酸盐氧化细菌的生态位以及对海洋环境变化的响应机制

硝酸盐是海洋微生物可利用氮的主要形式,也是限制表层海洋生物生产力的主要营养物质,海洋中的硝酸盐主要由氨和亚硝酸盐的氧化产生。探索亚硝酸盐氧化细菌在海洋生态系统中的生态位以及对环境变化的响应机制,对认识微生物参与的氮循环具有十分重要的意义。本文综述了海洋亚硝酸盐氧化细菌的研究进程及其主要种类,并总结了其主要的生理生态学特征,指出微生物在海洋生态系统变迁中所衍生出的适应对策。基于当前的研究现状,展望亚硝酸盐氧化细菌未来的研究方向,以期更好地了解海洋中亚硝酸盐的氧化过程,为进一步认识氮在生物地球化学中的循环奠定基础。

短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨

为维持短程硝化稳定,保证亚硝酸盐高效积累,需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数,以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为,Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低,对O_2,NO_2^-底物亲和性较好,适宜生长于低浓度环境中,是A^2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属;Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中,NOB主要处于污泥内部,由于缺乏O_2,NO_2^-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数,认为NOB的抑制策略包括:在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度;在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制;在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH_4^+-N,并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外,利用"饱食饥饿"效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化,保证短程硝化稳定运行。

重金属和抗生素胁迫对亚硝酸盐氧化菌及硝化菌群活性的影响

重金属和抗生素广泛存在工业废水、养殖水体中,对硝化细菌活性有不同程度的影响。为研究重金属和抗生素胁迫对亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)及硝化菌群活性的影响,采集珠江水样富集硝化菌群并分离纯化NOB,研究了不同浓度重金属离子(Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Mn^(2+)、Cr^(6+))和抗生素(卡那霉素、氨苄青霉素、链霉素、盐酸四环素)对NOB亚硝酸盐氧化活性的影响,揭示了不同重金属和抗生素胁迫对NOB及硝化菌群富集物活性的影响。结果表明:第15代富集培养的硝化菌群中Nitrosomonas丰度由0.11%升高至10.04%,Nitrobacter丰度由0.014%上升到2.104%;经鉴定,分离纯化的NOB菌株与Nitrobacter winogradskyi相似性为99.58%;NOB的亚硝酸盐氧化活性随重金属离子、抗生素浓度升高而下降;在初始NOB量相等情况下,与NOB组相比,硝化菌群富集物实验组在重金属或抗生素胁迫下,亚硝酸盐氧化速率更快,稳定性更高,对重金属和抗生素的抗逆性更强,对于处理含氮废水的实际应用潜力更大。该研究结果可为NOB的研究和在工业、养殖业水体净化的开发应用提供参考。

高温冲击对亚硝酸盐氧化过程中微生物菌群结构影响

为了进一步了解在亚硝酸盐氧化过程中,高温冲击对活性污泥微生物菌群结构的影响,本研究中,以在不同NO-2-N浓度条件下富集的硝化活性污泥为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术分析方法,通过改变环境温度考察活性污泥微生物菌群丰度变化及结构特征.高通量测序分析结果表明:25℃时易于微生物生长,系统活性污泥微生物菌群多样性最丰富.随着高温冲击试验进行,系统内菌群丰富度、均匀度和多样性呈下降趋势.此外,分析发现本系统主要硝化功能菌为Nitrospirae的Nitrospira,更适宜在35℃生长.且高温冲击试验同样引起了活性污泥中非硝化功能微生物(Bacteroidetes、Chloroflexi、Halomonas和Pseudomonas等)的菌群结构差异.试验结果可为高温冲击条件下亚硝酸盐氧化过程中微生物菌群分布特点的研究提供部分理论参考,并为相关高温冲击试验给予部分借鉴.

同步半硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥工艺在低氨氮污水脱氮的应用

为了检验同步半硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥工艺（simultaneous partial nitritation/Anammox with granularsludge,SPNAGS）对低氨氮污水的生物脱氮效果,开展了长期的小试试验研究.结果显示,在污水氨氮浓度从200mg/L降到20～50 mg/L时,系统中的颗粒污泥发生解体,难以保持颗粒状,且污泥颜色由原来的红棕色变为灰黄色,系统仍然保持很高的氨氮去除率（〉95%）,但总氮的去除率却逐渐降低,最后仅有20%左右,约80%的氨氮转化为硝酸盐.因此,本研究进一步证明了该工艺在应用于低氨氮浓度污水生物脱氮时,系统内亚硝酸盐氧化细菌（nitrite-oxidizing bacteria,NOB）的控制既是关键,也是挑战.

对BAF预处理低温水源水系统中硝化细菌的识别

生物处理工艺是解决水源水氨氮污染问题的主要途径,但其功能菌属硝化细菌在工艺系统中受诸多因素影响,尤其在低温期生物活性下降,因此识别适应低温水环境的硝化细菌,有利于为其构筑最适生长环境,进而提升工艺降解氨氮的效果。以前期构建的悬浮填料-沸石曝气生物滤池为基础,研究了经长期低温驯化后,适应低温水环境的菌种及其演替。研究表明,对曝气生物滤池系统中的硝化细菌按属、种进行分类,主要的氨氧化细菌菌属是Nitrosomonas,优势菌种为Nitrosomonas uncultured ammonia-oxidizing bacterium。就亚硝酸盐氧化细菌而言,主要的菌属为Nitrospiraceae Nitrospira和Candidatus Nitrotoga,其中Nitrospiraceae Nitrospira为硝化系统中常见菌属,Candidatus Nitrotoga是新型的、可以功能性替代Nitrospira的菌属,更适在低温环境下生长;进一步将硝化细菌按种进行分类发现,系统中亚硝酸盐氧化细菌的优势菌种为Nitrospiraunculturedbacterium、Nitrospira uncultured soil bacterium、Nitrospira sp.、Candidatus Nitrospira defluvii和Candidatus Nitrotoga uncultured bacterium。

实时荧光定量PCR法对温度变化下不同工艺硝化细菌丰度的影响

以氧化沟和AAO两个不同工艺污水处理系统曝气池的活性污泥样品为试验对象,建立实时荧光定量PCR法对作用于硝化反应的氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌进行快速定量检测,研究温度降低对不同工艺曝气池中氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌数量及种类的影响.研究表明:不同水厂微生物群落存在差异,AOB丰度比NOB丰度低一个数量级;随着温度的降低,氧化沟工艺中AOB、硝化螺菌属(Nitrospira)含量逐渐升高,硝化杆菌属(Nitrobacter)含量先升高后降低;AAO工艺中AOB、Nitrospira含量先降低再升高,Nitrobacter含量逐渐升高.

丙酮酸钠对硝化细菌制剂活性的影响

分别研究丙酮酸钠对淡水型和海水型硝化细菌制剂中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)活性的影响。结果表明,丙酮酸钠能明显提高AOB活性,缩短其对环境的适应时间。在丙酮酸钠浓度为7mmol/L时,12h海水型硝化细菌和淡水型硝化细菌对氨氮去除率分别为54.7%和63.4%,是对照组的8.82倍和2.98倍。丙酮酸钠对NOB活性影响与AOB存在不同,其中,丙酮酸钠对海水型硝化细菌NOB有抑制作用,并随其浓度升高而增大,但对淡水型硝化细菌NOB活性影响较小。