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取自本实验室接触氧化生物反应器中的生物膜于Giltay培养液中富集培养,观察到好氧条件下生物膜上的微生物能以硝酸盐为唯一初始氮源,使培养基变蓝,检测液体培养基中硝酸盐还原产物有亚硝酸盐和铵。在琼脂平板上划线分离该生物膜上的菌群,发现琼脂平板表面析出铵晶体。从该琼脂平板上富集出混合菌群,研究了不同碳源、碳氮摩尔比(C/N)、溶解氧和氨态氮对该混合菌的硝酸盐还原产铵能力的影响。发现混合菌群受碳源、碳氮摩尔比(C/N)和溶解氧影响比较显著,受氨态氮的抑制也很显著。在好氧条件下,混合菌群以柠檬酸钠为碳源时,硝酸盐异化产铵率较高,产物以NH<,4><+>-N为主;碳氮比在3:1~8:1范围内异化产氨率都在20%左右;在有氧环境中混合菌群进行硝酸盐还原的能力比在无氧环境中时高。混合菌群的产铵效率波动性大,不容易控制在一个稳定的范围内。由于序批式培养液中铵的出现都是随着硝酸盐浓度的降低和亚硝酸盐的升高而出现的,所以混合菌群利用硝酸盐还原产铵是一种异化途径。
由于整个硝酸盐异化还原过程都是生物膜上的细菌共同作用和完成的,对富集到的混合菌中单一菌株的硝酸盐还原产物和还原能力进行测定,分离出6株能在好氧条件下异化硝酸盐还原产铵的细菌菌株。对这6株细菌分别进行了初步的生理生化特征检验,并对其中的优势菌Q1-3的16SrDNA片断进行了测序。根据形态、生理生化特征及16S rRNA基因序列的分析,确定细菌Q1-3为假单孢菌属的.Pseudomonas alcaliphila。对优势菌Q1.3进行纯培养,研究了不同温度、碳氮比、溶解氧和氮源对细菌硝酸盐异化还原产铵能力的影响。优势菌Q1-3还具有微生物絮凝的能力,能吸附合成重金属废水中的重金属离子或基团,降低重金属废水的色度。培养瓶在摇床上培养3天后,室温下静置,数日后可在培养液中观察到羽毛状晶体的出现。晶体不溶于水,只溶于酸和碱。推测晶体的形成机制:生物凝胶体系中细菌诱导形成生物矿物。晶体元素分析结果显示,晶体主要由铵态氮、镁、磷和钾等组成。本论文研究了好氧条件下硝酸盐异化还原产铵细菌及环境因子对其代谢途径的影响,对于土壤中氮素的保持具有一定的理论意义。通过对细菌Q1-3的硝酸盐异化还原产铵、重金属吸附和生物矿化方面的研究,肯定了其在污水治理方面的应用价值。