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在污染河流水体中,微生物群落对污染物减量发挥了重要作用,了解细菌群落对不同环境因素影响的时空变化响应,对水环境的监测、保护和恢复具有重要意义。茅洲河位于粤港澳大湾区的现代化都市之间,是我国水域严重污染的典型黑臭河流。黑臭水体中氨氮的去除是黑臭水处理的一项关键指标,利用脱氮微生物的代谢来去除黑臭水体中的氨氮具有经济高效、工艺简单、无二次污染等优点。异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic nitrification-Aerobic denitrification,HN-AD）菌是一类同时具备硝化和反硝化能力的菌,在污水脱氮处理中引起了广泛关注。目前国内外关于HN-AD菌及其脱氮工艺的研究主要集中于实验室阶段,对于其实际应用的案例报道并不多。基于外来微生物菌剂添加可能对河流生态系统产生负面影响,因此从污染河流分离土著微生物菌剂并应用于河流氮污染物降解,具备更强的应用可行性和市场发展前景。本研究对深圳茅洲河不同区域在不同季节采集的水样和泥样微生物DNA进行提取,并扩增了细菌16S r RNA的V3-V4区,使用Illumina Hi Seq 2500高通量测序平台分析微生物多样性的组成。从污染水样和表层泥样中采用异养硝化富集培养基和稀释平板法分离异养硝化菌株,BTB（Bromothymol Blue）平板复筛初步获得好氧反硝化菌株,通过形态和16S r RNA基因序列进行菌种鉴定;接着分别以硫酸铵、亚硝酸钠、硝酸钾作为唯一氮源培养菌株,探究菌株在TC/TN（w/w）=7.5、p H=7.0～7.4、30oC、150 r·min-1条件下的氮去除能力,并采用响应面法优化高效脱氮菌的脱氮条件;最后依据脱氮特征相似及不同进行相同比例的复配,将表现较好的脱氮菌群投加至污水进行初步处理研究。高通量测序分析结果表明,茅洲河水样和泥样中微生物主要门为Proteobacteria（变形杆菌门）（58.9%）、Bacteroidetes（拟杆菌门）（8.5%）、Actinobacteria（放线菌门）（5.5%）和Chloroflexi（绿弯菌门）（5.2%）。α多样性分析表明污泥样品中的微生物群落多样性明显高于水体样本,采样点GH的水样较采样点YC群落多样性较低,而泥样呈现相反的规律。多种环境因子与水样中的微生物有不同程度的关联,金属Mn和氟化物是显著影响微生物群落组成的环境因素。PICRUSt（Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States）分析表明茅洲河下游流域微生物系统中存在大量氮代谢相关物种,如Rhodococcus、Acinetobacter等,在共和村的水样中发现了较多已分类的氮代谢相关物种的分布。基于高通量数据分析的指示,针对茅洲河氨氮含量高的特点,对茅洲河共和村水样和表层泥样中的脱氮菌进行了分离,得到9株异养硝化菌初步鉴定为Ochrobactrum sp.MZ1、Acinetobacter sp.MZ4、Acinetobacter sp.MZ5、Kerstersia sp.MZ9、Achromobacter denitrificans MZ14、Acinetobacter sp.MZ16、Pseudomonas sp.MZ17、Alcaligenes faecalis A2、Delftia sp.B7。在本实验提供的营养及比例下,菌株MZ4、MZ5、MZ16、MZ17、B7可分别以硫酸铵、亚硝酸钠、硝酸钾作为唯一氮源进行脱氮,菌株MZ1、MZ9、A2只能以硫酸铵作为氮源脱氮,菌株MZ14可分别以硫酸铵、亚硝酸钠为唯一氮源进行脱氮。所有菌株除菌株A2外,在异养硝化稳定期,最终没有亚硝态氮和硝态氮的积累。异养硝化菌MZ4、MZ5、MZ16、MZ17、B7和MZ14确定为HN-AD菌,而MZ1、MZ9、A2的HN-AD特性有待进一步验证。通过响应面法进行实验设计,得到菌株B7最佳脱氮条件:初始p H=7.2,C/N=9.3,温度=30oC,摇床转速=155 r·min-1。随后,本研究对分离到的脱氮菌进行了等比例复配得到不同组合的混合菌群。相比较其他组合,脱氮特征相似组合F5（菌株MZ5、MZ16、MZ17和B7）表现出明显优势,氨氮降解率92.22%,亚硝态氮降解率44.44%,硝态氮降解率57.54%,总氮降解速率3.32 mg·L-1·h-1。菌群F5脱氮最佳碳氮比为16。将菌群F5以直接投加的方式研究其在河流污水中的脱氮效果,菌群可以很好地与污水中的土著微生物共存,在投加3-7天氨氮浓度显著降低,从4.75 mg·L-1降至0.46mg·L-1,降解率高达90.32%,投加15天后仍具有很好的降解氨氮效果,氨氮降解率89.56%,并在添加碳源后,总氮和硝态氮有显著降低,分别降低47.23%和44.17%。复合微生物菌剂F5适应性强,脱氮效率高,稳定性较好,且污水和灭菌污水组处理的氨氮指标分别由原来的Ⅴ类达到处理后的Ⅱ类和Ⅳ类标准。