高效溶藻菌的分离鉴定、溶藻特性及溶藻机理研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenshicai2009
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本研究从西安某富营养化水体和底泥中分离、纯化获得具有高效溶藻(铜绿微囊藻)特性的两株细菌,试验研究了溶藻细菌的生理生化特性、溶藻特性、溶藻方式、溶藻产物特性、溶藻细菌生物脱氮与微囊藻毒素降解特性以及原水水体除藻与脱氮性能,结果表明:1.分离的两株高效溶藻细菌被命名为R11和J25,结合形态特征、生理生化特性及16S r RNA序列分析,分别被鉴定为拉乌尔菌属(Raoultella)和不动杆菌属(Acinetobacter)。当溶藻细菌R11和J25接菌量(v/v)为10%,15%,20%,25%和30%,8天后菌株R11对叶绿素a的去除率分别为40.00%,40.82%,90.38%,90.70%和94.00%,菌株J25对叶绿素a的去除率分别为36.67%,44.50%,86.54%,90.70%和96.00%。当铜绿微囊藻密度OD680为0.615,0.517,0.417,0.301,0.220,0.120,6天后菌株R11对叶绿素a的去除率依次为90.36%,81.97%,84.21%,86.67%,93.55%,95.24%,菌株J25对叶绿素a的去除率依次为80.72%,81.97%,85.97%,86.67%,87.10%,90.48%。在全光照和全黑暗条件下,菌株R11对叶绿素a有很好的去除效果,而菌株J25在全黑暗条件下效果不显著。更换BG11中含量成分,溶藻细菌R11和J25接菌量(v/v)大于10%时,叶绿素a去除率均在80%以上。2.溶藻细菌R11可以还原NO3--N:在36h内,使溶液中硝酸盐浓度从5.59mg/L减少到0mg/L,NO3--N被完全去除,反硝化速率为0.155mg·L-1·h-1。溶藻细菌R11和J25能够利用铜绿微囊藻作为碳源和氮源进行生物脱氮。在纯藻粉作为碳源和氮源的实验中,接菌量为10%(v/v),从第0天到第4天,与空白组比较,溶藻细菌R11对硝酸盐和氨氮的最大去除率分别为70.77%和65.71%,而溶藻细菌J25对硝酸盐和氨氮的最大去除率为69.15%和20.21%。3.溶藻细菌R11和J25释放的溶藻活性物质主要存在于胞外物质中,推断溶藻方式为间接溶藻。扫描铜绿微囊藻在波长400nm-800nm之间的最大吸收波长为680nm,并研究藻细胞个数与OD680之间的相关性。菌株R11按照10%、15%、20%、25%和30%的接菌量(v/v)投加到铜绿微囊藻中,8d后,溶液中SOD含量分别变为对照组的1.78倍、1.91倍、2.23倍、2.30倍和2.95倍。菌株J25在藻液中SOD酶活性所呈现的趋势特征与菌株R11一致。同时用扫描电镜观察了不同时段内铜绿微囊藻细胞被溶藻细菌R11(接菌量为25%,v/v)破坏的形态变化。4.分析傅里叶变换红外光谱、三维荧光光谱的特点,研究溶藻细菌R11释放的溶藻产物成分及特征。6d后,EEM光谱上出现5个峰,在Ex/Em=280/315、230/310、240/430处分别代表溶解性代谢产物、蛋白质及富里酸,在Ex/Em=415/380和355/430处均代表腐殖酸。溶藻细菌R11和J25的培养液用酸和碱前后处理过后,当其接菌量(v/v)超过20%时,4天内叶绿素a去除率达到80%以上,说明溶藻细菌R11和J25的溶藻产物能够耐酸碱性。5.在溶藻和生物脱氮的试验中,溶藻细菌R11接菌量为20%(v/v)时,在6天内,叶绿素a和硝酸盐的最大去除率分别为73.12%和84.03%,此时脱氮效率为1.57mg NO3--N·L-1·h-1。当溶藻细菌R11投加量(v/v)依次为10%,15%,20%,25%,30%时,经过6d后,叶绿素a的去除率分别为38.52%,57.63%,71.64%,85.13%,93.58%,同时铜绿微囊藻表面的Zeta电位的绝对值差值逐渐增加。6.当溶藻细菌R11接菌量(v/v)为28.20%、藻密度(OD680)为0.31、温度为31.40℃,叶绿素a的最大去除率为77.81%。固定化细菌J25的溶藻效率比R11高,当固定化溶藻细菌J25投加量超过30个,8d后,叶绿素a的去除效率达到80%以上。溶藻细菌R11和J25复配(30%,v/v)后,初始藻密度(以OD680表示)分别为0.504,0.401,0.300,0.201,0.102时,4d后,叶绿素a的去除效率分别为92.68%,92.17%,96.00%,96.29%,97.01%。当溶藻细菌R11投加到富营养化原水中:24d后,原水中叶绿素的去除率为74.59%,硝酸盐的去除率为99.74%。而溶藻菌株J25对原水中叶绿素和硝酸盐的去除率分别为87.76%和100%。运用高通量测序仪,研究了富营养化原水中微生物的群落结构特征。
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