硝化细菌的简介及研究思路
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硝化细菌做-硝化细菌资料硝化细菌是什么如何培养硝化细菌硝化细菌资料存活条件硝化细菌的存活条件:硝化细菌的存活需要水分,还需要很高的氧气,所以只能生活在生化棉、生化球、玻璃环、陶瓷环等各种有微孔的滤材中。
只有同时满足了水分与氧气的,它们才能存活。
硝化细菌最适宜在弱碱性的水中生活,在温度达到25度左右时生长繁殖最快。
它的繁殖不遵循分离定律和自由组合定律。
如何培养硝化细菌第一,为硝化细菌创造生活环境。
只有为硝化细菌提供更多的生活环境才能得到更多的硝化细菌。
生化棉和细菌屋等生化滤材是专门用于培养硝化细菌的,具有很大的表面积,可以硝化细菌的附着量。
第二,在过滤中设置一个独立的生化仓。
生化仓中只放生化滤材,因为生化滤材不用经常洗,与其他的滤材分开放这样可以方便硝化细菌的控制和管理。
第四,增加水中氧气量。
硝化细菌是一种好氧性细菌,所以氧气不足的话会影响硝化细菌的数量。
换一个出气量大的气泵可以事半功倍,有条件的最好在生化仓中单独加一个气头。
第五,定期清洗生化滤材。
生化滤材中有许多的孔隙用于增加其表面积,使用时间长了会被水中的许多杂质堵塞住,减少其表面积,定期把其表面的赃物清洗干净有利于消化细菌的附着。
洗的时候要分批洗,不要一次都洗了。
注意事项水中有有机污染源,净水细菌是靠水中有机污染而存活的,如果因为水中没有污染源存在,它们就无法长期生存。
因此,在新水阶段就加入细菌是否有效,是值得研讨的。
勿与消毒杀菌药剂同时使用为了避免净水细菌被杀灭,切记勿与消毒杀菌药剂同时使用,如果必须使用杀菌药剂或治疗鱼病的药剂,需等药物使用至少一星期以上再进行使用净水细菌。
要注意调整适合细菌生长的温度硝化细菌是什么了解硝化细菌的作用硝化细菌是什么?硝化细菌的作用:1、硝化细菌制剂是一种用于控制养殖池水自生氨浓度的处理剂,不仅使用相当方便,而且能发挥立竿见影的效果,故越来越受鱼友的欢迎。
使用时可直接将该剂散布于池中,不久即能发挥除氨的功效。
硝化细菌的氮源

硝化细菌的氮源
1硝化细菌简介
硝化细菌是一类生活在土壤、水体和植物根际等环境中的微生物,其具有将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的能力。
这个过程是氮循环过程中的重要环节之一,它们可以为植物提供有效的氮源,并促进土壤中其他微生物的生长繁殖。
2硝化细菌的生物学特性
硝化细菌是一类典型的化学合成微生物,其生长需要耗费大量的能量。
它们通常生长在pH值为7.2-7.8的中性环境中,同时,它们对氧气的需求量极大,常常栖息在含氧水体或土壤中。
硝化细菌分为两类:亚硝化细菌和硝化细菌。
前者将氨氮氧化为亚硝酸盐,后者将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
这两类菌群的生长需要不同的条件,因此也不同程度地参与氮循环的不同环节。
3硝化细菌的氮源
硝化细菌的氮源主要来自于土壤或水体中的氨氮、尿素等化合物。
在生态系统中,氨氮污染的环境对硝化细菌的生长繁殖尤为有利。
氨氮在硝化微生物的作用下,通过亚硝酸盐的转化进一步转化为硝酸盐,成为植物吸收利用的有效氮源。
4硝化细菌的应用
由于硝化细菌的氮转化作用具有重要的生态和农业意义,因此在工业和农业领域中有着重要的应用。
硝酸盐是火药、炸药和染料等化学原料的重要组成部分。
而硝化细菌作为一种生物肥料也被广泛应用于农业中,以提高植物的生长和产量。
5总结
硝化细菌作为一类重要的微生物,在氮循环中发挥着巨大作用。
它们通过氮转化过程,为生态系统提供了重要的氮源,促进了植物的生长繁殖和土壤中其他微生物的生存发展。
加强对硝化细菌的研究,对于提高农业生产和保护生态环境都具有重要的意义。
硝化细菌的作用及使用方法

硝化细菌的作用及使用方法硝化细菌是一类重要的微生物,可以完成硝化作用,将氨氮转化为亚硝酸盐,并将亚硝酸盐进一步转化为硝酸盐。
这种细菌在自然界中广泛存在于土壤、水体和废水处理系统中。
下面将详细介绍硝化细菌的作用及使用方法,希望能对您有所帮助。
一、硝化细菌的作用:1.氨氧化:硝化细菌具有氨氧化功能,能将氨氮转化为亚硝酸盐。
这个过程是两步反应,首先将氨氮氧化为亚硝酸盐,然后再将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
这个过程对水体和土壤中的氮循环起着重要作用,维持了氮元素的平衡。
2.能氧化亚硝酸的硝化细菌:这类硝化细菌能够氧化亚硝酸为硝酸盐,进一步完成氮的循环。
它们通常生存在富氧的环境中,比如水体中的表层。
3.产生硝酸盐:硝化细菌能够产生大量的硝酸盐。
硝酸盐是植物生长所必需的,可以作为植物的氮源。
激活土壤中的硝酸盐可以促进作物的生长,提高农作物产量。
4.废水处理:硝化细菌在废水处理中被广泛应用。
通过引入硝化细菌,可以将废水中的氨氮转化为硝酸盐,进一步降低水体中的氮浓度,减少水体中的污染物负荷,提高水质。
二、硝化细菌的使用方法:1.废水处理:在废水处理系统中引入硝化细菌,可以通过增殖硝化细菌的数量来促进氨氮的转化。
一种常用的方法是,将硝化细菌接种到废水处理池中,提供适宜的温度、pH和氧气含量等生长条件,利用硝化细菌的代谢活动氧化和消耗废水中的氨氮。
2.植物生长:在一些土壤中缺乏硝酸盐的情况下,可以考虑添加硝化细菌。
硝化细菌能够氧化氨氮为硝酸盐,为植物提供生长所需的氮源。
通常的方法是将硝化细菌接种到种子表面或土壤中,然后进行常规的种植管理。
3.农田灌溉:在灌溉农田时,可以加入硝化细菌来改善土壤中的氮素状况。
硝化细菌能够将土壤中的氨氮转化为硝酸盐,为农作物提供更易吸收的氮源,促进农作物的生长。
4.据有机肥料中添加:在制造有机肥料时,可以添加硝化细菌来提高肥料的营养效果。
硝化细菌能够将有机肥料中的氨氮转化为硝酸盐,增加肥料中的有效氮含量,提高肥料的施肥效果。
解释硝化细菌培养的原理

解释硝化细菌培养的原理硝化细菌是一类能够将氨氮氧化为硝酸盐氮的微生物,包括氨氧化菌(Ammonia-oxidizing bacteria,简称AOB)和亚硝酸氧化菌(Nitrite-oxidizing bacteria,简称NOB)。
它们在自然界中起着非常重要的生态功能,参与了氮循环中的关键步骤。
培养硝化细菌是进行科研或工程应用的基础,以下将详细介绍硝化细菌培养的原理。
硝化细菌培养的基本原理如下:1.选择适宜的培养基:对于硝化细菌的培养来说,最关键的是提供适宜的营养物质。
常用的硝化细菌培养基包括K2HPO4、KNO3、MgSO4、MnSO4、FeCl3等。
其中,硝酸盐氮是硝化细菌的主要氮源,磷酸盐则提供磷供细菌合成核酸和磷脂的需要。
此外,还需根据硝化细菌的需求添加适量的微量元素和缓冲剂,以维持培养液的pH值。
2.控制培养条件:硝化细菌对培养条件有较高的要求,因此在培养过程中需要注意以下几个方面:-温度控制:硝化细菌的适宜生长温度范围一般为20-35摄氏度,不同种类的硝化细菌对于温度的适应性各有差异。
因此,在培养过程中需要注意调节培养温度,以提供适宜的生长环境。
-pH控制:硝化细菌一般对pH值的适应范围为6.5-8.0,不同种类的硝化细菌对pH值的要求也有一定的差异。
因此,在培养过程中需要通过加入缓冲液等手段控制培养液的pH值,以维持硝化细菌的正常生长。
-氧气供应:硝化细菌是一类好氧微生物,对氧气的需求较高。
因此,培养硝化细菌需要提供足够的氧气,并保持培养液中的溶氧量在适宜范围内,以促进细菌的生长和代谢过程。
3.排除杂菌:硝化细菌的培养过程中需要排除其他杂菌的干扰。
一般来说,可以通过以下几种方法实现:-选择适当的抑菌剂:在培养基中添加适量的抑菌剂,如青霉素、链霉素等,来抑制一些常见的杂菌的生长。
-技术操作的严密性:在整个培养过程中需要严格注意无菌操作,避免外界的微生物污染。
4.检测硝化细菌的生长:硝化细菌的生长情况可以通过测定培养液中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度变化来判断。
硝化细菌与硝酸盐还原菌

硝化细菌与硝酸盐还原菌
硝化细菌是一类能够将氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的微生物。
它们通常生活在土壤和水体中,通过氧化氨来获得能量,并将氮素
转化为硝酸盐。
这个过程被称为硝化作用,是氮素循环中的关键步
骤之一。
硝化细菌的活动有助于提高土壤中的氮素供应,促进植物
生长和生态系统的稳定。
与硝化细菌相对的是硝酸盐还原菌,它们能够利用硝酸盐作为
最终电子受体进行呼吸作用,将硝酸盐还原成氮气或其他氮氧化物。
这个过程被称为硝酸盐还原作用,是氮素循环中另一个重要的环节。
硝酸盐还原菌的活动有助于减少土壤和水体中的硝酸盐浓度,从而
减少氮素的流失和污染。
综上所述,硝化细菌和硝酸盐还原菌在氮素循环中发挥着不可
或缺的作用。
它们通过氮素的氧化和还原过程,促进了土壤中氮素
的转化和循环,维持了生态系统的平衡和稳定。
因此,对于这两类
微生物的研究和认识,不仅有助于理解氮素循环的机制,也对于农
业生产和环境保护具有重要的意义。
硝化细菌怎么用

硝化细菌的用途和应用硝化细菌的简介硝化细菌是一类以氨为能源来源并将其氧化为亚硝酸根和硝酸根的细菌。
它们广泛分布于自然环境中的土壤、水体和底泥中,对地球的氮循环过程具有重要作用。
硝化细菌的两个主要类型是氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,简称AOB)和亚氮氧化细菌(Nitrite-oxidizv ing bacteria,简称NOB)。
硝化细菌在农业中的应用1. 土壤改良剂硝化细菌在农业领域中被广泛应用作为土壤改良剂。
它们可以将土壤中的氨氧化为亚硝酸根和硝酸根,从而提高土壤中的氮素供应。
这对于植物的生长发育和作物的产量提高非常重要。
2. 水体处理剂硝化细菌也可以应用于水体处理过程中。
例如,在污水处理厂中加入硝化细菌可以将废水中的氨氮转化为硝酸盐,降低废水中氨氮浓度,减少对水环境的污染。
3. 生物肥料硝化细菌可以被用作生物肥料,提供植物所需的氮素营养。
通过加入适量的硝化细菌到土壤中,可以增加土壤中的硝酸盐含量,促进植物的生长。
这种生物肥料具有环境友好、生态可持续的特点。
硝化细菌的使用方法1. 选择合适的菌株在使用硝化细菌之前,需要选择适合特定应用的细菌菌株。
不同的细菌菌株具有不同的环境适应性和功能特点。
因此,在选择菌株时应考虑应用的具体需求和环境条件。
2. 添加适量的硝化细菌硝化细菌通常以菌剂的形式供应。
在使用硝化细菌时,应按照厂家提供的指导添加适量的硝化细菌到土壤或水体中。
注意要遵循使用说明,避免添加过多或过少的细菌。
3. 控制环境条件硝化细菌的生长和活性受到环境条件的影响。
适宜的温度、pH值和氧气含量是细菌正常生长所必需的。
因此,在使用硝化细菌时,应控制好环境条件,确保细菌能够充分发挥作用。
4. 监测效果并调整使用量使用硝化细菌后,应定期监测土壤或水体中的硝酸盐和亚硝酸盐含量,评估细菌的效果。
根据监测结果,可以适当调整使用量,以达到理想的效果。
总结硝化细菌是一类在农业和环境领域中有重要应用价值的微生物。
硝化菌_精品文档

硝化菌硝化菌是一类在自然环境中广泛存在的微生物,它们具有重要的生态功能和应用潜力。
硝化菌主要参与氮循环中的硝化过程,将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐,从而使得氮的形态发生变化。
本文将从硝化菌的分类、生理特性、环境影响以及应用领域等方面进行探讨,以加深对硝化菌的了解。
首先,我们来了解一下硝化菌的分类。
硝化菌属于细菌界,可以分为两个主要类型:氨氧化菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-oxidizing bacteria,NOB)。
氨氧化菌主要包括亚硝化细菌属(Nitrosomonas)、亚硝化假单胞菌属(Nitrosospira)和亚硝化硝化螺旋菌属(Nitrosolobus),而亚硝酸盐氧化菌则包括亚硝化细菌属(Nitrobacter)和亚硝酸盐氧化亚线虫属(Nitrospira)。
这些硝化菌根据其不同的生理特性和生态习性,在氮循环中发挥着各自独特的作用。
硝化菌的生理特性是其广泛存在和生态适应能力的基础。
首先,硝化菌对氧气敏感,通常生活在氧含量较高的环境中,如土壤和水体中。
其次,硝化菌需要一定的温度和pH条件才能正常生长和代谢活动,一般适宜温度为25-30摄氏度,适宜pH为6-8。
此外,硝化菌也对有机物质的供应和氨氮浓度有一定的要求。
在环境中,硝化菌通常与其他微生物共同存在,并通过竞争和合作的方式与它们相互作用,从而维持了一个相对稳定的生态系统。
硝化菌在环境中的影响是多方面的。
首先,硝化菌通过将氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐,参与了氮的形态转化过程。
这一过程对于维持土壤和水体中氮素的平衡至关重要。
其次,硝化菌通过氧化亚硝酸盐来释放出反应过程中产生的能量,并产生硝酸盐。
硝酸盐是一种常见的水体和土壤中的氮源,对植物的生长具有重要的影响。
此外,硝化菌还参与了一些特殊环境中的生物地球化学过程,如海洋中的硝酸盐还原过程和氮气生成过程等。
硝化菌的研究和应用在很多领域具有重要意义。
硝化细菌的作用和化能合成机制探究

硝化细菌的作用和化能合成机制探究硝化细菌的作用和化能合成机制探究引言:硝化细菌是一类广泛存在于土壤和水体中的微生物,其在氮循环的过程中起着至关重要的作用。
本文将深入探讨硝化细菌的作用和其化能合成机制,从而帮助读者对硝化细菌有着更全面、深刻和灵活的理解。
第一部分:硝化细菌的作用硝化细菌在氮循环中扮演着重要的角色。
硝化细菌能够将氨氮转化为亚硝酸氮,这个过程被称为硝化作用。
硝化作用将氨氮从有机物中释放出来,并形成亚硝酸盐,从而使氮循环得以进行下去。
硝化细菌还能够将亚硝酸氮氧化为硝酸氮,这个过程被称为亚硝化作用。
通过亚硝化作用,硝化细菌能够将亚硝酸氮进一步转化为硝酸氮,为植物提供了可吸收的氮源。
第二部分:硝化细菌的化能合成机制硝化细菌的化能合成机制是其从环境中获取能量的过程,也与其作用密切相关。
硝化细菌通常采用氧化反应来获得能量。
在硝化过程中,一类硝化细菌(氨氧化细菌)利用氨单一氧化酶将氨氮氧化为亚硝酸,从而生成能量。
另一类硝化细菌(亚硝酸氧化细菌)则通过亚硝酸还原酶将亚硝酸氮氧化为硝酸氮,释放出能量。
这两种类型的硝化细菌相互合作,共同参与氮的循环过程。
总结和回顾性内容:硝化细菌在氮循环中的作用十分重要。
它们通过硝化作用和亚硝化作用,将氨氮从有机物中释放,并转化为可吸收的硝酸氮,为植物提供了重要的氮源。
在化能合成机制方面,硝化细菌通过氧化反应来获得能量,氨氧化细菌将氨氮氧化为亚硝酸,而亚硝酸氧化细菌将亚硝酸氮氧化为硝酸氮。
观点和理解:硝化细菌在维持生态系统氮循环平衡中扮演着至关重要的角色。
对于农田而言,硝化细菌能够将有机氮转化为植物可利用的硝酸氮,对植物生长起着重要的促进作用。
另外,硝化细菌还能够减少土壤中的氨气挥发,提高氮素的利用效率。
然而,过度施用化肥和农药等人类活动可能会对硝化细菌的生存和活性产生不利影响,这对农田生态系统的稳定性和可持续发展带来了挑战。
应该采取合理的农业管理措施,保护和促进硝化细菌的生态功能。
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1.1 问题的提出1.1.1 我国水体富营养化状况我国是一个湖泊众多的国家,大于1 km2的天然湖泊就有2300多个,湖泊面积为70988 km2,约占全国陆地总面积的0.8%。
湖泊总蓄水量为7077多亿m3[1]。
调查结果表明:2004年七大水系的412个水质监测断面中,I~III类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为41.8%、30.3%和27.9%,七大水系主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类[3]。
2004年监测的27个重点湖库中,II类水质的湖库2个,III类水质的湖库5个,Ⅳ类水质的湖库4个,Ⅴ类水质湖库6个,劣Ⅴ类水质湖库10个。
其中,“三湖”(分别为太湖、巢湖和滇池)水质因总氮和总磷浓度高而均为劣Ⅴ类。
太湖水质与上年比有所改善,但仍处于中度富营养化状态。
滇池的草海属于中度富营养化,外海属重度富营养化。
巢湖水质属中度富营养化。
对于海洋环境,2004年全海域共发现赤潮96次,较上年减少23次。
赤潮累计发生面积266630平方公里,较上年增加83.0%,其中,大面积赤潮集中在东海。
目前,水体的富营养化已经成为我国最为突出的环境问题之一。
许多大型湖泊,如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池和西湖等,都已经处于富营养或重度富营养化状态。
而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象,如黄浦江流域、珠江广州河段等。
据统计,我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%[4]。
因此,如何治理富营养化的水体,减少其中的营养物质的含量,回复水体的综合功能,已成为当前全球性的环境问题的研究热点[5]。
1.1.2 富营养化水体的微生物治理针对水体富营养化现象,其水质改善及对策包括三个大的方面:污染源控制对策、水体生态修复对策以及应急除藻对策[6-8]。
水体富营养化的关键与核心是生物多样性的破坏,其典型表现就是富营养化水体发生藻类“水华”现象[9]。
因此,从保护和恢复生物多样性入手,引入微生物、植物和动物,尤其是关键物种,重建食物链结构,是恢复水体正常的主要手段之一[10-12]。
为此经常用到的技术措施包括:以藻控藻,投加细菌微生物[13]、放养鱼类[14],恢复与构建水生植被[15,16]等。
利用微生物种群的新陈代谢活动对富营养化水体中的有机污染物、氨氮和有机氮等进行去除,尤其是氮污染物的去除,主要需要建立硝化-反硝化体系。
而在自然界中,原本存在有专门从事硝化-反硝化过程中的微生物种群。
但是由于某些微生物种群,如硝化细菌的代时较长,增殖速率非常低。
同时,水体的人为活动的破坏。
导致了富营养化水体中硝化-反硝化体系的弱化甚至缺失。
故针对富营养化水体,可采用向水体中投加复合微生物菌群,从而增强水体的生物自净化能力,达到控制水体富营养化的目的,该技术被称之为“微生物强化技术”。
该技术具有费用低、见效快、无污染和方便安全等特点。
复合微生物种群主要由光合细菌、硝化细菌等组成,再辅之以反硝化细菌。
其中,光合细菌通过自身代谢与藻类竞争性争夺营养物质,并可降解、消除藻类代谢分泌于体外的多种物质,削弱藻类的竞争力。
一般的光合细菌都有固氮能力,在厌氧光照条件下固氮能力最强。
光合细菌与其他细菌的混合培养,能够提高其他细菌的固氮能力。
另外,硝化细菌、反硝化细菌可针对水体中的有机氮和氨氮等进行降解处理。
硝化细菌的生长条件是偏碱性的好氧环境。
光合细菌在代谢过程中可产生碱性物质,从而为硝化细菌提供了碱性环境。
潘涌璋[17]等应用复合微生物培养液和BBL1菌剂,采用投加菌液的方法对富营养化人工景观湖水进行了净化试验,氨氮的去除率大于90%。
杨世平[18]等人利用固定化硝化细菌处理养殖废水,24小时后COD去除率为74.9%,氨氮去除率82.5%。
周康群[19]等利用投加氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、芽孢菌和假单胞菌等于广州市西村水厂的水源中,可降解氨氮40%~94.5%。
黄晓东[20]等人利用角野以聚丙烯酰胺凝胶为固定化载体,用包埋法固定硝化细菌,并以7.5%的填充率将固定化细胞透入到内循环的流化床中,对按标准活性污泥法运行、含硝化细菌极少的曝气池活性污泥混合液进行连续处理实验,停留时间仅为2小时,就可达到完全硝化。
据Wagner M[21]等报道:某化工厂在采用两步生物增强技术,投加降解硝基苯和对硝基苯的菌以及氨氧化菌后,可将出水中的NH4+-N从120 mg/L降到20 mg/L。
1.2 硝化细菌的分类及研究现状生物硝化作用(NH3→NO2-→NO3-)在地球氮素循环过程中扮演着极其重要的角色。
生物硝化作用主要通过硝化细菌中两个“关键”共生菌群对氮素的迁移和转化作用来实现,这两个共生菌群分别是将氨氮氧化成亚硝酸盐的氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria ,AOB)和将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)[22]。
1.2.1 硝化细菌的分类根据伯杰氏鉴定手册第8版分类,硝化细菌统归于7个属,分别是硝化杆菌属(Nitrobacter)、硝化刺菌属(Nitrospina)、硝化球菌属(Nitrococcus)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus),共14种。
伯杰氏细菌鉴定手册第9版中除了收录上述7个属外,另增加有2个属,分别是硝化螺菌属(Nitrospira)和亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio),总共20种。
这些菌种的分布很广,分布于土壤、湖泊及底泥和海洋等环境中[23]。
基于16S rRNA基因序列同源性的系统发育分析表明,所有的自养型氨氧化菌系统发育较为单一,他们皆属于变形菌纲(Proteobacteria)γ亚纲和β亚纲(图1所示)[24],其中属于β亚纲的氨氧化菌又可以分为两个类群:亚硝化单胞菌群(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌群(Nirosospira)。
其中,亚硝化单胞菌群包括欧洲亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas europaea)和运动亚硝化球菌(Nitroscoccus mobilis);亚硝化螺菌属包括所有的属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属((Nitrosolobus)的菌株,从进化距离上看,这3个属可完全归于1个属。
图1-1 依据16SrRNA基因序列构建的硝化作用微生物的系统发育[25]Fig. 1-1 Systematic evolution of nitrifying bacteria based on the sequences of their16S rRNAThe sequences of 16SrDNA were from GenBank, and accession numbers from up to down were L35503, L35504, Y14636, Y14644, L35511, L35507, M96400, M96399, M96396, M96397,M96401, M96404, L35510, and M96395与氨氧化菌不同,亚硝酸盐氧化菌的系统发育则要复杂许多,Bock E等[26]人的研究结果表明,亚硝酸盐氧化菌的4个属分属于不同的4个系统发育类型(图1)。
如,硝化杆菌属(Nitrobacter)属于变形菌纲的γ亚纲,硝化球菌属(Nitrococcus)属于γ亚纲,硝化刺菌属(Nitrospina)属于β亚纲、硝化螺菌属(Nitrospira)属于硝化螺菌门(phylum Nitrosira)。
以上这些内容充分说明了生物硝化作用中的微生物在进化上系统发育起源的异源性。
Lipski A等[27]人研究了亚硝酸盐氧化菌的脂肪酸图谱,结果表明,亚硝酸盐氧化菌中各属所含的脂肪酸存在较大差异,并有各自的特征脂肪酸,所得结果与16S rRNA基因序列相似性分析的结果相吻合[26]。
1.2.2 硝化细菌的特征1.硝化细菌的自养性硝化细菌绝大部分种类皆为专性化能的自养菌,它们能够利用氨氮或者亚硝酸盐获得合成反应所需的化学能。
在有机培养基上几乎不生长(维氏硝化杆菌除外),也不需要外源的生长因素。
它们对底物的专一性很强,氨氧化菌以氨氮为底物提供能量,亚硝酸盐氧化菌以亚硝酸盐为底物提供能量。
2.生长缓慢,二均分裂[28]硝化细菌是化能自养型菌,其由自身合成糖类,这一过程需要较长的时间。
因此,硝化细菌的平均代时一般都在10h以上。
大多数种类为无性的二均分裂,只有维氏硝化杆菌为出芽繁殖。
3.好氧性硝化细菌皆为好氧生长,O2是最终的电子受体。
硝化细菌正常代谢需要溶解氧,溶解氧供给不足可破坏氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌之间的生态平衡。
4.形态多样性硝化细菌均为革兰氏阴性菌,无芽孢,无荚膜。
虽然生理学上具有共同性,但是,同一生理亚群中的种类,其细胞形态却多种多样,例如,球形、杆形、螺旋形等。
其细胞膜大多具有复杂的薄膜状、囊泡状和管状膜内褶结构。
DNA中G+C分子百分含量范围较窄,氨氧化菌的含量略高于亚硝酸盐氧化菌。
5.分布硝化细菌对溶解氧、温度、pH等外界环境因素的变化反应较为灵敏,易受外界环境的影响。
有些属分布较广,有些则较局限,如硝化球菌和硝化刺菌属的种仅分布在海水中。
1.2.3 硝化细菌的检测方法早期对于硝化细菌的检测是通过菌体分离、培养,然后形态观察来进行的。
但是,由于硝化细菌为化能无机自养型微生物,其生长速率十分缓慢,分离和培养硝化细菌的周期特别长,以硝化杆菌为例,在实验室试验中,其最短的代时也在7h以上。
而在自然环境中,绝大部分的硝化细菌由于底物、溶解氧、温度和pH的限制,其代时更会长达几天或者数周。
同时,硝化细菌个体小,形态观察十分困难。
硝化细菌这种缓慢的生长速率严重的阻碍了对硝化细菌数量的检测,同样也使得对硝化细菌的菌群构成和硝化动力学等方面的研究陷入困境[29-31]。
在一个复杂的环境系统中,常规的硝化细菌检测方法为MPN法[32-35]。
此方法是建立在统计学基础之上。
然而,实施MPN法不仅耗时,而且容易对硝化细菌的数量造成低估,更不能对不同种的硝化细菌进行有效区分[36,37]。
根据培养基和培养条件的不同,MPN法仅仅只能对硝化细菌菌群中的一小部分进行计数。
可以看出,MPN法已经不能适应硝化细菌的研究。
近20年来,随着分子生物学技术的迅速发展,尤其是PCR技术、DNA测序技术以及核酸杂交和多态性技术的广泛应用,使人们从分子水平研究硝化细菌成为可能。
通过抗体或16S rRNA的寡聚核苷酸探针,复杂环境中的硝化细菌可以被检测出来。