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Mn(Ⅱ)氧化细菌广泛存在于自然界中,它的生物特性、反应机制的研究,对于生物除锰机理的探究具有重大意义。但是,目前对于锰氧化细菌生理研究有限,从而使生物除锰技术在应用上有相当的局限性。因此研究Mn(Ⅱ)氧化细菌的富集培养技术,提高Mn(Ⅱ)氧化细菌的产率,对于含Mn<2+>地下水的净化及建立稳定高效的生物滤池具有重要意义,同时为Mn(Ⅱ)氧化细菌的酶学研究奠定了基础。
本课题对从沈阳开发区水厂除锰滤池分离的Mn(Ⅱ)氧化细菌的富集条件进行了研究。从水厂除锰滤池中共分离出300株菌株,并用MIDI Sherlock微生物鉴定系统对其进行鉴定,涉及15个属,40个种。用LBB法从分离的纯菌株中筛选出6株除锰能力强的菌株进行研究,分别为红球菌sp-1,库克菌sp-1,假单胞菌sp-1,节杆菌sp-1,节杆菌sp-2,氢噬胞菌sp-1,其中红球菌sp-1和库克菌sp-1的氧化能力最强,氧化率可达70%以上。
通过单因子试验与正交试验相结合的方法确定了三株Mn(Ⅱ)氧化能力强的细菌(库克菌sp-1、红球菌sp-1、氢噬胞菌sp-1)的优化培养基。并以得到的优化培养基为基础,研究影响Mn(Ⅱ)氧化细菌生长外界条件,确定了适宜其生长的最佳温度、pH值及接种量。三种Mn(Ⅱ)氧化细菌的最佳培养条件各不相同。库克菌sp-1优化培养基为(g/L):蛋白胨0.8,酵母膏0.3,(NH)<,2>CO<,3> 0.03,葡萄糖0.2,NaNO<,3> 0.1,K<,2>HPO<,4> 0.1,MgSO<,4>·7H<,2>O 0.2,CaCl<,2> 0.1,MnSO<,4>·H<,2>O 0.1,FeSO<,4>0.3g/L;优化摇瓶培养条件:初始pH7.2、温度在25℃、接种量1%、转速150r/min;在此条件下,最大活菌数达到5.7×10<9>cfu/mL,比原PYCM培养基活细菌数提高了3.0倍。红球菌sp-1优化培养基为(g/L):蛋白胨0.8,酵母膏0.2,(NH)<,2>CO<,3> 0.03,葡萄糖0.1,K<,2>HPO<,4> 0.1,MgSO<,4>·7H<,2>O 0.1,CaCl<,2> 0.2,MnSO<,4>·H<,2>O 0.1 g/L;优化摇瓶培养条件:初始pH7.0、温度在28℃、接种量1%、转速150r/min;在此条件下,最大活菌数达到7.2×10<9>cfu/mL,比原PYCM培养基活细菌数提高了2.6倍。氢噬胞菌sp-1优化培养基为(g/L):蛋白胨0.5,酵母膏0.2,(NH)<,2>CO<,3> 0.05、NaNO<,3>0.1,K<,2>HPO<,4>0.3,MgSO<,4>·7H<,2>O 1.0,CaCl<,2>0.2,MnSO<,4>·H<,2>O 0.2,FeSO<,4>0.5 g/L;优化摇瓶培养条件:初始pH7.3、温度在26℃、接种量1%、转速150r/min;在此条件下,最大活菌数达到8.3×10<9>cfu/mL,比原PYCM培养基活细菌数提高了2.3倍。
在实际运用中,有些细菌虽然Mn(Ⅱ)氧化能力强,但附着能力差,对于生物除锰滤池的稳定不起作用。通过滤料附着试验可知,这些Mn(Ⅱ)氧化细菌的固着能力各不相同,最终筛选出3株具有较强的氧化能力,又有良好的附着性能Mn(Ⅱ)氧化细菌,他们分别是库克菌sp-1、氢噬胞菌sp-1、节杆菌sp-1。