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天袁
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1 第 33 卷第 3 期大连海洋大学学报 Vol.33 No 年 6 月 JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY June DOI: / j.cnki.dlhyxb 文章编号 : (2018) 不同氮源对一株溶藻弧菌好氧反硝化效率的影响刘兴 1 ꎬ 薄香兰 1 ꎬ 陈继楚 1 ꎬ 李连星 1 ꎬ 朱会杰 2 ꎬ 王军 2 ꎬ 周文礼 1 1 ꎬ 陈成勋 (1 天津农学院水产学院 ꎬ 天津市水产生态及养殖重点实验室 ꎬ 天津 ꎻ 2 天津立达海水资源开发有限公司 ꎬ 天津 ) 摘要 : 为研究溶藻弧菌 Vibrio alginolyticus HA2 同步硝化反硝化过程中氮的代谢产物 ꎬ 分别用以铵态氮 (NH + -N) 4 硝态氮 (NO - -N) 3 亚硝态氮 (NO - -N) 2 为氮源的培养基培养溶藻弧菌 HA2 120 hꎬ 测定不同时间段菌液浓度 ꎬ 以及 NH + -N 4 NO- -N 3 NO- -N ph 2 和发酵罐中气体 ( N 2 O) 的含量 ꎬ 并且拟合菌株生长曲线 ꎮ 结果表明 : 溶藻弧菌对 NH + -N 4 NO- -N 3 NO- -N 2 降解率最高分别为 99 97% 99 95% 36 87%ꎻ 生长极限 k 值分别为 ꎻ 培养基中的 NH + -N 4 直接被氧化为 NO - -Nꎻ 3 试验中均未检测出 NO N 2 O 气体 ꎬ 各培养基中 N 2 量均有上升趋势 ꎻ 各培养基中 ph 均有增加趋势 ꎮ 研究表明 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 具有开发为高效环保安全的硝化反硝化细菌的研究价值 ꎮ 关键词 : 好氧反硝化细菌 ꎻ 氮降解 ꎻ 溶藻弧菌中图分类号 : Q 文献标志码 : A 生物脱氮是去除养殖水体中氮污染的有效方法之一 ꎬ 具有经济高效的特点且不会对养殖水体造成二次污染 [1] ꎮ 通常认为 ꎬ 生物脱氮包括好氧硝化和厌氧反硝化两个过程 ꎬ 反硝化只有在厌氧条件下才会发生 ꎬ 20 世纪 80 年代 ꎬ 随着副球菌属 Para coccus 的首次发现 [2] ꎬ 国内外学者对好氧反硝化细菌研究报道逐渐增多 ꎬ 主要包括假单胞菌属 Pseud omonas [3] 产碱菌属 Alcaligenes [4] 芽孢杆菌属 Bacillus [5] 等 ꎮ 在水产养殖方面 ꎬ 通常为保证养殖动物健康生长 ꎬ 养殖水体必须保证在高溶氧状态下 ꎬ 而厌氧反硝化脱氮效率就会因此严重降低 ꎬ 故研究好氧反硝化细菌势在必行 [6] ꎮ 溶藻弧菌 Vibrio alginolyticus HA2 是在天津某公司室内工厂化海水养殖池中筛选出具有高脱氮效率的菌株 ꎬ 对氨氮的去除率高达 99 06%ꎬ 脱氮率达 97 27% [7] ꎮ 但对该细菌整个硝化反硝化过程中代谢产物未有系统的分析研究 ꎮ 本试验中 ꎬ 对溶藻弧菌 HA2 以铵态氮 ( NH + - N) 4 硝态氮 ( NO N) 亚硝态氮 (NO - -N) 3 2 种含氮量 (132 mg / L) 相等的不同氮源培养基在发酵罐中进行培养 ꎬ 测定试验过程中菌液的浓度和铵态氮硝态氮亚硝态氮 ph 含量 ꎬ 以及可能代谢产物 N 2 O 的含量 ꎬ 以分析整个硝化反硝化过程中氮的代谢途径 ꎬ 以及研究溶藻弧菌 HA2 脱氮机理 ꎬ 旨在为溶藻弧菌 HA2 进一步研究和投入生产应用提供基础数据 ꎬ 并为新型生物脱氮技术发展提供数据支撑 ꎮ 1 材料与方法 1 1 材料试验菌株试验菌株筛选自天津市某水产公司海水工厂化循环水养殖池 ꎮ 培养基维氏盐溶液 : 将 5 0 g K 2 HPO g MgSO 4 7H 2 O 0 05 g FeSO 4 7H 2 O 0 05 g MnSO 4 4H 2 O 依次溶于 1 L 盐度为 15 的海水中 ꎮ 铵态氮源培养基 : 将 0 5 g NH 4 Cl 5 66 g 柠檬酸钠 50 ml 维氏盐溶液依次溶于 1 L 蒸馏水中 ꎬ 调节 ph 至 7ꎮ 培养基经过 121 灭菌 20 minꎬ 下同 ꎮ 硝态氮源培养基 : 将 0 8 g NaNO g 柠檬酸钠 50 ml 维氏盐溶液依次溶于 1 L 蒸馏水中 ꎬ 调节 ph 至 7ꎮ 亚硝态氮源培养基 : 将 0 65 g NaNO g 柠檬酸钠 50 ml 维氏盐溶液依次溶于 1 L 蒸馏水中 ꎬ 调节 ph 至 7ꎮ 收稿日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( )ꎻ 天津市水产产业技术体系创新团队项目 (ITTFRS )ꎻ 天津市科技支撑计划重大项目 (12ZCDZNC05900)ꎻ 天津市应用基础与前沿技术研究计划项目 (13JCZDJC29200)ꎻ 天津市教委科研项目 ( ) 作者简介 : 刘兴 (1993 )ꎬ 男 ꎬ 硕士研究生 ꎮ @ qq com 通信作者 : 陈成勋 (1967 )ꎬ 男 ꎬ 研究员 ꎮ ccxnxy@ 163 com

2 354 大连海洋大学学报第 33 卷对照组为生理盐水 ꎬ 调节 ph 至 7 0ꎮ 试验仪器麦氏浓度仪 ( DENSICHEKꎬ IDK215957)ꎻ 紫外分光光度计 ( UVmini ) 一氧化氮检测仪 ( 深圳市普利通电子科技有限公司 ꎬ PLT-BX-NO)ꎻ 一氧化二氮检测仪 ( 深圳市普利通电子科技有限公司 ꎬ PLT-BX-N2O)ꎻ 氮气检测仪 ( 深圳市普利通电子科技有限公司 ꎬ PLT- BX-N2)ꎻ ph 计 (SevenEasy Plus-S20P)ꎮ 1 2 方法在容积为 10 L 的发酵罐中进行试验 ( 图 1)ꎬ 试验前将所有装置在 121 下灭菌处理 20 minꎬ 将 7 L 不同氮源的硝化培养基分别加入不同发酵罐中 ꎬ 各记为 A ( 铵态氮源培养基 ) B ( 硝态氮源培养基 ) C ( 亚硝态氮源培养基 ) 组 ꎬ 每组设 3 个重复 ꎬ 各试验组接种 10 ml 浓度为 2 93 麦氏浓度的溶藻弧菌 HA2ꎬ 试验温度为 ( ± 1 16) ꎬ 连续发酵 120 hꎬ 在发酵的第 h 取样 ꎮ 发酵液每次取 10 mlꎬ 分别以 5000 r / min 离心 10 minꎬ 测定上清液中铵态氮硝态氮亚硝态氮的浓度 ꎬ 检测发酵罐中 N 2 O 气体的含量 ꎬ 直到仪器显示浓度达到稳定值为止 ꎮ 性参数 ꎬ 再根据拟合曲线参数值估计值拟合度 (R 2 ) 选出最优生长模型 ꎬ 模型表达式为指数函数 y = k / [1+exp(a-b t)]ꎬ 其中 a 为参数 ꎬ b 为瞬时生长率 ꎬ k 为生长极限值 ꎬ t 为自变量时间 (h)ꎮ 2 结果与分析 2 1 溶藻弧菌 HA2 在 3 种培养基中的生长状况根据各时期不同培养基中溶藻弧菌 HA2 测定的麦氏浓度数据 ꎬ 用 Logistic 非线性模型对溶藻弧菌 HA2 的生长曲线进行拟合 ꎮ 在铵态氮源培养基中 ꎬ HA2 的生长曲线通过多次调整拟合 ( 图 2)ꎬ 确定最高拟合度 R 2 为 0 791ꎬ 拟合程度一般 ꎬ 生长极限 k 值为 4 769ꎬ 实际平均值比拟合值稍早到达生长极限 kꎬ 试验第 66 h 时达到 k 值 ꎻ 在硝态氮源培养基中 ꎬ HA2 的生长曲线拟合见图 3ꎬ 拟合度 R 2 为 0 917ꎬ 拟合曲线与实际平均值基本上吻合 ꎬ 生长极限 k 值为 5 477ꎬ 在试验第 84 h 时达到 k 值 ꎻ 在亚硝态氮源培养基中 ꎬ HA2 的生长曲线拟合见图 4ꎬ 拟合度 R 2 为 0 977ꎬ 拟合程度较高 ꎬ 拟合曲线与实际平均值基本吻合 ꎬ 生长极限 k 值为 5 567ꎬ 试验第 108 h 时达到 k 值 ꎮ 在铵态氮硝态氮亚硝态氮 3 种氮源培养基中溶藻弧菌 HA2 的生长拟合曲线均呈 S 型 ꎬ 经拟合曲线结果可得瞬时生长速率参数 b 依次减小 ( )ꎬ 拟合度 R 2 依次增加 ꎬ HA2 菌生长极限 k 值依次升高 ꎮ Fig 1 图 1 试验装置 A diagram of the apparatus used in the experiment 本试验中 ꎬ 分别采用纳氏试剂分光光度法锌 - 镉还原分光光度法重氮 - 偶氮光度法麦氏浓度仪 ꎬ 检测铵态氮硝态氮亚硝态氮菌液浓度 ꎻ 通过深圳市普利通电子科技有限公司的电子仪器检测 N 2 O 气体的含量 ꎮ 1 3 数据处理试验数据以平均值 ± 标准差 ( mean±s D ) 表示 ꎮ 用 SPSS 19 0 软件进行非线性回归分析 ꎬ 根据细菌生长浓度时间计算出 3 种培养基条件下非线图 2 溶藻弧菌 HA2 在铵态氮源培养基中的生长拟合曲线 Fig 2 Growth curve of Vibrio alginolyticus HA2 in the ammonium nitrogen culture media 2 2 溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中对 NH + -N 4 NO- -N 3 NO- -N 2 代谢的影响从图 5 可见 : 在铵态氮源培养基中 ꎬ 从 0 h 到 45 h 时 ꎬ NH + -N 4 含量持续降低 ꎬ 在 45 h 时 NH + -N 4 去除率达到最高 (99 97%)ꎻ 从 45 h 开始 NO - -N 3

3 第 3 期刘兴 ꎬ 等 : 不同氮源对一株溶藻弧菌好氧反硝化效率的影响 355 图 3 溶藻弧菌 HA2 在硝态氮源培养基中的生长拟合曲线 Fig 3 Growth curve of Vibrio alginolyticus HA2 in ni trate nitrogen culture media 图 6 硝态氮源培养基中铵态氮硝态氮亚硝态氮含量的变化 Fig 6 Changes in concentrations of ammonia nitrogenꎬ nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in nitrate nitrogen culture media 从图 7 可见 : 在亚硝态氮源培养基中 ꎬ 54 h 时 NO - -N 2 含量开始降低 ꎬ 到 60 h 时稳定于 mg / Lꎬ 降解率最高为 36 87%ꎻ 60 h 时 ꎬ NH + - N 4 含量开始升高 ꎮ 图 4 溶藻弧菌 HA2 在亚硝态氮源培养基中的生长拟合曲线 Fig 4 Growth curve of Vibrio alginolyticus HA2 in ni trite nitrogen culture media 图 5 铵态氮源培养基中铵态氮硝酸态氮亚硝酸态氮含量变化 Fig 5 Changes in concentrations of ammonia nitrogenꎬ nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in ammoni um nitrogen culture media 含量呈现增加趋势 ꎬ 在 72 h 时 NO - -N 3 含量达到最高值 (0 78 mg / L)ꎻ 而试验期间 ꎬ NO - -N 2 含量一直低于 0 10 mg / Lꎮ 从图 6 可见 : 在硝态氮源培养基中 ꎬ 0 ~ 60 h 时 NO - -N 3 含量持续降低 ꎬ 在 60 h 时 NO - -N 3 的去除率达到最高 (99 95%)ꎻ NO - -N 2 呈先升高后降低的趋势 ꎬ 在 48 h 时含量增加至最高 mg / Lꎬ 在 60 h 时 NO - -N 2 含量降低到 0 mg / Lꎻ 从 60 h 开始 NH + -N 4 含量呈现增加趋势 ꎮ 注 : 该次测定缺少硝态氮数据 ꎮ 硝态氮测定原理是通过硝态氮硝解还原为亚硝态氮 ꎬ 再进行亚硝态测定 Note: The nitrate nitrogen data are absent because the reduction rate can not be accurately measured. The determination of nitrate nitrogen levle is based on nitrate-n reduction to nitrite nitrogen and then ni trite determination 图 7 Fig 亚硝态氮源培养基中铵态氮亚硝态氮含量变化 Changes in concentrations of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in nitrite nitrogen culture media 不同氮源培养基中代谢气体的含量本试验中利用 3 种不同氮源培养基培养溶藻弧菌 HA2ꎬ 试验过程中均未检测出 NO N 2 O ( 仪器测定范围 0 ~ 50 mg / Lꎬ 分辨率为 0 5 mg / L)ꎮ 在不同培养基中 N 2 的代谢状况见图 8ꎬ 各组 N 2 量与对照组相比均有增加趋势 ꎮ 铵态氮组 0 ~ 18 h 时 ꎬ N 2 量缓慢增加 ꎬ 51 h 时达到最高 (80 38%)ꎬ 在第 60 h 时又有降低趋势 ꎬ N 2 量最低为 79 37%ꎬ 最高达到 80 39%ꎻ 第 51 h 时硝态氮培养基中 N 2 量达到

4 356 大连海洋大学学报第 33 卷最高 (80 45%)ꎻ 第 51 h 时亚硝态氮培养基中 N 2 量达到最高 ( 80 53%)ꎮ 从 N 2 量趋势图可看出 ꎬ 3 种氮源培养基同时在 51 h 时上升到最高点 ꎬ N 2 量在铵态氮培养基中上升最早 ꎬ 在亚硝态氮培养基中上升最晚 ꎬ 但在亚硝态氮培养基上升速率最快 ꎮ 图 8 在不同培养基中溶藻弧菌 HA2 产生的 N 2 量 Fig 8 N 2 levels produced by Vibrio alginolyticus HA2 2 4 in different culture media 不同氮源培养基中 ph 的变化溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中 ph 变化如图 9 所示 ꎬ 各组培养基 ph 均呈增加趋势 ꎬ 在加入培养基的第 24 h 时 ꎬ ph 值开始上升 ꎬ 铵态氮组上升速率最快 ꎬ 硝态氮亚硝态氮组上升速率趋于一致 ꎮ 培养开始时 ꎬ 铵态氮硝态氮和亚硝态氮组 ph 值分别为和 8 54ꎬ 到培养结束时 ꎬ 各组的 ph 分别为和 9 51ꎮ [9] 养基中生长状况均较好 ꎮ 潘玉瑾等研究发现 ꎬ 好氧反硝化细菌 ZPQ2 分别在以 KNO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 为唯一氮源培养基中生长较好 ꎮ 本试验中分别以铵态氮 ( NH 4 Cl) 硝态氮 ( NaNO 3 ) 亚硝态氮 ( NaNO 2 ) 为唯一氮源培养溶藻弧菌 HA2ꎬ 并拟合该菌株生长曲线 ꎬ 结果显示 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 在铵态氮硝态氮亚硝态 3 种氮源培养基中达到生长极限 k 值分别需要 hꎬ 拟合曲线瞬时生长速率参数 b 分别为 ꎬ 由此可知 ꎬ 该菌株在 3 种氮源培养基中生长速率从快到慢分别为铵态氮硝态氮亚硝态氮 ꎮ Logistic 拟合模型本质是反映生物遗传生长潜力 ꎬ 不受环境食物等因素影响 ꎬ 只与生物品种有关 [10] ꎮ 事实上 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 生长过程中会受到氮源等因素的影响 ꎬ 从而影响拟合曲线的拟合度 ꎬ 拟合度大小反映氮源对该菌株生长影响程度 ꎬ 生长极限 k 值是细菌在该环境中所能达到的极限值 ꎬ k 值受不同种类氮源影响 ꎮ 本试验中 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 在铵态氮硝态氮亚硝态氮 3 种不同氮源培养基中的生长曲线拟合度 R 2 分别为 ꎬ 生长极限 k 值分别为 ꎬ 因此 ꎬ 该菌株受 3 种培养基的影响程度依次为亚硝态氮 < 硝态氮 < 铵态氮 ꎮ 本试验结果表明 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 在这 3 种氮源培养基中均可以生长 ꎬ 这与杨浩锋等 [11] 王弘宇等 [12] El [13] lington 等的研究结果一致 ꎮ 3 2 溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中对 NH + 4 -N NO- 3 -N NO- 2 -N 代谢的影响 Fig 9 图 9 3 讨论 3 1 溶藻弧菌 HA2 在各培养基中 ph 的变化 Changes in ph of Vibrio alginolyticus HA2 in the culture media 溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中的生长本研究中对溶藻弧菌 HA2 菌株在 3 种氮源培养基中的生长进行 Logistic 模型曲线拟合 ꎬ 拟合曲线均呈 S 型 ꎬ 拟合曲线与实际平均值基本吻合 ꎮ 同步硝化反硝化细菌在不同氮源培养基中生长 [8] 状况有较大差异 ꎬ 梁贤研究发现 ꎬ 异氧硝化细菌 YL 分别在以唯一氮源为亚硝态氮和硝态氮的培传统硝化理论认为 ꎬ 硝化过程分为两步完成 : 首先将铵态氮氧化为亚硝态氮即公式 (1)ꎬ 再将亚硝态氮氧化为硝态氮即公式 (2)ꎬ 这两步分别由细菌催化完成 [14] [15] ꎮ Van Kessel 等研究发现 ꎬ 硝化过程存在单步硝化酶 (AMO)ꎬ 并通过同位素标记 15 NH + 4 来研究氨在细胞内部催化形成硝态氮的过程 ꎬ 未发现同位素标记的亚硝态氮产出 ꎬ 新的硝化模型 (3) 被证实存在 ꎮ 硝化过程为 NH O 2 NO - 2 +H 2O+2H + (ΔG = kj / mol)ꎬ (1) NO O 2 NO - 3(ΔG = kj / mol)ꎬ (2) NH O 2 NO - 3 +H 2O+2H + (ΔG = kj / mol)ꎮ (3) 本试验结果显示 ꎬ 溶藻弧菌 HA2 在铵态氮源培养基中生长前 45 h 内 ꎬ NH + 4 -N 含量持续降低 ꎬ 45 h 时 NH + 4 -N 去除率达到最高 (99 97%)ꎬ 在 57

5 第 3 期刘兴 ꎬ 等 : 不同氮源对一株溶藻弧菌好氧反硝化效率的影响 357 h 时 NO - 3 -N 含量由 0 mg / L 开始上升 ꎬ 结果显示 ꎬ 在 NO - 3 -N 含量开始上升之前 ꎬ 未检测出 NO - 2 -N 含量 ꎬ 说明在此硝化过程中未经过 NO - 2 -N 转化过程 ꎬ 因此 ꎬ 该菌株硝化模型可能属于新型的硝化模型 [16] (3)ꎮ Daims 等研究发现 ꎬ 存在完整一步硝化细菌 ꎬ 该理论在同一年被更有力地证实 ꎮ 反硝化过程中 NO - 2 -N 的积累通常在 NO - 2 -N 还原速率小于 NO - 2 -N 氧化速率时出现 [14] ꎮ 利用硝态氮作为唯一氮源培养溶藻弧菌 HA2ꎬ 试验结果显示 ꎬ NO - 3 -N 含量在前 60 h 是持续降低 ꎬ 60 h 时 NO - 3 -N 的去除率达到最高 (99 95%)ꎬ NO - 2 -N 含量在 24 h 时开始升高并在 48 h 时达到最高值 ꎮ 本 [17] 试验过程中出现了亚硝态氮积累现象 ꎬ Sun 等在反硝化细菌研究中也发现亚硝态氮有明显积累 ꎮ 溶藻弧菌 HA2 在亚硝态氮源培养基中培养的 120 h 内 ꎬ NO - 2 -N 含量在前 60 h 降低 ꎬ 最高降解率为 36 87%ꎬ 从 60 h 后处于在一个稳定水平 (37 96 mg / L 以上 )ꎬ 从 60 h 时开始 NH + 4 -N 含量上升 ꎻ 而在硝态氮源培养基中 ꎬ NO - 2 -N 含量于 48 h 时上升到 mg / Lꎬ 随后开始下降 ꎬ 60 h 时降至 0 mg / Lꎬ 而 NH + 4 -N 含量于 60 h 时开始上升 ꎮ 这 [18] 种现象与王际英等的试验现象一致 ꎬ 其铵态氮上升原因可能是与生物体衰亡代谢有关 ꎮ 3 3 溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中的代谢气体分析 [19] Richardson 等研究表明 ꎬ NH + -N 4 可通过两种途径转化为气态氮 ꎬ 其一为 NH + 4 -N NH 2OH NO - 2 -N NO- 3 -Nꎬ 然后再直接还原为气态氮 ꎬ 或者依次通过 NO - 3 NO - 2 O 生成 N 2 ꎻ 其二为直接生成气态氮的 NH N NH 2OH NO N 2 O N 2 过程 ꎬ 通过生物脱氮作用不会产生 NO - 2 -N 和 NO Nꎮ 本研究中发现 ꎬ 培养基中的 NH + 4 -N 能够被菌株 HA2 快速消除 ꎬ 并且积累较低含量的 NO - 3 -N 和 NO - 2 -Nꎬ 所以初始的氮素被转化 [20] 为气态氮 (N 2 ) 和有机氮 ꎬ 该结果与刘天琪报道的菌株 Pseudomonas sp ADN-42 在纯氧下氨氮去除率为 56 9% 最终产物 N 2 生成量为 52 1 mg / L 相近 ꎮ 本研究中未检测到 NO 和 N 2 Oꎬ 与刘晶 [21] 晶等研究的 Delftia tsuruhatensis 反硝化气体代谢中间产物有 N 2 O 和 NO 不同 ꎬ 因此 ꎬ 菌株 HA2 的 [22] 硝化途径可能为第一种 ꎬ 又与 Kuenen 等研究的菌株 T pantotrop Ho 的电子传递蛋白能在有氧条件下依次催化还原 NO - 3 >NO - 2 >NO N 2 O 生成 N 2 的结果不一致 ꎬ 因此 ꎬ 推测 HA2 菌株硝化反硝化脱氮过程为 NONH + 4 -N NH 2OH NO - 2 -N NO- 3 -N N 2 ꎮ 从气体产生速率可以反映好氧反硝化速率 ꎬ 本试验中发现 ꎬ N 2 量上升速率从大到小培养基依次为 NO - 2 -N NO- 3 -N NH+ 4 -Nꎬ 因此 ꎬ 结合 HA2 菌生长速率 ꎬ HA2 菌在铵态氮培养基中生长最快 ꎬ 好氧反硝化速率最低 ꎬ 在亚硝态氮中生长最慢 ꎬ 好氧反硝化速率最高 ꎮ 3 4 溶藻弧菌 HA2 在不同氮源培养基中对 ph 的影响相关研究表明 ꎬ 硝化过程是将铵态氮转化为硝态氮的过程 ꎬ 在此过程中电子从铵态氮传递到硝态氮 ꎬ 出现产酸过程 ph 下降 [23] ꎮ 而反硝化过程是一个产碱过程 ꎬ 培养基中 ph 呈增加趋势 [24] ꎮ 本试验结果显示 ꎬ 从溶藻弧菌 HA2 培养的第 24 h 开 [25] 始 ꎬ 各组 ph 均呈现增加趋势 ꎮ 黄毅在将硝化细菌加入到水族箱中发现 ꎬ 试验组和对照组 NH N NO - 2 -N 含量均呈下降趋势 ꎬ 且试验组的 ph 低于对照组 ꎬ 这与本试验结果相反 ꎬ 说明 HA2 菌株不仅有硝化能力 ꎬ 可能还具有反硝化功能 ꎬ 与本研究中 3 2 节中水化氮代谢结果呼应 ꎬ 更进一步证实了 HA2 菌具有反硝化功能的推断 ꎮ 4 结论溶藻弧菌 HA2 在 3 种氮源培养基中均可以生长 ꎬ 3 条拟合曲线均呈 S 型 ꎬ 该菌在 NH + 4 -N NO N NO- 2 - N 中生长极限 k 值依次为 ꎬ 在 3 种培养基中的生长速率依次为 NH + 4 -N NO- 3 -N NO- 2 -Nꎮ HA2 是一株完整硝化细菌 ꎬ 对 NH + 4 -N NO- 3 -N 和 NO - 2 -N 的降解率分别为 99 97% 99 95% 和 36 87%ꎮ 在本试验环境下 ꎬ 3 种氮源培养基中均有 N 2 增加的趋势 ꎬ 增加速率依次为 NO - 2 -N> NO- 3 - N > NH+ 4 - Nꎮ 溶藻弧菌 HA2 在氮源培养基中能明显增加培养基的 ph 值 ꎮ 致谢 : 感谢天津立达海水资源开发有限公司为本试验提供帮助! 参考文献 : [1] 梁贤 ꎬ 任勇翔 ꎬ 杨垒 ꎬ 等. 异养硝化 - 好氧反硝化菌 YL 的脱氮特性 [J]. 环境科学 ꎬ2015ꎬ36(5): [2] Robertson L AꎬKuenen J G.Thiosphaera pantotropha gen. nov. sp. nov.ꎬa facultatively anaerobicꎬfacultatively autotrophic sulfur bac terium[ J].Journal of General Microbiologyꎬ1983ꎬ129( 8): [3] Chen Fꎬ Xia Qꎬ Ju L K. Aerobic denitrification of Pseudomonas

6 358 大连海洋大学学报第 33 卷 aeruginosa monitored by online NAD ( P) H fluorescence[ J].Ap plied and Environmental Microbiologyꎬ2003ꎬ69(11): [4] Pai S LꎬChong N MꎬChen C H. Potential applications of aerobic denitrifying bacteria as bioagents in wastewater treatment [ J ]. Bioresource Technologyꎬ1999ꎬ68(2): [5] Kim J KꎬPark K JꎬCho K Sꎬet al.aerobic nitrification-denitrifica tion by heterotrophic Bacillus strains[ J]. Bioresource Technologyꎬ 2005ꎬ96(17): [6] Xing B SꎬGuo QꎬYang G Fꎬet al.the properties of anaerobic am monium oxidation ( anammox) granules:roles of ambient tempera tureꎬsalinity and calcium concentration[ J].Separation and Purifi cation Technologyꎬ2015ꎬ147: [7] 孙朦朦 ꎬ 赵从明 ꎬ 王军 ꎬ 等. 异养硝化 - 好氧反硝化菌株 Vibrio parahaemolyticus HA2 的脱氮特性及其环境适应性 [ C] / / 中国水产学会.2013 年中国水产学会学术年会论文摘要集. 合肥 : 中国水产学会 ꎬ2013. [8] 梁贤. 一株异养硝化细菌 YL 的筛选及其脱氮特性研究 [ D]. 西安 : 西安建筑科技大学 ꎬ2015. [9] 潘玉瑾 ꎬ 刘芳 ꎬ 孟爽 ꎬ 等. 好氧反硝化菌 P chengduensis ZPQ2 的筛选及其反硝化条件优化 [J]. 环境工程 ꎬ2016ꎬ34(1): [10] 李玉虎 ꎬ 宋芹芹 ꎬ 张志怀 ꎬ 等. 凡纳滨对虾生长发育规律及生长曲线拟合研究 [J]. 南方水产科学 ꎬ2015ꎬ11(1): [11] 杨浩锋 ꎬ 唐佳玙 ꎬ 胡安辉 ꎬ 等. 一株反硝化细菌的分离鉴定及其反硝化特性 [J]. 环境工程学报 ꎬ2014ꎬ8(1): [12] 王弘宇 ꎬ 马放 ꎬ 杨开 ꎬ 等. 两株异养硝化细菌的氨氮去除特性 [J]. 中国环境科学 ꎬ2009ꎬ29(1): [13] Ellington M J KꎬRichardson D JꎬFerguson S J.Rhodobacter capsu latus gains a competitive advantage from respiratory nitrate reduc tion during light-dark transitions[ J].Microbiologyꎬ2003ꎬ149( Pt 4): [14] Costa EꎬPérez JꎬKreft J U.Why is metabolic labour divided in ni trification? [ J].Trends in Microbiologyꎬ2006ꎬ14(5): [15] Van Kessel M A H JꎬSpeth D RꎬAlbertsen Mꎬet al.complete ni trification by a single microorganism [ J ]. Natureꎬ 2015ꎬ 528 (7583): [16] Daims HꎬLebedeva E VꎬPjevac Pꎬet al.complete nitrification by Nitrospira bacteria[ J].Natureꎬ2015ꎬ528(7583): [17] Sun H WꎬYang QꎬPeng Y Zꎬet al. Nitrite accumulation during the denitrification process in SBR for the treatment of pre-treated landfill leachate [ J]. Chinese Journal of Chemical Engineeringꎬ 2009ꎬ17(6): [18] 王际英 ꎬ 李宝山 ꎬ 李华东 ꎬ 等. 硝化细菌浓度及滤料对养殖水中氨氮处理效果的影响 [J]. 渔业现代化 ꎬ2012ꎬ39(3):7-12. [19] Richardson D JꎬWehrfritz J MꎬKeech Aꎬet al. The diversity of redox proteins involved in bacterial heterotrophic nitrification and aerobic denitrification [ J ]. Biochemical Society Transactionsꎬ 1998ꎬ26(3): [20] 刘天琪. 异养硝化好氧反硝化菌 Pseudomonas sp. ADN- 42 的鉴定与脱氮特性研究 [D]. 大连 : 大连理工大学 ꎬ2014. [21] 刘晶晶 ꎬ 汪苹 ꎬ 马洁峰. 一株产生低水平量 N 2 O 的好氧反硝化菌 [J]. 环境科学与技术 ꎬ2008ꎬ31(5): [22] Kuenen J Gꎬ Robertson L A. Nitrogen removal from water and waste[ C] / / Microbial control of pollution. Cambridge:Cambridge University Pressꎬ1992: [23] 杨宗政 ꎬ 顾平 ꎬ 刘静文. 好氧序批式 MBR 处理高浓度氨氮废水 [J]. 中国给水排水 ꎬ2005ꎬ21(3): [24] 高景峰 ꎬ 彭永臻 ꎬ 王淑莹.SBR 法反硝化模糊控制参数 ph 和 ORP 的变化规律 [J]. 环境科学 ꎬ2002ꎬ23(1): [25] 黄毅. 硝化细菌对淡水水族箱水质和异养细菌类群变化的影响 [D]. 上海 : 上海海洋大学 ꎬ2013. Effects of different nitrogen culture media on growth and nitrogen metabolites of Vibrio alginolyticus LIU Xing 1 ꎬ BO Xiang-lan 1 ꎬ CHEN Ji-chu 1 ꎬ LI Lian-xing 1 ꎬ ZHU Hui-jie 2 ꎬ WANG Jun 2 ꎬ ZHOU Wen-li 1 ꎬ CHEN Cheng-xun 1 (1. Tianjin Key Laboratory of Aqua-Ecology and Aquacultureꎬ Department of Fishery Scienceꎬ Tianjin Agricultural Universityꎬ Tianjin ꎬ Chinaꎻ 2. Tianjin Lida Water Resources Development Company Limitedꎬ Tianjin ꎬ China) Abstract: The concentrations of bacterium Vibrio alginolyticus HA2ꎬ and levels of NH + 4 -Nꎬ NO- 3 -Nꎬ and NO- 2 -Nꎬ and ph in the culture medium and levels of N 2 ꎬ NOꎬ and N 2 O in a fermentation tank were determined in the bacte rium media containing ammonium nitrogen(nh + -N)ꎬ nitrate 4 (NO- -N)ꎬ and nitrite 3 (NO- -N) 2 for 120 h at vari ous culture periods and the growth curve fitting of Vibrio alginolyticus HA2 was fitted in order to evaluate the effects of different nitrogen culture media on nitrogen metabolites in simultaneous nitrification and denitrification of Vibrio alginolyticus HA2. Results showed that the maximal degradation rate was found to be 99.97% in NH + -Nꎬ % in NO - -N and 36.87% in 3 NO- -Nꎬ with growth limit K of in 2 NH+ -Nꎬ in 4 NO- -Nꎬ 3 and in NO - 2 -N. The NH+ 4 -N was oxidized to NO- 3 -N directly in the culture mediaꎬ and no increase in levels of NOꎬ N 2Oꎬ and N 2 were observed. There was elevated ph in the culture media. The findings indicate that Vibrio alginolyticus HA2 will have potential for nitrification and denitrification in efficient protection of environmental safety. Key words: aerobic denitrificationꎻ nitrogen metabolismꎻ Vibrio alginolyticus

680 微生物学通报 2008, Vol.35, No.5,, [1 4],,,,, Paracoccus Pseudomonas [2,3] Bacillus [5] Rhodococcus [5],, [6],, [7], 4, 40 h, A1, 99.05% 16S rdna A1 ph A

680 微生物学通报 2008, Vol.35, No.5,, [1 4],,,,, Paracoccus Pseudomonas [2,3] Bacillus [5] Rhodococcus [5],, [6],, [7], 4, 40 h, A1, 99.05% 16S rdna A1 ph A 微生物学通报 MAY 20, 2008, 35(5): 679~684 Microbiology tongbao@im.ac.cn 2008 by Institute of Microbiology, CAS 研究报告生物滤塔体系好氧反硝化菌的分离鉴定与特性研究 * 范利荣黄少斌杨军张永清 ( 510006) 摘要 : 从实验室生物滤塔填料的生物膜上, 经选择性培养基筛选, 分离出 4 株好氧反硝化菌