脱氮细菌的选育及其在养殖水体氮素转化中的作用

摘要

好氧反硝化细菌被发现以来一直是国内外研究的热点，它克服了传统反硝化工艺的不足，可以在好氧条件下进行反硝化作用，有着很强的应用潜力。本文利用实验室中选育的好氧反硝化菌种，通过物理法紫外诱变提高其反硝化能力。将诱变后的菌株应用于模拟养殖水体的脱氮处理研究，并对模拟水体中不同形态的氮素随时间的变化的数据做了曲线拟合，探讨了不同生境条件下的水中N元素的变化。
　　在物理法紫外诱变阶段，对实验室前期选育的好氧反硝化菌6＃菌进行紫外诱变处理，经过初筛和复筛得到菌株H2，并对其好氧反硝化性能进行研究。结果显示:菌株H2的反硝化能力得到改善，在相同实验条件下，H2对硝酸根的去除能力从原始菌株的59.86％提高至68.66％，且在突变体的筛选、活化和培养过程中经过多次传代，传代前后H2遗传稳定性良好。由杜氏小管实验得出H2菌产生气体量2.5 mL大于6＃菌的2 mL，也可推出H2菌比原菌株6＃具有更好的硝化反硝化作用。
　　在模拟养殖水体的实验阶段，选用空白水体、水生植物+菌、菌以及水生植物四种模拟环境进行实验，探究诱变菌H2对水体的净化效果以及水生植物对水体净化作用的影响，净化效果为水生植物+菌＞菌＞水生植物＞空白水体。实验证明，H2对氨氮、硝态氮、亚硝态氮、COD均具有一定的去除作用，尤其是对亚硝态氮去除效果显著;H2菌对于水体净化效果良好，水生植物对水体的净化也有一定的影响作用;菌、水生植物均可改善水质，提高鱼体的生长性能。
　　对模拟养殖水体中氮素浓度与时间的变化关系进行数学分析，在本实验条件下，数学参数与实际运行相符，所得数学方程能够很好地反映水体氮素转化降解规律。从方程可以明显看出反硝化菌H2、水生植物对氮素的去除规律。
　　研究表明，运用紫外诱变的方法有效地提高了反硝化菌的脱氮能力，提高了水体净化效果，并且在养殖水体脱氮处理中效果显著。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 氮素污染现状及对水体的危害

1．2 水体中氮素的去除方法

1．2．1 物理化学法

1．2．2 生物脱氮法

1．2．3 水生植物修复法

1．3 生物脱氮技术

1．3．1 传统理论上的生物脱氮工艺

1．3．2 同步硝化反硝化技术

1．3．3 短程硝化-反硝化脱氮技术

1．3．4 好氧反硝化脱氮技术

1．4 好氧反硝化细菌的研究

1．4．1 好氧反硝化菌的生长及代谢

1．4．2 好氧反硝化菌的物理法紫外诱变研究

1．4．3 好氧反硝化菌的实际应用研究

1．5 展望

1．6 研究的思路、目的及意义

2 高效好氧反硝化菌的紫外诱变育种研究

2．1 实验材料

2．1．1 实验菌株与培养基

2．1．2 主要实验仪器

2．1．3 主要实验试剂

2．2 实验方法

2．2．1 菌株的活化

2．2．2 紫外光致死效应测定

2．2．3 紫外诱变及优势菌株的筛选

2．2．4 好氧反硝化脱氮特性测定

2．2．5 氮素分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 菌株最佳诱变条件的确定

2．3．2 优势菌株的确定

2．3．3 菌株好氧反硝化性能测定

2．3．4 诱变优势菌株H2稳定性实验

2．4 小结

3 高效好氧反硝化菌应用于养殖水体的研究

3．1 实验材料

3．1．1 实验菌株及实验鱼类

3．1．2 好氧反硝化菌液的制备

3．1．3 主要实验仪器

3．1．4 主要实验试剂

3．2 实验方法

3．2．1 模拟养殖水体的制备

3．2．2 测定指标及分析方法

3．2．3 水样的采集方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 好氧反硝化菌H2对养殖水体氨氮的影响研究

3．3．2 好氧反硝化菌H2对养殖水体亚硝态氮的影响研究

3．3．3 好氧反硝化菌H2对养殖水体硝态氮的影响研究

3．3．4 好氧反硝化菌H2对养殖水体COD的影响研究

3．3．5 好氧反硝化菌H2的投加对水中溶解氧的影响研究

3．3．6 实验前后各组金鱼及水生植物的增重

3．4 小结

4 养殖水体不同氮元素转化规律的探索

4．1 材料与方法

4．2 养殖水体氮循环途径的描述

4．3 分析与讨论

4．3．1 对照组A氮素浓度变化规律

4．3．2 实验组B氮素浓度变化规律

4．3．3 实验组C氮素浓度变化规律

4．3．4 实验组D氮素浓度变化规律

4．3．5 ABCD组不同氮素浓度变化率的比较

4．4 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文