源自生物絮团产絮凝剂的异养硝化-好氧反硝化菌xt1的鉴定及其脱氮特性

第49卷第2期2018年3月海洋与湖沼OCEANOLOGIAETLIMNOLOGIASINICAVo1．49．NO．2Mar,．2O18源自生物絮团产絮凝剂的异养硝化一好氧反硝化菌xtl的鉴定及其脱氮特性水盛建海韩涛王骥腾①郑普强杨敏徐含颖(浙江海洋大学水产学院舟山316022)摘要为了高效进行水体脱氮，本实验从形成于凡纳滨对虾itopenaeusvannamei)养殖水体的生物絮团中分离到一株具产絮能力的脱氮菌xtl，经16SrRNA基因测序与生理生化分析确定菌株xtl为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)。在此基础上，本文研究了该菌的脱氮特性。结果表明：菌株xtl最佳碳源为葡萄糖，以其为底物对氨氮、硝态氮去除率分别达95．56％和57．40％。以蔗糖为碳源亦具较高脱氮率，对氨氮、硝态氮去除率分别达69．95％和49．50％；该菌能利用有机氮加速生长，添加0．25％、0．5％、1％和2％的蛋白胨能促进OD6oo，分别达到0．925、1．034、1．103和1．314，均高于未加蛋白胨下的生长，且氨氮去除率均超过90％，硝态氮去除率均超过88％；该菌能适应20-200mg／L无机氮浓度；该菌能以NH4+-N、NO2一．N或NO3一一N为唯一氮源进行异养硝化．好氧反硝化，反应84h去除率分别达到94．16％、47．60％和91．17％。其中，该菌的硝化形式是将氨氮转化为气态氮脱除，其硝态氮反硝化形式是先将硝态氮转化为亚硝氮，再以气态氮脱除。在进行异养硝化一好氧反硝化同时，菌株xtl体现絮凝特性，絮凝率最高分别达到82．28％、73．15％和75．60％；此外，添加该菌于养殖水体中能加速生物絮团形成，同时提高脱氮率。各项结果表明，菌株xtl可作为水产养殖水体脱氮的备选菌株。关键词产絮；异养硝化-好氧反硝化；脱氮；生物絮团中图分类号X172doi：10．11693／hyhz20171000251我国是水产养殖大国，养殖产量中约41％源于投饲养殖(董双林，2011)。然而养殖鱼类通常仅能同化约27％的饲料氮，剩余主要以氨氮、粪便和残饵的形式存在于水体中(Crabetal，2007)。残饵、粪便经微生物氨化产生氨氮，氨氮又易在自养硝化中停滞为亚硝氮，超标亚硝氮与氨氮将毒害养殖动物(余瑞兰等，1999；张列宇等，2010；Avnimelechetal，2012)。传统方式以换水降低氨氮及亚硝氮含量，然而养殖水体的肆意排放导致近海水域富营养化日渐突出，这将引发诸如赤潮等严重的海洋环境问题，致使养殖水源恶化，继而加剧养殖自身污染，制约产业发展(董双林，2011；方圣琼等，2004)。鉴于此，加强养殖水体脱氮已然是水产养殖业亟待解决的关键问题之一。生物脱氮法被认为是安全、高效、极具应用前景的养殖水体处理方式，其通过结合微生物氨化、硝化与反硝化等多重工艺将氮素从水中脱除(张列宇等，2010；王骁静等，2017)。其中，异养硝化．好氧反硝化(HeterotrophicNitrification—AerobicDenitrification，HN．AD)菌因能进行同步硝化反硝化(SimultaneousNitrificationandDenitrification，SND)，无需传统工艺中反硝化所需严格厌氧环境且耐受有机负荷，是当前水体脱氮领域的热点之一。至今，研究者已筛选到$国家自然科学基金项目，41676143号；浙江省自然科学基金项目，LY16C190005号；浙江省公益技术研究社会发展计划项目“东海渔区名优养殖品种微颗粒饲料的研制”，2015C33089号；舟山科技计划项目“东海区主要海钓品种高效人工钓饵的研制与开发”，2015C41003号。盛建海，E-mail：1037303747@qq．tom①通讯作者：王骥腾，E．mail：825415526@qq．com收稿日期：2017-10—08，收修改稿日期：2017一l1．1O376海洋与湖沼49卷诸多HN．AD菌，如醋酸钙不动杆菌cinetobactercalcoaceticus)(罗国芝等，2016)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)(梁贤等，2015)、粪产碱菌lcaligenesfaecalis)(方海洋等，2015)等。然而，直接向水体投放游离菌株进行脱氮仍存有缺陷，因单个细菌细胞表面水层易发生分子扩散，从而导致菌体汲取营养效率受限，进而影响菌株脱氮效率(Avnimelechetal，2012；郝红红等，2013)。而多个细菌聚集将有益于菌株脱氮。研究发现，部分菌种能分泌诸如多糖、蛋白质、腐殖质等组成的胞外聚合物(EPS)形成絮凝剂，可将细菌细胞及环境中微粒聚集构建生物絮团(biofloc)(Avnimelechetal，2012)，形成的絮团结