高脱氮活性海洋着色菌YL28生物膜特性

摘要

[背景]细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题.源自红树林的海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强.[目的]阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考.[方法]以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果.[结果]随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜.在0-5 000 lx光照范围内培养4d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21％)最高,1 000-4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64％-68.66％),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60-0.80 mg/cm2.除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异.生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中.随光照强度(1 000-5 000 1x)和培养时间(4-10 d)的变化,胞外复合物(Extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 1x时蛋白含量最高;4 000 1x时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低.[结论]海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础.