細菌對南明河水中氮磷的富集效果

唐 婧，乙 引，牛曉娟，徐小蓉

（貴州師范大學 貴州省植物生理與發育重點實驗室，貴州 貴陽550001）

隨著城市經濟的發展，城市污水排放量大幅提高，同時與之相應的環境保護配套設施及環保意識的缺乏，導致我國各類河流湖泊的污染日趨嚴重。貴陽市南明河作為貴陽的母親河，目前頻繁的人類活動使得南明河的污染日趨嚴重[1－2]，政府花費大量的財力物力進行治理，但是河水治理效果有限。氮磷的過量輸入已經導致世界大部分湖泊出現不同程度的水體富營養化，隨著經濟的快速發展，我國水體的富營養化趨勢加劇，水體污染嚴重。近來，越來越多的研究關注于污染水體的生物體凈化治理。筆者選取實驗室篩選獲得的硝化細菌和反硝化細菌為研究材料，通過采集南明河水，進行實驗室內的細菌凈化處理，研究2種細菌對河水中氮磷的去除效果，從中篩選出具有較高富集能力的細菌，旨在為貴陽南明河水的污染治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗室前期篩選獲得的1株硝化細菌和1株反硝化細菌。

1.2 試驗設計

首先將實驗室分離篩選到的硝化細菌及反硝化細菌培壯，液體培養基富集培養24h，試驗前用滅菌去離子水反復清洗3次，然后盡量去掉去離子水備用。取南明河污水，分裝500mL 每瓶，每瓶內加入5g蔗糖和5g富集培養的細菌。試驗設3個處理，分別為5g硝化細菌（T1）、5g反硝化細菌（T2）和2.5g硝化細菌混合2.5g反硝化細菌（T3）和1個空白對照（CK），每個處理設3次重復。靜置常溫培養培養，每隔48h取點進行測試，試驗期間添加蒸餾水補充水分消耗。同樣做一組試驗，培養條件為振蕩培養，其余條件一樣，分別記作Tm1、Tm2、Tm3和CKm。

1.3 指標測定

水質中總磷總氮的測定參照文獻[3]的方法，pH 用pH 計測定，COD 采用重鉻酸鉀比色法測定。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS、EXCEL2007統計分析軟件進行處理。污水中氮磷去除率＝（C0－CX）／C0×100%。其中，C0為開始時的濃度，CX為第X小時的濃度。

2 結果與分析

2.1 COD及pH

由圖1可知，投加菌體對水體的pH 影響不大，貴陽南明河水呈堿性；CK 的COD 基本保持不變，但是試驗組的COD 開始隨時間的推進呈一定程度的增加，6d后出現不同程度的下降，最后在14d的時候試驗組的COD 都低于對照組，這可能是由于試驗細菌投入水體后，隨著時間的推移細菌開始大量分解水中的有機物，最終使水體中的COD 下降。

2.2 總氮

從表1、圖2看出，CK 的總氮含量基本沒有變化，而振蕩培養的總氮含量明顯下降，14d時，總氮去除率達25%。靜置處理14d時，T1的總氮去除率達62.95%，T2達50.51%，T3達76.14%；而Tm1的總氮去除率達64.95%，Tm2達57.5%，Tm3達70.41%。兩組處理方式中，細菌對水體的除氮效率基本一致，但振蕩作用本身會引起氮含量下降。最終T3處理14d 后，水體中的總氮含量降為6.33 mg／L左右，除氮效果明顯。從圖2可以看出，T3的總氮去除率最高，達75%以上，硝化細菌的除氮效果好于反硝化細菌。

圖1 不同處理南明河水的pH 及CODFig.1 pH and COD of different treatment of Naming River

表1 不同處理南明河水體的總氮含量Table 1 Content of total nitrogen in Nanming River with different treatment mg／L

圖2 不同處理水體中總氮的去除率Fig.2 Removal rate of total nitrogen in water with different treatment

2.3 總磷

從圖3、表2可知，振蕩對水體中總磷含量基本無影響，不會引起磷的降解。可能由于48h內菌體快速繁殖生長對磷消耗較大，細菌投入2d，除磷速率明顯高于后面，投入14d后，水體中總磷去除率達60%以上。反硝化細菌的除磷效果好于硝化細菌，混合菌體的作用效果最好，將水體中的0.95 mg／L的總磷下降到0.3mg／L，明顯的消耗降低水體中的磷。隨著時間的延長，細菌對于水體磷的去除率增加。

圖3 不同處理水體的總磷去除率Fig.3 Removal rate of total phosphorus in water with different treatment

表2 不同處理水體中的總磷含量Table 2 Content of total phosphorus in water with different treatment mg／L

3 結論與討論

目前，人類活動的加劇導致世界范圍的河流湖泊污染問題日趨突出，污染水體治理任務越來越重。應用物理或化學方法對污染水體進行治理會取得一定效果，但是治理費用高，同時會產生二次污染。目前普遍認為，生物修復治理具有經濟性強、無污染、綠色環保等優勢，越來越多的研究報道關注于污染水體的生物修復。國外有文獻[4]報道分離選育出一系列能高效降解水體中污染物的多功能混合菌。國內薛維納等[5]利用氨化菌、硝化菌、反硝化菌和磷細菌組成的復合細菌劑能一定程度上去除城市污染河流的COD、氨態氮及硝態氮。

水體中氮磷去除通過沉積、去除、植物吸收、生物硝化和反硝化等途徑實現，其中的生物硝化和反硝化是一條主要途徑[6]，而同時元素本身的降解、沉淀、固結、去除和揮發等均能降低自身的濃度，使得水體凈化[7]。黃偉等[8]利用復合真菌處理城市河流污水，污水中總磷，總氮，COD 的最大去除率達到57.4%，85.8%，53.1%。顧修君等[9]利用耐冷菌株對模擬污水中COD、總磷和氨氮去除率分別為62.92%、56.42%、58.63%。2 株細菌對水體的氮磷去除率可達70%，具有較好的除氮磷效果。在振蕩條件下，水體中總氮去除率達25%，說明水體的流動速率加快利于水體的凈化。呂文明[10]等研究發現，固定化微生物去除水體中的氨氮更快，除氮能力更強，其用亞硝酸菌和反硝化菌固定化后的總氮去除率提高25%左右，達到75%以上。水體的生物修復在植物凈化系統中，除了植物根系的吸收作業外，凈化效果還與根際微生態系統密切相關。鄒賢[11]等利用沉水植物黑藻進行污水凈化，其除氮率接近25%。筆者將進一步探索這2 株細菌的固定化及與沉水植物共同作用等問題，為南明河水水系生物修復提供更多的依據。

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