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关键词：
猪舍,基质垫层,亚群落分化,磷脂脂肪酸(PLFA)
发表时间：
2013-01-31 16:13:35
利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征
秋烨伟 | -> | 1034| 0| 0.655902MB |活性污泥.细胞衰减.细胞死亡.活性衰减.耗氧速率(OUR).荧光原位杂交(FISH).LIVE/DEAD染色
摘要: 通过常规耗氧速率(OUR)测定方法、荧光原位杂交技术( FISH )和L IVE /DEAD细胞活性实验, 分别研究了序批式反应器( SBR)硝化系统和生物营养物去除( BNR )系统中硝化细菌的好氧衰减特征. 实验结果表明, SBR 硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33% ( SRT = 10 d)和50% ( SRT = 40 d ) ; 相应地, 由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67% ( SRT= 10 d )和50%( SRT= 40 d) . 长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种, 使细菌能够迅速地做出紧迫反应, 从而降低其衰减速率. 在BNR系统中( SRT = 15 d ) , 硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%, 由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%. 两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.
所谓细胞衰减, 是指那些能够引起生物体总量减少或导致生物体活性降低的过程, 可分为由细胞
死亡引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分(M ason et al. , 1986; van Loosdrechtet al. , 1999; Manser et al. , 2006) . 显然, 细胞衰减直接关系到活性污泥中生物量的多寡, 对系统的稳定性以及总的处理能力有着重要影响. 近年来, 随着生物营养物去除( B iolog ical N utrient R emova,lBNR)工艺的应用, 对细菌细胞衰减速率的测定, 特别是对生长速率缓慢的硝化细菌衰减速率的测定越来越受到业内人士的关注与重视( S iegrist et a l. ,1999; Lavallee et al. , 2002) . 然而, 无论是现有数学模型还是实际工艺设计, 细胞衰减均被认为是由于细胞死亡所引起的数量衰减, 并没有对数量衰减和活性衰减加以区别( Henze et al. , 1987; 1999;Gu jer et al. , 1995; 1999). 显然, 这与微生物实际情况存在一定差距, 这主要是由于传统衰减测定方法
尚无法区分以上两种衰减(Manser et al. , 2006) .
死亡引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分(M ason et al. , 1986; van Loosdrechtet al. , 1999; Manser et al. , 2006) . 显然, 细胞衰减直接关系到活性污泥中生物量的多寡, 对系统的稳定性以及总的处理能力有着重要影响. 近年来, 随着生物营养物去除( B iolog ical N utrient R emova,lBNR)工艺的应用, 对细菌细胞衰减速率的测定, 特别是对生长速率缓慢的硝化细菌衰减速率的测定越来越受到业内人士的关注与重视( S iegrist et a l. ,1999; Lavallee et al. , 2002) . 然而, 无论是现有数学模型还是实际工艺设计, 细胞衰减均被认为是由于细胞死亡所引起的数量衰减, 并没有对数量衰减和活性衰减加以区别( Henze et al. , 1987; 1999;Gu jer et al. , 1995; 1999). 显然, 这与微生物实际情况存在一定差距, 这主要是由于传统衰减测定方法
尚无法区分以上两种衰减(Manser et al. , 2006) .
在活性污泥系统中, 饥饿状态是引起细胞衰减的一个主要原因. 在饥饿状态下, 细菌细胞通常会
通过一些策略应对这种不利的生存状态. 细菌可能会调整自身代谢过程, 降低活性以减少维持能量需
求, 从而出现活性衰减现象(紧迫反应) ( A rbrigeet al. , 1982; Lavallee et al. , 2002). 细菌也可能会启动程序化细胞死亡( Programm ed Ce ll Death,PCD) , 以维持部分细菌细胞的活性, 从而避免整个种群在竞争中失去优势, 呈现出数量衰减的特征( Yarmo linsky, 1995). 同时, 活性污泥系统中高等微生物的捕食、病毒感染以及其它一些不利因素(如温度、pH、毒性物质等)也会对细菌的生存和活性造成一定的影响(M ason et al. , 1986; Suttle, 1994;van Loosdrecht et al. , 1999; Lee et al. , 2003).
但是, 细菌究竟以哪种应对策略为主, 或者细菌是同时利用、还是顺序利用这些应对策略? 这些
问题目前均尚不明确. 本研究通过常规耗氧速率( Oxygen U ptake Rate, OUR)测定方法、荧光原位杂
交技术( Fluorescence in-situ hybridization, FISH )以及LIVE /DEAD 细胞活性实验, 分别研究了一序批式反应器( Sequencing Batch Reactor, SBR) 硝化系统和一BNR系统中硝化细菌在好氧环境下的衰减特征, 分析了硝化细菌由细胞死亡引起的数量衰减和由活性降低引起的活性衰减在细胞总衰减中所占比例. 希望藉此研究, 进一步加深对活性污泥系统中硝化细菌细胞衰减特征的认识.
通过一些策略应对这种不利的生存状态. 细菌可能会调整自身代谢过程, 降低活性以减少维持能量需
求, 从而出现活性衰减现象(紧迫反应) ( A rbrigeet al. , 1982; Lavallee et al. , 2002). 细菌也可能会启动程序化细胞死亡( Programm ed Ce ll Death,PCD) , 以维持部分细菌细胞的活性, 从而避免整个种群在竞争中失去优势, 呈现出数量衰减的特征( Yarmo linsky, 1995). 同时, 活性污泥系统中高等微生物的捕食、病毒感染以及其它一些不利因素(如温度、pH、毒性物质等)也会对细菌的生存和活性造成一定的影响(M ason et al. , 1986; Suttle, 1994;van Loosdrecht et al. , 1999; Lee et al. , 2003).
但是, 细菌究竟以哪种应对策略为主, 或者细菌是同时利用、还是顺序利用这些应对策略? 这些
问题目前均尚不明确. 本研究通过常规耗氧速率( Oxygen U ptake Rate, OUR)测定方法、荧光原位杂
交技术( Fluorescence in-situ hybridization, FISH )以及LIVE /DEAD 细胞活性实验, 分别研究了一序批式反应器( Sequencing Batch Reactor, SBR) 硝化系统和一BNR系统中硝化细菌在好氧环境下的衰减特征, 分析了硝化细菌由细胞死亡引起的数量衰减和由活性降低引起的活性衰减在细胞总衰减中所占比例. 希望藉此研究, 进一步加深对活性污泥系统中硝化细菌细胞衰减特征的认识.
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