氨氧化细菌的富集培养及影响因素的研究
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全程氨氧化菌的发现及其进展研究1. 引言1.1 背景介绍全程氨氧化菌是一类特殊的微生物,能够在缺氧条件下将氨氧化为亚硝酸,是氮循环中一个重要的环节。
全程氨氧化菌的发现给氮循环的研究带来了新的视角,也为生态系统氮循环的理解提供了新的线索。
全程氨氧化菌的研究开始于20世纪70年代,最初是通过对废水处理系统中的微生物群落的研究发现的。
研究人员发现,在废水处理系统中存在一类能够利用氨作为唯一氮源、同时能够直接将氨氧化为亚硝酸的微生物。
这些微生物被称为全程氨氧化菌,不同于传统认知中氨氧化细菌需要有氧条件下生长的特点。
随着对全程氨氧化菌的研究逐渐深入,人们发现这类微生物在自然界中也广泛存在,例如在土壤、水体及海洋中均能够发现全程氨氧化菌的踪迹。
而且,全程氨氧化菌还能够在低氮浓度条件下起到催化氮转化作用的特点,使得其在氮循环中的地位愈发突出。
研究意义全程氨氧化菌的发现及其在自然界中的广泛存在,为我们重新认识氮循环的复杂性和多样性提供了新的视角。
通过深入研究全程氨氧化菌的生物学特性和在环境中的作用,不仅可以更好地理解生态系统中氮元素的循环过程,也对提高废水处理效率、改善土壤肥力等具有重要意义。
对全程氨氧化菌的研究具有重要的理论和实际意义。
1.2 研究意义全程氨氧化菌是一类新型的微生物,在水处理、氮循环和地球生态系统中发挥着重要的作用。
研究全程氨氧化菌不仅有助于深入了解氨氧化过程在自然环境中的机制,还对环境保护和资源利用具有重要的意义。
全程氨氧化菌的发现和分类可以帮助我们更好地理解氮循环过程,并为污水处理和农业生产提供更有效的氮肥利用途径。
全程氨氧化菌在环境中的作用不仅可以指导工程领域的氨氮废水处理,还可以改善水体质量,减轻氮污染对生态系统的影响。
研究全程氨氧化菌的生物学特性可以为新型生物技术的开发提供理论基础,促进生物资源的可持续利用。
深入研究全程氨氧化菌不仅有助于推动环境科学领域的发展,还可以为解决氮污染和资源利用难题提供新的思路和方法,具有广阔的应用前景和社会意义。
氨氧化细菌及其在环境中的应用氨氧化细菌是一种在自然界中广泛存在的细菌,它们能将氨转化为亚硝酸,是氮素循环的重要环节之一。
在土壤和水体中,氨氧化细菌的存在对生物进化和生态环境的保护都有着重要的意义。
同时,氨氧化细菌的应用也逐渐受到人们的关注和重视,被广泛应用于废水处理、环境修复等方面。
氨氧化细菌的基本特征氨氧化细菌主要分为两类:硝化细菌和亚硝化细菌。
硝化细菌能将氨通过氧化反应转化成亚硝酸,进一步氧化为硝酸,亚硝化细菌则能将亚硝酸氧化成为氮气。
这两类细菌的协同作用使得氮素循环得以顺畅进行,维持了生态系统中的氮素平衡。
氨氧化细菌的生态意义氨氧化细菌在土壤和水体中的存在对生态系统有着重要的意义。
一方面,氨氧化细菌能够将氨转化为亚硝酸,使得土壤和水体中的氨含量得到控制,避免了过量氨的排放对生态环境的污染。
另一方面,氨氧化细菌的代谢也为生物提供了必需的氮源,促进了生态系统中生物的生存和繁衍。
此外,氨氧化细菌的存在还能够影响土壤和水体的物理、化学特性,有助于调节环境。
氨氧化细菌在废水处理中的应用氨氧化细菌在废水处理中的应用受到了广泛的关注。
以废水中含氨量较高的养殖废水为例,如果直接排入环境中,将会造成氮素的过度积累,对水体生态造成破坏。
而使用氨氧化细菌进行废水处理,则能够将氨转化为亚硝酸,进一步转化为硝酸,从而达到减少氨排放的目的。
此外,在处理城市污水时也可以使用氨氧化细菌,加速污水中氨的转化和去除。
氨氧化细菌在环境修复中的应用氨氧化细菌在环境修复中也有着广泛的应用。
例如,在土壤污染修复中,氨氧化细菌能够将土壤中的氨转化为亚硝酸,进而促进氮素的循环和土壤生物的恢复和发展。
此外,氨氧化细菌在土壤重金属污染修复中也具有一定的应用价值,能够促进重金属的转化和去除,从而减轻土壤的污染程度。
总体来说,氨氧化细菌在环境领域中的应用前景广阔,有望实现环境污染的有效控制和生态平衡的保护。
然而,目前氨氧化细菌的应用还面临一些困难和挑战,例如对氨氧化细菌的研究和应用还存在一定的技术壁垒,需要加强人才培养和科学研究,同时也需要加强对氨氧化细菌的生态安全性评估和检测,确保其在应用过程中不会对环境造成不良影响。
不同施氮量对稻田土壤中氨氧化细菌群落结构的影响的开
题报告
1. 研究背景:
氨氮是稻田土壤中的重要氮源,但过量的氨氮会导致氮素的浪费,还可能对土壤和水环境造成污染。
因此,在稻田种植中需要对氮素的施用量进行科学合理的控制。
而氨氧化细菌是稻田土壤中的一种重要微生物,它们可以将氨氮转化为硝酸盐,为植物提供有效的氮素营养。
不同施氮量对氨氧化细菌在稻田土壤中的群落结构和丰度有什么影响,是当前稻田土壤微生物研究的热点和难点之一。
2. 研究内容:
本研究旨在探究不同施氮量对稻田土壤中氨氧化细菌群落结构的影响。
具体研究内容包括以下几个方面:
(1)收集稻田土壤样品,分别设立四个处理,分别为不施氮(CK)、低氮(LN)、中氮(MN)和高氮(HN)处理组,对每个组进行氮素肥料的施用。
(2)采用高通量测序技术,对每组土壤样品中的氨氧化细菌群落结构和丰度进行测定和分析。
(3)比较不同氮素施用处理组土壤中氨氧化细菌群落结构和丰度的差异,并进行统计学分析。
(4)分析氮素施用量对稻田土壤中氨氧化细菌群落结构和丰度的影响机制。
3. 研究意义:
通过本研究的开展,可以深入了解氮素肥料施用对稻田土壤中氨氧化细菌群落结构和丰度的影响。
该研究对于制定稻田氮素肥料施用的合理策略和管理措施具有一定的参考意义,同时也可以为建立稻田土壤微生物资源库提供重要的科学依据。
此外,本研究还有利于深入探究氮素循环在稻田生态系统中的作用和机制。
基金项目:国家自然科学基金项目(31570541,31170509) 作者简介:任婧 女,硕士研究生。
主要从事环境微生物相关科学研究。
E mail:MatchaRJ@163.com 通讯作者。
男,教授,博士,硕士/博士生导师。
现从事环境生物技术方面的研究工作。
E mail:songzhiwen@qut.edu.cn 收稿日期:2019 10 09厌氧氨氧化反应器启动过程的影响因素及微生物群落变化研究进展任 婧,徐爱玲,宋志文(青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛 266033)摘 要 自厌氧氨氧化反应发现以来,由于其具有低能耗、无需外加碳源等优点,已成为人们在污水生物脱氮研究与应用中的最新关注点。
然而,由于极低的生长速率、极长的倍增时间以及严格的代谢条件等特点,限制了厌氧氨氧化菌的应用。
综述了厌氧氨氧化菌富集培养过程中的影响因素,介绍了不同污泥来源的厌氧氨氧化优势菌属、分子鉴定方法,提供了部分用于厌氧氨氧化菌鉴定使用的引物序列和厌氧氨氧化菌最新发现的属与种。
最后,对未来的研究方向提出一些建议思考,以期为厌氧氨氧化工艺在污水处理中的应用提供参考。
关键词 厌氧氨氧化菌;富集培养;影响因素;分子鉴定;污水处理中图分类号 Q939.97 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2020)02-0115-09doi:10.3969/j.issn.1005-7021.2020.02.015AdvancesinInfluencingFactorsandMicrobialCommunityChangesinAnaerobicAmmoniumOxidationReactorStartupProcessRENJing,XUAi ling,SONGZhi wen(Coll.ofEnvironm′l&Mun.Engin.,QingdaoUni.ofTechnol.,Qingdao266033)Abstract Sincethediscoveryofanaerobicammoniumoxidation(anammox)reaction,ithasbecomethelatestcon cernintheresearchandapplicationofsewagebiologicalnitrogenremovalduetoitslowenergyconsumptionandnoad ditionalneedforcarbonsource,andotheradvantages.However,theextremelylowgrowthrate,longdoublingtimeandstrictmetabolicconditionshaslimitedtheapplicationofanammoxbacteria.Thispaperreviewedtheinfluencingfactorsduringtheenrichmentandcultivationofanammoxbacteria,andintroducedtheanammoxdominantbacteriaandmolecularidentificationmethodsofdifferentsludgesources.Andprovidedprimersequencefortheuseinidentificationofanammoxbacteriaandgenusandspeciesofanammoxbacteriahavebeenfoundlately.Finally,somesuggestionsforfutureresearchdirectionswereproposedsoastoprovideatheoreticalbasisfortheapplicationofanammoxtechnologyinwastewatertreatment.Keywords anaerobicammoniaoxidation(anammox)bacteria;enrichmentculture;influencingfactors;molecularidentification;sewagetreatment 当前,水体氮素污染日益严重,极大地影响到环境和人体健康,采用常规硝化和异养反硝化脱氮工艺通常需要曝气和外加有机碳源,并且产泥量多。
氨氧化菌的研究及其在废水处理中的应用废水处理作为环境保护的一项重要工作,关系到人们的生产生活环境。
传统的废水处理方式主要是利用物理和化学方法处理,但这些方法处理完后,仍然会有一定量的氨氮残留在水中,给环境造成严重污染。
因此,一些新型的废水处理技术逐渐得到关注,其中氨氧化菌在废水处理中的应用引起了广泛的关注。
氨氧化菌是一类在自然界中常见的细菌,其主要功能是将含氮物质转化为亚硝酸盐。
氨氧化菌的研究是比较早的一个领域,早在19世纪50年代,科学家们就已经发现了氨氧化菌的存在和作用。
随着人们对环保的高度重视和废水处理技术的不断改进,氨氧化菌在废水处理中的应用逐渐被广泛认可。
氨氧化菌的应用原理基于其对含氨废水中氨氮的转化作用。
对于含氨的废水,通过预处理采用硝化/反硝化过程将氨氮转化为亚硝酸盐,再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐,最后利用硝酸盐还原反应降解污染物。
氨氧化菌的参与,能够将废水中高浓度的氨氮转化为亚硝酸盐,降低废水中的氨氮浓度,减轻氨氮对环境的污染。
除了在废水处理方面的应用,氨氧化菌还有其他的应用价值。
例如,氨氧化菌在农业生产中也有应用,可用于改良土壤、提高农作物生产效率和保护生态环境等方面。
然而,氨氧化菌在废水处理中的应用也存在一些问题。
由于氨氮浓度较高,氨氧化反应速率较慢,废水处理效果可能不理想;另外,氨氧化菌的灵敏度较高,容易受到恶劣环境的影响,导致处理效力下降。
针对这些问题,科学家们不断进行研究,试图提高氨氧化菌在废水处理中的应用效果和稳定性。
总的来说,氨氧化菌在废水处理中的应用是一项值得开发和推广的新技术。
其有望在保障水资源安全、改善生态环境等方面发挥积极的作用。
科学家们需要进一步进行深入研究和开发创新,通过科技手段不断推动废水处理技术的创新和提升。
土壤中的氨氧化微生物硝化作用(Nitrification)是指生物利用氧气将氨氧化为亚硝酸盐继而将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的作用。
氨氧化作用是硝化作用的第一个反应步骤,也是限速步骤,是全球氮循环的中心环节。
氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成:氨氧化细菌(AOB)与氨氧化古菌(AOA)。
研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属。
尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中,但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位。
氨氧化细菌是执行硝化作用第一步的关键微生物,即将氨氧化为亚硝酸盐,该步骤也是硝化速率的限制性步骤。
自养型氨氧化细菌可分为两大类, 一类属于γ-变形细菌(γ-proteobacteria),只存在于海洋和咸水中,另一类属于β-变形细菌(β-proteobacteria),土壤中的氨氧化细菌均属此类。
氨氧化细菌通过单加氧酶(amoA)活性控制氨氧化成亚硝酸盐的速率。
最新研究发现具有amoA 基因的泉古菌门的古细菌,进一步研究证实自然界中存在具有氨氧化功能的氨氧化古菌,且陆地生态系统中氨氧化古菌的数量和分布比氨氧化细菌更丰富。
第二步(将亚硝酸盐氧化为硝酸盐)主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成。
以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸,硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源。
一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶,这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳。
人们发现欧洲亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样,可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能,并通过将氨(脲酶的另一产物)氧化为亚硝酸盐的过程收获能量。
这一特性可解释为什么在酸性环境中存在尿素的情况下会促进氨氧化细菌的生长。
早年通过同位素示踪技术的研究发现,14C—衰减性无机碳和H132 CO3都能嵌合到生长旺盛的泉古菌细胞上,结合对古代泉古菌的类脂特征分析均表明这些中温海洋泉古菌营自养型生长。
厌氧氨氧化菌的研究进展*秦玉洁 周少奇**(华南理工大学环境科学与工程学院,广州510641)摘 要 厌氧氨氧化技术是一种新型生物脱氮技术,在废水处理中具有广泛的应用前途,对全球海洋的氮循环起着重要作用。
由于反应中不需另加有机物、不消耗氧气、不会产生二次污染等优点,厌氧氨氧化技术受到格外关注。
通常认为,厌氧氨氧化的机理在于厌氧氨氧化菌使氨和亚硝酸反应生成氮气。
通过16S r R N A 分子生物学方法已鉴定出该菌群属于分枝很深的浮霉菌,由于至今未能成功分离到纯的菌株,未正式命名,对其微生态环境以及生理生化特征也未能取得一致的意见。
本文综述了国内外对厌氧氨氧化微生物的作用、分布、种类、生理生化特征等研究进展,认为厌氧氨氧化菌的分离纯化、生物特性、小生境等是今后的主要研究方向。
关键词 厌氧氨氧化菌;生物脱氮;鉴定;生物学特性中图分类号 X 703 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2007)11-1867-06R e s e a r c h p r o g r e s s o n a n a e r o b i c a mm o n i u m -o x i d a t i o n b a c t e r i a .Q I NY u -j i e ,Z H O US h a o -q i (C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,S o u t hC h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510641,C h i n a ).C h i n e s e J o u r n a l o f E c o l o g y ,2007,26(11):1867-1872.A b s t r a c t :A n a e r o b i c a m m o n i u m -o x i d a t i o n (A n a m m o x )i s a p r o m i s i n g p r o c e s s o f b i o l o g i c a l n i t r o -g e n r e m o v a l i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n t ,a n d p l a y s a s i g n i f i c a n t r o l e o n b i o l o g i c a l n i t r o g e n c y c l i n g i n t h e g l o b a l o c e a n s .I t g e t s p a r t i c u l a r a t t e n t i o n d u e t o i t s u n i q u e f e a t u r e s ,e .g .,w i t h n o a d d i t i o n a l o r g a n i c c o m p o u n d ,w i t h o u t c o n s u m i n g o x y g e n ,a n d w i t h o u t p r o d u c i n g s e c o n d a r y p o l l u t i o n ,i n t h e p r o c e s s o f r e a c t i o n .T h e r e i s a c o m m o n v i e wo n t h e m e c h a n i s mo f A n a m m o x ,i .e .,t h e c o n v e r -s i o n o f a m m o n i a a n d n i t r i t e i n t o n i t r o g e n g a s w a s d u e t o t h e f u n c t i o n o f A n a m m o x b a c t e r i a .B y t h e m e t h o d o f p h y l o g e n e t i c a n a l y s i s o f 16S r R N Ag e n e ,i t w a s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e A n a m m o x b a c t e r i a b e l o n g t o t h e d e e p b r a n c h e s o f p l a n c t o m y c e t e .H o w e v e r ,t h e A n a m m o x b a c t e r i a c a n n o t b e f o r m a l l y n a m e d ,b e c a u s e t h e y c a n n o t b e i s o l a t e d a n d p u r i f i e d f r o mt h e a c t i v e s l u d g e b y n o w .I t i s h a r d t o a c h i e v e a c o m m o n v i e wo n t h e m i c r o -e c o s y s t e ma n d t h e p h y s i o l o g y a n d b i o c h e m i s t r y o f t h e b a c t e r i a .I n t h i s p a p e r ,t h e r e s e a r c hp r o g r e s s o n t h e f u n c t i o n ,d i s t r i b u t i o n ,s p e c i e s ,a n d p h y s i o l o g i c a l a n d b i o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f A n a m m o x b a c t e r i a w e r e s u m m a r i z e d ,a n di t w a s p o i n t e d o u t t h a t i s o l a t i o n a n d p u r i f i c a t i o n ,b i o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s ,a n d m i c r o -h a b i t a t s a r e t h e f u -t u r e r e s e a r c h d i r e c t i o n s o f t h e A n a m m o x b a c t e r i a .K e y w o r d s :a n a e r o b i ca m m o n i u m -o x i d a t i o nb a c t e r i a ;b i o l o g i c a l n i t r o g e nr e m o v a l ;i d e n t i f i c a -t i o n ,b i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s .*国家自然科学基金项目(20377013)、教育部新世纪优秀人才支持计划、广东省科技攻关项目(2006B 36703002)和华南理工大学自然科学基金项目(5050760)资助。
全程氨氧化菌的发现及其进展研究1. 引言1.1 全程氨氧化菌的发现及其进展研究背景全程氨氧化菌是一类能够利用氨氮酸氧化为硝态氮的微生物,最早被发现于20世纪80年代。
早期的研究表明,全程氨氧化菌在氮循环中扮演着重要的角色,能够促进氨氮的转化,并影响环境中的氮素平衡。
随着科学技术的发展,人们对全程氨氧化菌的研究逐渐深入,发现了不同类型的全程氨氧化菌,揭示了其生态功能和代谢途径等方面的特点。
全程氨氧化菌的研究引起了科学界的广泛关注,其对环境氮循环和生态系统稳定性的影响备受关注。
全程氨氧化菌在环境修复、农业生产、水质处理等领域中的潜在应用也引起了人们的兴趣。
通过对全程氨氧化菌的深入研究,可以更好地认识这一类微生物的生态学特征和生物学功能,为环境保护和微生物技术应用提供科学依据。
1.2 全程氨氧化菌的研究意义全程氨氧化菌是一类微生物,具有重要的研究意义。
全程氨氧化菌在氮循环中扮演着重要角色。
它们可以将氨氧化为硝酸盐,从而参与到氮素的转化过程中。
氮素是生物体生长发育不可或缺的元素,而全程氨氧化菌的存在和活动直接影响着氮素的有效利用和循环。
全程氨氧化菌在环境修复中也具有重要意义。
一些全程氨氧化菌能够降解有机废物,清除环境中的有毒物质,帮助恢复受污染的土壤和水体。
这对于改善环境质量、保护生物多样性具有重要意义。
全程氨氧化菌还具有潜在的应用价值。
它们可以被应用于废水处理、土壤改良、生物肥料的制备等领域。
通过利用全程氨氧化菌的代谢功能,可以实现资源的高效利用和环境的健康保护。
全程氨氧化菌的研究意义不仅体现在对氮循环、环境修复等方面的重要作用,还体现在其潜在的应用价值。
深入研究全程氨氧化菌,对于推动环境保护、资源利用和微生物技术的发展具有重要意义。
2. 正文2.1 全程氨氧化菌的分类与特征全程氨氧化菌是一类广泛存在于自然界中的微生物,其在氮循环中起着重要作用。
根据分类学的特征,全程氨氧化菌主要包括广义氨氧化菌(AOB)和细胞质膜蛋白氨氧化菌(comammox)。