论文部分内容阅读
氮循环是自然界中重要的地球化学循环之一,硝酸盐异化还原是氮循环的重要过程,硝酸盐异化还原为铵(DNRA)是与反硝化作用不同的硝酸盐异化还原途径,在一些特定的条件下DNRA是环境中硝酸盐异化还原的主要方式。目前,纯培养情况下的DNRA过程研究较少,本实验针对这一问题,选用实验室筛选出的能够将Fe(II)EDTA-NO还原为NH4+的硫酸盐还原菌Desulfovibrio sp. CMX作为研究对象,考察了纯培养条件下该菌株的DNRA过程特性及其影响因素。主要内容如下：考察了菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素,结果表明,在无外加氮源的情况下,分别以10 mmol/LNO3-和NO2作为唯一电子受体,菌株Desulfovibrio sp.CMX的最终NH4+生成率分别达到85.8%和97.3%,且该过程无N2和N2O等副产物产生。考察了外加氮源、初始接菌量和碳源加入量等因素对该菌株DNRA过程的影响,酵母浸粉作为外加氮源可促进菌株的生长和代谢从而促进菌株DNRA过程；最佳初始接菌量为20 mg/L(蛋白质浓度)；当初始硝酸盐浓度为10 mmol/L时最佳碳源加入量为5mL/L的乳酸钠。考察了氯化铵浓度、初始硝酸盐浓度和硫离子浓度对菌株Desulfovibrio sp. CMX DNRA过程的影响。结果表明：在氨氮浓度为1000 mg/L范围内,氯化铵浓度对菌株Desulfovibrio. sp. CMX的DNRA过程没有影响,表明菌株有很强的耐铵盐性能；但不同初始浓度硝酸盐和硫离子对菌株DNRA过程有很大影响,当初始硝酸盐浓度小于10mmol/L时,无N20等含氮气体产物生成,NH4+为最主要产物；而当初始硝酸盐浓度大于 15 mmol/L时,最终产物为NH4+、N2O和N2;S2-对该菌株生长和DNRA过程有明显的抑制作用,当S2-浓度达到6 mmol/L后,其对DNRA过程中的NO3-还原为NO2-过程的抑制作用强于其对NO2-还原为NH4+过程的抑制作用,此时NO3-还原速率低于N02-还原速率。考察了菌株Desulfovibrio. sp. CMX同时还原硝酸盐/亚硝酸盐和硫酸盐的过程特性和影响因素。结果表明：在菌株Desulfovibrio sp. CMX同时还原硝酸盐/亚硝酸盐和硫酸盐时,菌株首先还原硝酸盐/亚硝酸盐再还原硫酸盐,酵母浸粉对菌株DNRA过程有促进作用且影响其最终产物；8042-对于菌株Desulfovibrio. sp. CMX的DNRA过程的两个阶段存在不同的作用机制,对NO3-还原为NO2-过程有促进作用,而对于NQ-还原为NH4+的过程有抑制作用,综合两种作用机制,对于DNRA全过程是抑制作用：碳源加入量影响硝酸盐和硫酸盐共存时的还原过程,在碳源加入量充足的情况下,低碳源加入量时菌株Desulfovibrio sp. CMX先进行DNRA过程,随后再进行硫酸盐的还原；增大碳源加入量,会促进菌株Desulfovibrio sp. CMX还原硫酸盐,但是由于硫酸盐的竞争和其还原产物硫化物对菌株Desulfovibrio sp. CMX DNRA过程的抑制作用,导致菌株DNRA过程速率降低。此外对碳源加入方式的研究中发现定时分批次加入过量的碳源能将硫酸盐对硝酸盐DNRA过程的抑制减轻。但是定时分批次加入碳源造成硫酸盐还原速率低于初始一次性加入碳源时的硫酸盐还原速率；金属(Fe和Zn2+)加入对菌株DNRA过程和菌株还原硫酸盐过程没有明显促进作用。