小分子有机碳、氮源对海洋着色菌(Marichromatium gracile)生长和去除高浓度无机三态氮的影响

采用高浓度无机三态氮(铵氮4NH?-N、亚硝氮2NO?-N和硝氮3NO?-N)共存的模拟海水体系,在最适生长条件下,研究了小分子有机物(糖类、有机酸、醇、有机氮)和p H对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28去除水体无机三态氮的影响。结果表明:以葡萄糖、乙酸钠和乙醇为唯一碳源时,水体中的高浓度2NO?-N和3NO?-N均能被完全去除,4NH?-N的去除率分别为93.40%、84.55%和66.63%;碳源为乙酸钠时菌体生长最好,体系中添加蛋白胨或尿素,仅4NH?-N的去除效果明显降低。p H值在6.0—9.0时,该菌株对4NH?-N、2NO?-N和3NO?-N均具有去除能力。由此可知:YL28菌株对模拟海水养殖水体中高浓度无机三态氮具有良好的去除能力,高浓度有机氮化物(蛋白胨和尿素)对4NH?-N的去除能力有明显影响,但对2NO?-N和3NO?-N仍保持高效的去除能力。本研究为不产氧光合细菌制剂在水产养殖中的合理应用提供参考。

海洋着色菌Marichromatium gracile YL28静息细胞对无机三态氮的相互转化作用

分析不产氧光合细菌海洋着色菌Marichromatium gracile YL28静息细胞对无机三态氮(氨氮、亚硝氮和硝氮)的去除和相互转化作用.结果表明:在适宜温度和pH值的厌氧环境中,YL28菌株静息细胞对亚硝氮和硝氮具有良好的去除能力,并且能将氨氮转化为少量的硝氮、将亚硝氮动态地转化为硝氮,硝氮也能动态地转化为亚硝氮,但未检测到将硝氮和亚硝氮转化为氨氮的过程.由此可知,YL28菌株的静息细胞具有良好的反硝化作用,能够去除水体中的亚硝氮和硝氮.

有机碳对海洋着色菌YL28去除无机三态氮的影响

【目的】在无机三态氮(氨氮、亚硝氮和硝氮)共存的模拟海水水体中,阐明有机碳尤其是海藻寡糖对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28生长及去除无机三态氮的影响规律。【方法】采用次溴酸钠氧化法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝氮和硝氮的含量,菌体生物量采用比浊法测定。【结果】在光照厌氧环境中,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠和柠檬酸钠)是YL28生长和去除无机三态氮的良好有机碳,亚硝氮、硝氮和氨氮去除率分别达到97.92%、99.98%、73.23%-87.15%。单糖(葡萄糖和果糖)、双糖(麦芽糖和蔗糖)和寡糖(壳寡糖和海藻寡糖)是YL28可利用的有机碳,亚硝氮和硝氮去除率分别达到99%和87%以上,氨氮去除率在44.82%-54.53%之间。多糖(β-环糊精、淀粉、黄原胶、琼脂粉、海藻酸钠和卡拉胶)不是菌体利用和去除无机三态氮的有机碳。酵母提取物可作为菌体生长、去除硝氮和亚硝氮的良好有机碳,但严重抑制氨氮去除。海藻酸钠、β-环糊精和卡拉胶分别与乙酸钠共存时,YL28生长和对无机三态氮去除能力与乙酸钠为唯一有机碳的水平相当。乙酸钠体系中添加海藻寡糖,YL28生长速率、最大生物量以及氨氮的去除速率和最大去除率均升高,添加酵母提取物时,生长速率和最大生物量升高,但氨氮去除速率和最大去除率降低。黑暗厌氧环境下,以乙酸钠和氨氮为唯一有机碳和氮源时,YL28不生长,但在无机三态氮共存时,则能良好生长并去除无机三态氮。【结论】在无机三态氮共存海水体系和厌氧条件下,无论是光照还是黑暗环境,YL28均能良好地生长和去除无机三态氮,小分子有机酸盐(乙酸钠、丙酮酸钠、琥珀酸钠、柠檬酸钠)是其良好的有机碳,相对而言,乙酸钠和丙酮酸钠更好。海藻寡糖与乙酸钠复合可提高菌体生长和脱氮能力。本研究为研制开发高效脱氮微生物制剂及其合理性应用提供了指导。

亚硝氮对海洋着色菌亚硝氮和氨氮去除以及光合色素合成的影响

【目的】在以亚硝氮为唯一氮源和亚硝氮-氨氮共存体系中,考察和分析海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28菌株对水体亚硝氮的环境适应能力。【方法】采用分光光度法分析亚硝氮、氨氮去除效率以及亚硝氮对菌体生物量和色素含量的影响,采用薄层层析法分析亚硝氮对菌体光合色素组成的影响。【结果】YL28菌株能以亚硝氮为唯一氮源生长,主要积累2种细菌叶绿素(BChl)组分(BChl aTHGG和BChl ap)、1种细菌脱镁叶绿素(Bphe)和玫红品(Rhodopin)、螺菌黄质(Spirilloxanthin)、脱水紫菌红醇(Anhydro rhodovibrin)、番茄红素(Lycopene)4种类胡萝卜素(Car);YL28生物量和对亚硝氮的去除效率随亚硝氮浓度升高而降低,完全去除亚硝氮的浓度可达200 mg/L以上;当亚硝氮浓度高于25 mg/L,单位质量菌体BChl a和Car总量降低,BChl a和Car合成的末端产物(BChl ap和Spirilloxanthin)以及Bphe相对含量升高,其它4种色素组分相对含量则降低,但Car与BChl a相对含量的比值未见明显变化。当亚硝氮-氨氮共存时,YL28菌株对亚硝氮的耐受能力和去除能力明显提高,完全去除亚硝氮的浓度可达300 mg/L以上;氨氮减缓了亚硝氮对光合色素合成的抑制作用,提高了菌体色素合成总量,各色素组分相对含量的变化与亚硝氮为唯一氮源时的变化规律一致。【结论】YL28菌株能高效去除亚硝氮,亚硝氮对菌株生长和光合色素的合成有抑制作用,但氨氮能明显提高YL28菌株对亚硝氮的适应能力。这为进一步开发高效脱除亚硝氮的APB水质调节剂奠定了基础。

高脱氮活性海洋着色菌YL28生物膜特性

【背景】细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题。源自红树林的海洋着色菌(Marichromatiumgracile)YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强。【目的】阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考。【方法】以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果。【结果】随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜。在0-5 000 lx光照范围内培养4 d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21%)最高,1 000-4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64%-68.66%),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60-0.80 mg/cm2。除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异。生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中。随光照强度(1 000-5 000 lx)和培养时间(4-10 d)的变化,胞外复合物(Extracellularpolymericsubstances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 lx时蛋白含量最高;4 000 lx时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低。【结论】海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础。

海洋着色菌YL28对含沉积物的海水养殖水体氮污染去除效应的研究

用含有沉积物的氮化物污染实际水体作为测定体系,通过测定水体无机三态氮、总氮、COD、pH以及沉积物总氮、COD和对4种代谢酶活性的动力学过程的监测,评价了一株不产氧光合细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28对海水实际养殖水体脱氮效应。结果表明:水体本身具有一定的自净作用;与对照组相比,YL28组水体氨氮、亚硝氮、硝氮、沉积物总氮和COD的残留率明显降低(P<0.05),在6~10d内水体COD明显升高,水体总氮和pH未见显著差异。处理过程中,在特定的时间范围内,转化酶、蛋白酶、脲酶和脱氢酶活性明显升高(P<0.05),与沉积物总氮和COD去除规律相吻合。由此可见,添加YL28对污染海水养殖水体中无机三态氮、沉积物有机氮化物和有机碳化物具有明显的去除作用,本研究为海水养殖微生态水质修复剂的开发和应用奠定基础。