黑臭河涌沉積物中硝酸鹽還原硫氧化微生物氮硫共去除特性.pdf

1、最近的研究發(fā)現(xiàn)，沉積物中分布著具有硝酸鹽還原硫氧化功能的微生物（NR-SOB）。這些微生物可以通過(guò)硝酸鹽異化還原成銨、硝酸鹽還原成亞硝酸鹽和反硝化等過(guò)程實(shí)現(xiàn)硫氧化。其中，尤其是具有硫氧化反硝化功能的NR-SOB可以在將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾耐瑫r(shí)，使具有毒害性的硫化物氧化為單質(zhì)硫或者硫酸鹽，實(shí)現(xiàn)氮硫共脫除。甚至，所氧化生成的硫酸鹽能一步作為硫酸鹽還原菌的電子受體使沉積物中的有機(jī)物氧化為二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)碳氮硫的共脫除，在沉積物修復(fù)中發(fā)揮重要作

2、用。珠江三角洲黑臭河涌沉積物中存在著大量含氮、含硫的污染物，但目前有關(guān)這類(lèi)沉積物中 NR-SOB的種類(lèi)及其功能活性特點(diǎn)了解極少。本文利用前期從珠江三角洲典型黑臭河涌沉積物中獲得了具有硝酸鹽還原硫氧化功能的菌群 F1，分析了該菌群的硝酸鹽還原硫氧化功能活性特征，并探索了影響該菌群硝酸鹽還原硫氧化功能活性的關(guān)鍵因素。進(jìn)一步對(duì)該菌群進(jìn)行傳代富集，得到了三個(gè)不同的 NR-SOB菌群（分別命名為F2、F3和F4），分析比較四個(gè)菌群的硝酸鹽還原硫氧

3、化功能及菌群結(jié)構(gòu)組成，闡明菌群中微生物與菌群功能活性的關(guān)系。并進(jìn)一步分離鑒定了這四個(gè)菌群中的關(guān)鍵功能菌株。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從黑臭河涌沉積物環(huán)境獲得的菌群F1主要經(jīng)過(guò)反硝化作用將硝酸鹽還原為氮?dú)?，而硫代硫酸鹽主要被氧化為硫酸鹽，產(chǎn)生的亞硝酸鹽和單質(zhì)硫較少，是能實(shí)現(xiàn)氮硫的共去除NR-SOB菌群。pH、Fe2+和Mg2+都對(duì)菌群F1的硝酸鹽還原硫氧化功能活性有顯著的影響。pH為7.5時(shí)，菌群F1硝酸鹽還原硫氧化功能活性最高，

4、產(chǎn)生更少的亞硝酸鹽，同時(shí)菌群F1能有較好的pH耐受性，能在pH為5.5時(shí)進(jìn)行硫氧化反硝化作用。Mg2+的存在提高了菌群F1亞硝酸鹽還原活性；而Fe2+的存在則抑制了菌群F1亞硝酸鹽還原活性。在無(wú)氨氮存在時(shí)仍然進(jìn)行硫氧化反硝化作用，與其他沉積物中進(jìn)行DNRA作用的微生物功能差異很大。⑵高通量測(cè)序結(jié)果表明，Thiobacillus是菌群F1的優(yōu)勢(shì)菌屬，占38.63±2.25％的豐度，Alicyclobacillus豐度為約8%。以O(shè)TU34

5、034代表的γ-變形菌門(mén)豐度約為10.8%。因此，黑臭河涌沉積物中大部分的 NR-SOB為未培養(yǎng)的微生物。硝酸鹽還原硫氧化功能指標(biāo)與菌群結(jié)構(gòu)組成相關(guān)性分析表明，以 OTU34034為代表的Gammaproteobacteria中的微生物、OTU44535和 OTU14246為代表的Betaproteobacteria中的微生物及Alicyclobacillus與菌群F1硝酸鹽還原硫氧化活性強(qiáng)，產(chǎn)生亞硝酸鹽氮及單質(zhì)硫少有極顯著的相關(guān)性。而

6、Thiobacillus其豐度的升高會(huì)導(dǎo)致菌群F1硝酸鹽還原硫氧化活性減弱。而科水平的Rhizobiaceae豐度的升高也會(huì)導(dǎo)致菌群F1硝酸鹽還原硫氧化功能活性減弱。⑶分離鑒定了129株具有硫氧化反硝化功能的NR-SOB功能菌株。通過(guò)16S rRNA基因序列分析結(jié)果表明這些菌株分屬于5種類(lèi)型的微生物，分別是固氮菌、卡斯特蘭尼氏菌、脫硫弧菌、根瘤菌和硫桿菌。菌群F1中僅分離到了根瘤菌，其他NR-SOB分別在富集菌群中分離得到。因此，人工富