枯草芽孢杆菌FY99-01菌株的净水作用.pdf

第2 5 卷第4 期2 0 0 6 年8 月华中农业大学学报J o u n l a lo fH u a z h o n gA g r i c u l t u r a lU m v e r s i t yV o L2 5N o 4A u 舀2 0 0 6，4 0 4 4 0 7文章编号1 0 0 0 一2 4 2 1(2 0 0 6)0 4 一0 4 0 4 一0 4枯草芽孢杆菌F Y 9 9 01 菌株的净水作用胡咏梅葛向阳梁运祥一(华中农业大学农业微生物学国家重点实验室，武汉4 3 0 0 7 0)摘要以5 种模拟的污染水样对枯草芽孢杆菌F Y 9 9 _ 0 1 菌株的净水作用进行了研究。结果表明，该菌株能迅速降解有机物，在不同处理条件下水样的C o D 值都有明显的下降，4 8h C O D 的去除率达6 7 以上，9 6h 厌氧条件下反硝化强度为5 0 2，好氧条件下为2 8 6，1 4 4h 总残渣、过滤性残渣的降解率分别为6 1 3 和2 4 1，9 6h 降解硫化物达1 0 0。关键词枯草芽孢杆菌；净水；c O D 去除率；反硝化；残渣；硫化物中图法分类号X5 2文献标识码A随着水产养殖规模的不断扩大，集约化养殖程度的不断提高，水产养殖池的富营养化程度越来越高 1 。有机物的大量投放使残饵、鱼虾的排泄物等富营养因子共存于一个水体，加上池塘自净与调节能力的降低，养殖水体中化学需氧量(C O D)、生物耗氧量(B O D)、氨氮、硝酸盐与亚硝酸盐、硫化物等指标严重超标，池塘水质恶化，鱼虾病害频频发生 2 3|。抗生素在养殖池中的过量或频繁使用不仅会使细菌耐药性增加，破坏和干扰养殖环境的正常生物区系，导致养殖水体中微生物的生态失调，而且会产生二重污染，在生物体内残留，严重影响水产品的品质 4 5 ，使水产品的出口受到严峻的挑战。如果能有效避免有机物质及其分解产物的过量积累，就能获得良好的水质条件。正是基于这一原理，选育和培养高效安全的微生物菌剂，通过生物直投法净水新技术 6 直接投放到受污染的水体中，就能改善和恢复养殖水体的生态环境，减少鱼虾疾病的发生，达到净水的目的。枯草芽孢杆菌(B s 砌i 一协)F Y 9 9 一0 1 菌株是华中农业大学农业微生物学国家重点实验室研究开发的微生态制剂中的优势菌，能迅速分解水体中有机物，促进硫化物和亚硝酸盐的氧化，并且具有快速的生长繁殖能力和适应环境的能力。熊伟等在海南斑节对虾养殖池中使用该枯草芽孢杆菌制剂后，养殖池中有害物质如亚硝酸盐、硫化氢显著减少，C O D 较对照池大幅度下降 7|。本研究以5 种模拟的污染水样对B 5 砌扰厶F Y 9 9 一0 1菌株降解有机物、残渣、硫化物的能力以及反硝化能力进行考察。1 材料与方法1 1 供试菌株B s 如矗胁F Y 9 9 一0 1 菌株，C C T C C 保藏编号为N o M 2 0 2 0 4 5；编号分别为R 1 1 5、R 2 0 4、R 2 1 0、R 1 3 0的对照菌株。1 2 模拟污染水样水样I：牛肉膏5 o og、蛋白胨1 0 o og、N a C l5 o og、水1o o om I。，稀释6 5 或6 0 倍后备用。水样：豆粕1g，水2 0 0m I。，煮沸后过滤，取其上清液。水样：麦麸1g，水2 0 0m I。，煮沸后过滤，取其上清液。水样：牛肉膏5 0 0g、蛋白胨1 0 0 0g、N a C l5 o og、K N 0 3 1 o og、水1o o om I。水样V：污水，取自华中农业大学校园内。1 3 投菌量取水样2 0 0m I 于5 0 0m I。三角瓶中，接种5m I 用肉汤培养基 8 3 培养3 6h(1 5 0r m i n)的液体菌种(离心后取菌体)，投菌量约为每毫升水2 5 1 0 7 个菌。收稿日期：2 0 0 6-0 1 1 1*国家科委8 6 3 水专项子课题(2 0 0 3 A A 6 0 1 0 0 1 一0 1)资助*通讯作者，B m a i l：f a-l y x 1 6 3 c o m胡咏梅，女，1 9 7 3 年生，讲师工作单位：华中农业大学农业微生物学国家重点实验室，武汉4 3 0 0 7 0万方数据第4 期胡咏梅等：枯草芽孢杆菌F Y 9 9 _ 0 1 菌株的净水作用4 0 51 4 水样处理与采样1)水样I。稀释6 0 倍后取样测定初始C O D值，采用2 0 静置、2 8 静置、3 7 静置和2 8 摇床振荡(2 0 0r m i n)4 种处理，均投入等量B s 动巧一玩F Y 9 9 一0 1 菌体，处理1 2 0h，期间每隔2 4h 取样测C O D 值，比较不同处理条件下B s z 6 删5F Y 9 9 一0 1菌株对C O D 的降解情况。2)水样I。稀释6 5 倍后取样测定初始C o D，分别投入B s 动巧凰F Y 9 9 一0 1 或R 1 1 5、R 2 0 4、R 2 1 0、R 1 3 0 对照菌的菌体，2 8 摇床振荡处理1 2 0h，期间每隔2 4h 取样测C o D，比较不同菌株对C O D 的降解情况。3)水样、。采用2 8 摇床振荡处理，于第4 8 小时取样测C O D。4)水样。采用2 8 摇床振荡(好氧)和多层保鲜膜密闭瓶口静置培养(厌氧)处理，处理时间共计1 0 8h，期间每隔1 2h 取样，检测水样2 种不同处理条件下的硝态氮含量。5)水样V。采用2 8 摇床振荡处理，分别于第7 2 小时和第1 4 4 小时检测水样的总残渣，于第1 4 4小时和第2 4 0 小时检测水样的过滤性残渣。1 5 测定项目及方法参照文献 9 测定C O D(高锰酸钾法)、硫化物(碘量法)、N 0 3 _-N(酚二磺酸比色法)、总残渣和过滤性残渣。2 结果与分析2 1不同处理条件下水样I 的C O D 值变化C O D 是一定条件下，用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量，以0 2m g L 计。4 种条件下的水样I 的C O D 值变化如图1。从图1 可以看出，B s 动巧船F Y 9 9 一0 1 菌株能迅速降低水样I的C O D 值，4 8h 的C O D 去除率均在7 0 以上；在处理4 8h 前，水样的温度和溶氧对C O D 去除率有较大的影响，低温和溶氧不足不利于该菌的净水能力发挥，这很可能是由于温度和氧气限制了早期菌体增值的速度。在4 种处理中，2 8 摇床振荡效果最好；4 8h 后，4 种条件下水样的C O D 值基本趋于一致。2 2 不同菌株对水样工C O D 去除率的影响由图2 可见，与4 支对照菌株相比，B s z 6 巧胁鼍昱、oou咖蝠i f榷扑S图1 不同处理条件下水样工的D 值变化F i g 1V a r I a t i o 嘴a f D n w a t e rs a m p l e Iu n c b rd i f f b 嘲t n d i“O n so F Y 9 9 O l*_ R 2 1 0_ c PR】1 5j4 0 0苫3 0 0oo删2 0 0罐1 0 0扑表1 枯草芽孢杆菌F Y 9 9 0 1 菌株对水样、水样O 的影响1 a M e1E 圩t so f 缅es t 隋i nEs“所i l 妇F y 9 9 0 1 嘶C O Di nw 丑t 盯翻m p I e a I l dw a t e r 鞠m p I e 水样初始D H l g I，一14 8h C O D 去除率W a t e r 锄p l e sI n i t i a lC O Dc 0 Dr e m o v i n gr a t ea t4 8h万方数据华中农业大学学报第2 5 卷2 4 水样的硝态氮含量变化如图3 所示，以B s 砌饿sF Y 9 9 一0 1 菌株在好氧和厌氧2 种条件下处理水样，其硝态氮的浓度在3 6h 前反而有所上升，但随后大幅下降。由于水样中有丰富的牛肉膏和蛋白胨，前3 6h 内可能被菌体增殖利用后转化成了一部分的硝态氮。经计算，9 6h 厌氧条件下和好氧条件下的反硝化强度分别为5 0 2 和2 8 6。jb 0喜量暑)予6】Z咖钿撼怕掣”处理时间T r e a t m e n tt i m e l l图3 水样的硝态氮含量变化F i g 3V a r i a t i o 隅0 f N Q 一-N n w a l e rs a m p l e 2 5 不同菌株对水样V 残渣的影响总残渣是指水样中分散均匀的悬浮物质与溶解物质之和，过滤性残渣是指能通过过滤器并于1 0 3 1 0 5 烘干至恒重的固体物。该项目可作为水体的污染指标之一。由表2 可见，5 支菌株均具有降解总残渣的能力，B s 砌垅sF Y 9 9 一0 1 菌株7 2h 时的总残渣降解率最高，1 4 4h 时降解率为6 1 3，稍次于对照菌株R 1 1 5。B s 砌以sF Y 9 9 一0 1 菌株对污水(水样V)中过滤性残渣的降解能力最强，1 4 4h 和2 4 0h 对过滤性残渣的降解率分别为2 4 1 和6 2 1，均优于其它菌株。表2 不同菌株对水样V 残渣的影响T a U e2E 行b c t s(I fd i H 岫ts t r a i n s 明r e 萄d l 砖i n 吼t e rs 卸f I p l eV菌株S t r a i n s总残渣降解率而t a lr e 玉过滤性残渣降解率R l 缸出l i 哆d u a ld e g e n e r a t i o nr a t er e s i d u a ld e g e n e r a t i o nr a t e7 2h1 4 4h1 4 4h2 4 0h2 6 枯草芽孢杆菌F Y 9 9-0 1 菌株降解硫化物的能力由表3 可知，除R t。菌株外，B s 拍以5F Y 9 9 一0 1 和其它3 支对照菌对污水中的硫化物的降解能力很强，起始含量为o 3 9 59m g I。的硫化物在9 6h时已全部被降解。表3 不同菌株对水样硫化物的影响T a M e3E f f b d so f m 断蜘ts 伽璐伽s u l 倒e i n 啪t e r 铆坤I eV菌株S；t r a i n s9 6h 硫化物的降解率s u l f i d ed e g e n e r a t i o nr a t ea t9 6h 1 0 01 0 01 0 01 0 05 0 O3 讨论有机物质在水中的积累超过一定的限度时，会使养殖水体呈富营养型，溶氧、p H 等水质条件恶化，对鱼、虾生长带来不良的影响。各国渔业水质标准中都对有机物质含量作了规定：如C O D(O z)3 5m g L。C O D 是指示水体被还原性物质污染的主要指标。还原性物质包括各种有机物、亚硝酸、硝酸盐、亚铁盐和硫化物等。本研究主要从降解有机物、残渣、硫化物和反硝化能力等方面考察了B s 彩矗胁F Y 9 9 一0 1 菌株的净水作用。研究结果表明，该菌株对含有牛肉膏、蛋白胨、豆粕、麦麸的水样C O D 都有明显的去除效果，4 8hC O D 的去除率达6 7 以上，水样的温度和溶氧对C O D 去除率有较大的影响。在降解硝态氮、硫化物和残渣方面，该菌株也有比较好的表现，是一株具备多项净水功能的优良菌株。在试验中我们还发现，该菌株培养超过4 8h后，培养液开始变得较澄清，培养液底部出现了大量白色的团块状颗粒，直径大约为o 3 1 5m m。经镜检发现，这些颗粒由试验菌体和有机质碎屑组成。这说明该菌株能在水中絮凝形成胶团，这种特性在水产养殖中是十分有益的，在水质净化方面也具有很明显的优势，因为在人工投饵、施肥的条件下，水中溶解的有机物质与细菌通过絮凝作用所形成的有机质碎屑，往往超过浮游生物的总量，成为鱼类和其他水生生物的重要食物，从而起到了自净作用。为考察该菌株对有机质的降解速率，本试验模拟水样的起始C O D、N Q N 含量均设置得较高，此外，所采用的试验条件、菌剂的剂型、添加量等与实际的应用条件可能存在较大的差别，在污水净化效果试验中设置不加菌的对照试验、采用高密度发54OO争lO13黜慰鼢鼬万方数据第4 期胡咏梅等：枯草芽孢杆菌F Y 9 9-o l 菌株的净水作用4 0 7酵工艺制备活菌制剂、通过水体的污染特征和老化规律确定适宜的投菌量等有待进一步研究。参考文献 1 林斌，黄凌风，沈国英对虾养殖池水质富营养化程度的初步研究 J 厦门大学学报，1 9 9 4，3 3(6)：8 6 3 8 6 7。2 钟硕良，陈月忠，林克冰，等虾池底质中N H 4+一N、s z 一和异养细菌含量的变化及相关性研究 J 台湾海峡，1 9 9 7，1 6(4)：4 4 9 4 5 4 3 单志欣养殖水质分析分析与控制(三)化学需氧量 J 齐鲁渔业，2 0 0 0，1 7(1)：3 8 4 王雷，李光友，毛远兴，等口服免疫药物对养殖中国对虾病害防治作用的研究 J 海洋与湖招，1 9 9 4，2 55)：4 8 6 4 9 2。5 B 0 帅CE，M A G s s A IJ A TL 硒s k sa s s o c i a t e d 谢t ht h eu s eo fc h e m i c a l si np o n da q u a c u l t u r e 口 A q u aE|1 9 i n，1 9 9 9，2 0(2)：1 1 3 1 3 2 6 梁运祥，胡咏梅，王绩生物直投法净水新技术 J 中国水利，2 0 0 3，7(A 刊)：6 5 6 6 7 熊伟，梁运祥，戴经元枯草芽孢杆菌对斑节对虾饲养池水净化作用的初步研究 J 华中农业大学学报，2 0 0 3，2 2(3)：2 4 7 2 5 0 8 李阜棣，喻子牛，何绍江主编农业微生物学实验技术 M 北京：中国农业出版社，1 9 9 6 9 城乡建设环境保护部环境保护局环境监测分析方法 M 北京：中国环境科学出版社，1 9 8 6 W a t e rP u r i f i c a t i o nF I m c t i o 咀so ft h eS t r a i n B 口c Z Z Z M ss M 6 巧髓sF Y 99 01H UY o n g-m e iG EX i a n g-y a n gI。I A N GY u n-】【i a n g(S 口把K 已yL 口6 0 r n D 删o，A g 以c“Z 觑r 口ZM；c r 0 统o Z o g y，H 乱口z 0 7 z gA g r i f“Z z，也ZU h i 勘P r s i y，讹九口7 z4 3 0 0 7 0，C：矗i 咒口)A b s t r a c t1、h i sp a p e rd i s s c u s s e dt h ew a t e rp u r i f i c a t i o nf u n c t i o n so t h es t r a i nB n Z i Z Z 甜s5 z 加i Z i sF Y 9 9 一0 1b yu s i n g5k i n d so fs i m u l a t i o np o l l u t i o nw a t e rs a m p l e s T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h es t r a i nc o u l dd e g r a d et h eo r g a n i cm a t t e rr a p i d l y，a n da l lt h eC O Dv a l u eo ft h ew a t e rs a m p l eh a do b V i o u sd r o p p e du n d e rd i f f e r e n tp r o c e s sc o n d i t i o n s T h e4 8hC O Dr e m o v i n gr a t er e a c h e da b o v e6 7，t h ed e n i t r i f i c a t i o ni n t e n s i t ya t9 6hw a s5 0 2 u n d e ra e r o b i cc o n d i t i o na n d2 8 6 u n d e ra n a e r o b i cc o n d i t i o n，t o t a lr e s i d u a la n df i l t e r a b i l i t yr e s i d u a Id e g e n e r a t i o nr a t ea t1 4 4hw a s6 1 3 a n d2 4 1 s 印e r a t e l y，a n dt h es u l f i d ed e g e n e r a t i o nr a t er e a c h e d10 0 a t96h K e y 叼嗄，d sB n c i Z Z“ss“6 菇Z i s；w a t e rp u r i f i c a t i o n；C O Dr e m o v i n gr a t e；d e n i t r i f i c a t i o n；r e s i d u a l；s u l f i d e(责任编辑：张志钰)万方数据