腐殖质还原菌的筛选、优化及其在河道修复中的应用

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腐殖质广泛存在于自然环境中,腐殖质还原菌可以利用环境中有机物作为电子供体,腐殖质作为电子受体,偶联能用于细胞生长,进而加速污染物的降解过程。但腐殖质还原菌菌剂的规模化生产是相关研究的发展及应用于实际的瓶颈。本研究通过比较还原能力及生长状况,从AQDS(蒽醌-2,6-双磺酸钠)驯化的活性污泥中分离并筛选出了一株腐殖质还原菌,并通过对培养基、培养条件和培养方法的优化,确定了该菌的规模化培养方法,随后通过小试实验,比较了该菌与对比菌剂(异养硝化-好氧反硝化菌,课题组经过长期验证河道修复效果较好)对不同底泥中有机质、总氮、总磷的修复效果,探究了该菌应用于河道修复的可行性。实验结果如下:筛选出的腐殖质还原菌为革兰氏阴性菌,杆状,有周鞭毛,能运动,无芽胞和荚膜;菌株菌落形态为圆形,微凸起,表面光滑有光泽,乳白色半透明状。经16S rDNA基因序列分析,该菌为弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)。通过培养优化实验,确定了最适培养基为酵母浸粉(5.055 g/L)、α-AQS(0.25mmol/L)、NH4Cl(0.2446 g/L);最适接种量在1.67%8.33%范围内,初始pH7;比较了好氧与厌氧的培养方式,好氧培养得到的菌浓度较高,培养出的菌的腐殖质还原能力没有差异;通过比较循环培养法和补料培养法,得出循环培养法得到的菌体浓度较高。与普通培养相比,收获的细胞浓度由0.22 g/L提高至9.89g/L,提高了约44倍;菌体收获时间由23 d缩短至30 h;α-AQS还原量由0.10mmol/L提高至0.19 mmol/L,提高了0.9倍,还原率达76%。腐殖质还原菌与对比菌剂均能降解河道污染物。对于上覆水和底泥中的有机质以及上覆水中总氮的降解,腐殖质还原菌的促进作用高于对比菌剂,上覆水CODCr、底泥TOC、总氮的去除率最多提高13.18%、31.67%和25.18%。对于总磷的削减,在上覆水中腐殖质还原菌的促进作用低于对比菌剂、在底泥中高于对比菌剂;在上覆水中去除率最多提高19.26%,对比菌剂最多提高20.93%;在底泥中去除率最多提高7.91%。本实验筛选出的腐殖质还原菌还原能力较强,针对该菌确定的规模化培养方式可以有效缩短培养时间,同时大幅提高细胞浓度、提高菌剂的腐殖质还原能力。该菌对河道修复有一定的促进效果,其中对有机质降解的促进效果最为显著。
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