[發(fā)明專利]高效去除水體中亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮和氨氮的施氏假單胞菌CY003及其應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910273368.4
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101724594A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 袁科平;李谷;鄒世平;艾曉輝;何力;鄭衛(wèi)東
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院長江水產研究所
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12Q1/04;C02F3/34;C02F3/02;C12R1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于水環(huán)境微生物治理技術領域，具體涉及一株去除水體中亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮和氨氮的施氏假單胞菌CY003的篩選及應用。

技術背景

目前，我國在水污染防治方面做了很多工作，但是養(yǎng)殖水體和天然水體富營養(yǎng)化問題仍然非常嚴峻。調查表明(金相燦等，1995)：我國大部分湖泊、水庫已達到富營養(yǎng)化或超過富營養(yǎng)化程度。水體的“富營養(yǎng)化”使水體變得腥臭難聞，魚類和其他生物大量死亡，藍藻暴發(fā)，高溫季節(jié)很多地方無水可飲。水體中含有的營養(yǎng)鹽類元素氮、磷超標是引起富營化的主要原因(Rffollety?and?Jlhatfield，2002)。而隨著我國集約化高密度水產養(yǎng)殖的快速發(fā)展，養(yǎng)殖水體中氨氮、亞硝態(tài)氮含量超標現象非常嚴重，水體中的亞硝態(tài)氮、氨氮是導致水產動物致病的主要根源之一。據農業(yè)部和國家環(huán)境保護總局近日聯合發(fā)布的一份公報顯示，2003年由于環(huán)境污染造成的可測算天然漁業(yè)資源經濟損失達到36.36億元。因此水體中氮素的去除，對于保護環(huán)境、發(fā)展?jié)O業(yè)經濟和保障人類健康都具有重要的意義。如何經濟、高效地去除水體中的氮素已成為水污染控制領域的研究重點和熱點。

氮以有機氮和無機氮兩種形態(tài)存在于水體中。有機氮有蛋白氮、多肽、氨基酸和尿素等，它們來源于飼料殘餌、生活污水、農業(yè)廢棄物(植物秸稈、牲畜糞便等)和工業(yè)廢水(如羊毛加工、制革、印染、食品加工等)。無機氮指主要以NH₃、NH₄⁺、N₂、N₂O、NO、NO₂^-、NO₂、NO₃^-等價態(tài)存在(鄭平等，2004)，許多研究證明，除了分子態(tài)氮以外，所有無機氮素循環(huán)中間產物積累均會對人類和環(huán)境產生不良影響。氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮是水體中無機氮的主要存在形式。

氮素在水體的轉化主要是依靠微生物的作用，生物脫氮(biological?nitrogenremoval，BNR)方法是指通過微生物的硝化和反硝化作用來脫除水體中的氮素污染(Prakasam?and?Loehr，1972)。硝化作用是指硝化菌將氨氮氧化成硝酸鹽氮的過程，包括兩個步驟：第一步是由亞硝酸菌(Nitrosobacter)將氨氮轉化為亞硝酸鹽，第二步是由硝酸菌(Nitrobacter)從將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。反硝化作用是指反硝化細菌將硝態(tài)氮(鹽)、亞硝態(tài)氮(鹽)及其它氮氧化物轉變?yōu)榈獨饣虻钠渌鼩鈶B(tài)氧化物的生物學過程(Kim?et?al，2005)。反硝化細菌是所有能以NO₃^-為最終電子受體，HNO₃還原為N₂的細菌總稱，在種類學上沒有專門的類群，分散于10個不同的細菌科中。一般條件下，反硝化細菌都是利用氧氣作為電子受體，而在含氧量很低或缺氧的條件下能利用硝酸鹽及亞硝酸鹽中氧進行呼吸，并釋放N₂。大多數反硝化細菌是異養(yǎng)型兼性厭氧細菌，能夠利用多種有機物作為電子受體。自然界中最普遍的反硝化菌屬是假單胞菌屬(Pseudomonas)，其次是產堿桿菌屬(Alcaligenes)。

傳統理論認為，細菌的反硝化是一個嚴格的厭氧過程。反硝化菌優(yōu)先使用DO(dissolved?oxygen)呼吸，阻止了硝酸鹽或亞硝酸鹽作為最終電子受體。這成為制約傳統生物脫氮技術研究應用的瓶頸：一方面，亞硝酸細菌為化能自養(yǎng)菌，生長速率緩慢，導致反應啟動時間長，并且亞硝酸細菌對污水組成成分、pH和溫度等的改變都敏感(Mobarry?et?al，1996)。另一方面，硝化過程是在好氧環(huán)境中完成的，而反硝化是在缺氧過程中進行的。這使得整個脫氮過程必須經過好氧和缺氧兩個環(huán)節(jié)(Joo?et?al，2005)。然而，Robertson和Kuenen在實驗室中觀察到在氧氣存在的條件下發(fā)生了反硝化現象，細菌好氧反硝化的發(fā)現，突破了傳統理論的認識，為生物脫氮技術提供了一種嶄新的思路。人們在各種不同的環(huán)境下諸如土壤，溝渠，池塘，活性污泥，沉積物等都分離出了一些好氧反硝化菌。國內外很多研究者發(fā)現并分離出好氧反硝化菌，大致可歸為：產堿菌屬(Alcaligenes)、副球菌屬(Paracoccus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)及紅球菌屬(Rhodococcus)等。這些微生物均能在好氧的條件下將硝酸鹽或者亞硝酸鹽還原。