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关键词：
有机蒙脱石,负载型纳米铁,4-氯酚,吸附,还原
发表时间：
2013-03-13 14:53:43
应用分子生物学与同位素示踪技术研究厌氧氨氧化菌活性及功效
唐苏方 | -> | 655| 0| 0.288313MB |厌氧氨氧化,活性,15N同位素,16SrRNA
摘要:厌氧氨氧化是一个新发现的氮循环途径，与反硝化作用都产生氮气，但准确衡量厌氧氨氧化活性及功效的相关方法还是个难题． 本研究联合应用分子生物学与同位素示踪技术，以北京某污水处理厂的活性污泥为实验样品，研究其中厌氧氨氧化菌的存在、活性和功效． 厌氧氨氧化菌的分子生物学分析是通过16S rRNA 进行，选择两步引物分别为pla46-630r 和Amx368f-Amx820r 进行巢式PCR 扩增，并对16S rRNA 进行后续基因处理． 同位素示踪技术是通过15N 标记，对反应体系进行3 种处理: ①仅加15 NH +4; ②加15 NH +4和14 NO －3; ③加14 NH +4和15 NO －3，模拟实验在19℃的厌氧密闭容器中进行，3种处理条件下产物氮气的组成通过气相色谱-同位素比值质谱仪进行分析，通过数据计算获得厌氧氨氧化和反硝化反应的速率． 16S rRNA 研究结果表明被试活性污泥样品中存在污水处理工艺中常见的厌氧氨氧化菌种类———Candidatus Brocadia．同位素示踪和培养实验的测定结果表明，被试活性污泥样品的厌氧氨氧化和反硝化反应在19℃的速率分别为1． 25 nmol·g － 1·h － 1 和12． 16nmol·g － 1·h － 1 ，厌氧氨氧化反应对N2产生量的贡献为9． 32%．
含氮污水的超标排放是引发受纳水体氮污染的重要原因． 采用生物方法是氮脱除的最经济有效的方法． 传统的生物脱氮工艺主要由氨化反应( 有机氮→无机氮) 、硝化反应( 氨态氮→硝态氮) 和反硝化反应( 硝态氮→气态氮) 3 部分组成． 但在污水处理厂的实际运行中，生物脱氮工艺过程复杂，氨单加氧酶( AMO) 、氧化亚氮还原酶( NOS) 等多种酶参与其中，同时也受到pH 值、污染物负荷、碱度、碳氮比等多种因素的影响，气态产物的生成也使得氮平衡很难计算( 许世伟，2008; 祝贵兵，2008) ． 厌氧氨氧化是近年来发现的氮循环新途径( 唐崇俭，2010; 祝贵兵，2010) ，其以氨氮和亚硝氮分别作为电子供体和受体，由自养的厌氧氨氧化菌在厌氧条件下由二者直接生成氮气． 生物脱氮工艺中的厌氧氨氧化是否存在，活性如何，以及对脱氮的相对贡献如何，是相关研究者十分关心的一个问题．
通过分子生物学定性分析方法，可以检测污水生物脱氮工艺中是否存在厌氧氨氧化菌( 范改娜，2010) ． 通过对比进水和出水中的氨氮、硝氮和总氮量，也可以较容易地估算总的脱氮效果． 但是如何对厌氧氨氧化反应的活性及在脱氮工艺中的相对贡献进行量化，即区分厌氧氨氧化和反硝化脱氮过程，目前报道很少，并且还有很多问题有待解决． IPT( isotope pairing technique) 同位素示踪法被广泛地应用于厌氧氨氧化的相关研究( Vandegraaf，1995;Vandegraaf，1997) ． 由于反应机理上存在差异， IPT同位素示踪法可以将厌氧氨氧化和反硝化反应区分开来，该思路已在海洋沉积物和水相的厌氧氨氧化研究中得到初步应用( Dalsgaard，2002; Thamdrup，2002; Dalsgaard，2003) ．
本研究以北京某污水处理厂的活性污泥为被试对象，以分子生物学分析方法，对厌氧氨氧化菌的存在及其多样性进行定性分析，并进一步通过IPT 同位素示踪法对厌氧氨氧化在生物脱氮工艺中的活性和贡献率进行量化，以期为生物脱氮工艺的机理研究和过程优化提供方法和理论基础．
通过分子生物学定性分析方法，可以检测污水生物脱氮工艺中是否存在厌氧氨氧化菌( 范改娜，2010) ． 通过对比进水和出水中的氨氮、硝氮和总氮量，也可以较容易地估算总的脱氮效果． 但是如何对厌氧氨氧化反应的活性及在脱氮工艺中的相对贡献进行量化，即区分厌氧氨氧化和反硝化脱氮过程，目前报道很少，并且还有很多问题有待解决． IPT( isotope pairing technique) 同位素示踪法被广泛地应用于厌氧氨氧化的相关研究( Vandegraaf，1995;Vandegraaf，1997) ． 由于反应机理上存在差异， IPT同位素示踪法可以将厌氧氨氧化和反硝化反应区分开来，该思路已在海洋沉积物和水相的厌氧氨氧化研究中得到初步应用( Dalsgaard，2002; Thamdrup，2002; Dalsgaard，2003) ．
本研究以北京某污水处理厂的活性污泥为被试对象，以分子生物学分析方法，对厌氧氨氧化菌的存在及其多样性进行定性分析，并进一步通过IPT 同位素示踪法对厌氧氨氧化在生物脱氮工艺中的活性和贡献率进行量化，以期为生物脱氮工艺的机理研究和过程优化提供方法和理论基础．
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