几种湿地植物根际微生物的分离鉴定及其污水净化效果的研究

摘要

湿地是一种多功能的综合性生态系统，具有防洪蓄水、调节气候、净化水质等多种生态功能，在生态环境中发挥着重要作用。人工湿地是利用湿地系统净化水质这一功能而发展以来的一种新型的污水处理技术，其基本原理是利用基质-水生植物-微生物这个复合系统的物理、化学和生物三重协调作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物降解来实现对污水的高效净化。微生物是人工湿地系统中的主要分解者，在污染物降解和水质净化过程中发挥着重要作用。本实验的研究目的在于通过分离鉴定，了解几种北方地区常见湿地植物根际微生物(主要为细菌)的种类组成，并通过测定它们对污水中COD、氨氮的去除率，筛选出具有高效去除水中COD和氨氮能力的菌株，为人工湿地的构建提供理论和应用基础。
　　 本文主要介绍了对几种常见湿地植物根际细菌的分离和鉴定过程以及分离获得的细菌对污水水质净化效果的研究，细菌菌种的鉴定采用的是分子方法16SrDNA序列分析技术，同时对菌株的耐盐性、油脂水解性和蛋白水解性等生理生化特性进行了研究：污水测定指标为COD和氨氮，通过测定接种后48h内(每12h测定一次)二者的浓度变化，并计算48h后各组对两种指标的去除率来判断污水的净化效果，COD和氨氮浓度的测定分别采用的是重铬酸钾法和哈希水质分析仪DR2700。实验结果如下：
　　 1)实验共分离获得12株纯化菌株，包括芽孢杆菌属(Bacillus)4株，紫色杆菌属(Janthinobacterium)2株，产黄杆菌属(Rhodanobacter)、游动微菌属(Planomicrobium)、气单胞菌属(Aeromonas)、动球性菌属(Planococcus)、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)各1株，还有一株其同源序列的分类地位尚未确定。
　　 2)盐度耐受性实验结果表明：菌株M3的盐度耐受性最高，在10％盐度环境中仍可生长，最适生长盐度为1％；ZL2和ZL11在10％以下的盐度环境中均能生长，最适生长盐度为1％；BL1在7％以下盐度环境均能生长，且在0和1％盐度中生长均比较旺盛；其他菌株均只在0和1％盐度环境中有生长现象。油脂水解实验发现：除BL18和BL21两株菌没有发生油脂水解反应外，其他菌株均具有油脂水解特性，其中M3的油脂水解能力最强。蛋白水解实验中BL15、BL18、ZL2、M3和S9表现出蛋白水解能力，其他菌株均未发生蛋白水解反应。
　　 3)接种不同菌株的污水在48h内COD和氨氮的浓度变化基本都呈现不同的趋势，48h后对水中COD具有去除效果(去除率大于对照组)的菌株按去除率大小依次为ZL2(98.04％)、M1(89.01％)、BL1(87.86％)、M3(76.57％)、ZL11(64.99％)、S9(61.87％)、BL15(48.30％)、S5(45.58％)、BL21(42.76％)、BL8(28.77％)，其中ZL2对水中COD去除效果最好，且去除率显著高于其他处理组(P<0.05)；M1、BL1、M3、ZL11和S9也具有良好的去除效果，COD去除率均在60％以上。
　　 48h后对水中氨氮具有去出效果的菌株按去除率大小依次为BL1(99.53％)、ZL2(92.31％)、M1(91.49％)、BL21(41.98％)、ZL11(35.32％)、S9(25.52％)、S5(22.30％)、M3(18.39％)、BL15(17.01％)，BL1对污水中氨氮的去除率最高，且显著高于其他处理组(P<0.05)；其次是ZL2和M1，氨氮去除率均在90％以上，二者差异不显著(P>0.05)；其他几组氨氮去除效果相对较弱。
　　 综上所述，实验共从湿地植物根际分离获得12株纯化细菌菌株，通过鉴定其中11株确定了分类地位。除去致病菌M1，最终筛选获得5株对COD具有高效去除能力的菌株(ZL2、BL1、M3、ZL11和S9)以及2株对氨氮具有高效去除能力的有菌株(BL1和ZL2)。