環(huán)境硝化細(xì)菌熒光原位雜交檢測方法的建立及其應(yīng)用.pdf

1、湖泊富營養(yǎng)化已是世界各國急需解決的水環(huán)境問題，氮是引起湖泊富營養(yǎng)化的罪魁禍?zhǔn)字?。在污水氮凈化技術(shù)中，生物脫氮技術(shù)因經(jīng)濟(jì)有效而被認(rèn)為是最有前途的脫氮方法。在生物脫氮過程中硝化細(xì)菌是主要的執(zhí)行者。然而由于傳統(tǒng)硝化細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)的限制，使生物脫氮過程中硝化細(xì)菌的監(jiān)測十分困難。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，有效提高了環(huán)境微生物的監(jiān)測水平，其中熒光原位雜交技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)成為環(huán)境微生物檢測中具有應(yīng)用優(yōu)勢的技術(shù)之一。 本研究通過構(gòu)

2、建、并優(yōu)化熒光原位雜交(FISH)技術(shù)，定量檢測環(huán)境樣品中硝化細(xì)菌，并應(yīng)用該技術(shù)觀察了多種生物脫氮工藝(滴濾池、跌水接觸氧化池、潛流人工濕地、水生植物濾床)以及菌-藻共生系統(tǒng)中總細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌時空分布生物量變化特點(diǎn)，初步探討了在多種環(huán)境樣本中應(yīng)用熒光原位雜交(FISH)技術(shù)監(jiān)測硝化細(xì)菌變化的可行性及應(yīng)用價值。 初步研究結(jié)果如下： 1.通過正交實驗優(yōu)化了FISH技術(shù)檢測環(huán)境總細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌等微生物的

3、實驗條件。FISH技術(shù)檢測環(huán)境硝化細(xì)菌優(yōu)化條件包括：樣品預(yù)處理條件：熱固定2小時，脫水3分鐘；亞硝酸細(xì)菌雜交條件：雜交溫度46°C，雜交時間3小時，洗脫液中NaCI濃度60mmol/L；硝酸細(xì)菌雜交條件：雜交溫度46°C，雜交時間5小時，洗脫液中NaCI濃度60mmol/L。細(xì)菌總數(shù)雜交條件：溫度60°C，雜交時間3小時，NaCl濃度10mmol/L。 2.應(yīng)用FISH技術(shù)定量檢測滴濾池生物膜硝化細(xì)菌，結(jié)果顯示硝化細(xì)菌的時空分布

4、為：滴濾池中部的硝化細(xì)菌生物量高于上部、下部；秋季總細(xì)菌、硝化細(xì)菌生物量高于夏、冬季節(jié)。滴濾池生物膜微生物與脫氮關(guān)系研究結(jié)果表明：生物膜細(xì)菌總量及硝化細(xì)菌生物量與TN去除率呈正相關(guān)。 3.對跌水接觸氧化池生物膜的硝化細(xì)菌檢測結(jié)果如下：第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級池的硝酸細(xì)菌數(shù)量相對較多，尤其是第Ⅲ級池最多，該裝置的主要反應(yīng)區(qū)為第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，第Ⅲ級池起核心作用。秋季總細(xì)菌、硝化細(xì)菌生物量高于夏、冬季節(jié)。跌水接觸氧化池生物膜硝酸細(xì)菌數(shù)量、亞硝酸

5、細(xì)菌數(shù)量及生物膜細(xì)菌總數(shù)量分別與TN去除率和NH3-N去除率相關(guān)。 4.潛流人工濕地、水生植物濾床中硝化細(xì)菌的分布特點(diǎn)顯示：潛流人工濕地的水生植物根系硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、總細(xì)菌生物量沿著水流的方向逐漸減少，其中第二級人工濕地植物根系中硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、總細(xì)菌生物量較高；細(xì)砂層硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、總細(xì)菌生物量要明顯少于碎石層。水生植物濾床植物根系硝化細(xì)菌生物量時空變化結(jié)果表明：秋季總細(xì)菌、硝化細(xì)菌的數(shù)量高，在第二、三級微生

6、物生物量較高：人工濕地最大特點(diǎn)為亞硝酸細(xì)菌與硝酸細(xì)菌比值較高。 5.菌-藻固化系統(tǒng)中硝化細(xì)菌檢測結(jié)果表明：在菌-藻固化系統(tǒng)中，不同藻類以及菌藻不同比值均影響固化系統(tǒng)中硝化細(xì)菌、藻生物量變化。小球藻和硝化細(xì)菌比值為1∶25的固化系統(tǒng)中，菌藻增幅量低于比值為1∶10的固化系統(tǒng)；而在斜生柵藻和硝化細(xì)菌比值為1∶25的固化系統(tǒng)中，菌藻增幅量高于比值為1∶10的固化系統(tǒng)。菌-藻固化系統(tǒng)中菌藻含量變化與其除氮效率相吻合。 綜上所述，