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研究发现新型高效好氧反硝化菌降解有害亚硝酸盐污染物

来源: 时间:2021-06-28

  我国“十四五”发展规划将生态环境保护放在重要位置,指出要促进经济社会发展全面绿色转型,建设人与自然和谐共生的现代化。因此,在加快经济发展建设的同时绝不能忽略对环境污染物的治理和生态环境的保护与改善。

  亚硝酸盐是水环境中一类主要的含氮污染物。亚硝酸盐作为氮循环中间产物之一,在硝酸盐、含氮有机物等的降解过程中产生并不断积累,形成污染源。染色、制糖、合成纤维等过程的工业污水、过度施用化肥产生的农业废水及集约化水产养殖排放的养殖污水等均含有亚硝酸盐污染物。亚硝酸盐是威胁水生动物生存的有害物质,过量的亚硝酸盐会引起水生动物暴发性疾病;此外,亚硝酸盐可引起人的高铁血红蛋白、厌食症,进入人体的亚硝酸盐易转化为亚硝胺,有致癌作用。因此,控制污水中的亚硝酸盐的浓度对于保护和改善生态环境显得极为迫切。针对亚硝酸盐污染物的处理,生物法相对于物理、化学法具有经济、高效等特点。然而,传统生物法中的亚硝酸盐反硝化菌只能在缺氧或者厌氧条件下降解亚硝酸盐,由于该过程所必需的反硝化酶在好氧条件下活性会受到抑制,因此对于氧气较为敏感。


  图1 亚硝酸盐好氧反硝化菌Acinetobacter oleivorans YT03的系统进化树、脱氮效果及转录差异显著基因的GO注释图

  为了解决在富氧条件下反硝化菌降解亚硝酸盐效率问题,近年来科学家不断研究、培育好氧反硝化菌,从而在有氧条件下实现亚硝酸盐污染物的高效降解。668866路线化工研究所环境化学研究中心团队从污水处理厂活性污泥中分离筛选得到一株新型高效亚硝酸盐好氧反硝化菌,经16s rDNA鉴定为Acinetobacter oleivorans,命名为YT03,最适宜生长条件为琥珀酸钠作碳源,C/N 16,pH 6.5,温度30℃,摇床转速250 rpm,以10 mg/L亚硝酸盐为唯一氮源,可在6 h内将其彻底降解,亚硝酸盐去除率100%,去除速率1.67 mg/L/h,显著优于Bacillus sp. YX-6,Pseudomonas sp. yy7,Bacillus cereus PB88等其它多种亚硝酸盐反硝化菌。此外,好氧反硝化菌YT03还具有高效的氨氮净化能力,对10 mg/L左右的氨氮,去除率为94.41%,去除速率为1.96 mg/L/h。基因转录组研究表明,在亚硝酸盐反硝化过程中,有20个基因转录显著上调,27个基因转录显著下调,主要涉及转运过程、生物合成过程等(图1)。试验结果表明,好氧反硝化菌YT03在亚硝酸盐污水处理中将具有较好的应用前景。好氧反硝化菌株能够同时利用氧气和亚硝酸盐作为电子受体的特点,大大拓宽了反硝化菌降解亚硝酸盐污染物的应用范围。

  相关研究成果发表在期刊《Frontiers in Microbiology》上,省科学院化工研究所为唯一发表单位,该项工作得到了668866路线实施创新驱动发展能力建设专项资金和广东省自然科学基金资助。

  论文信息:Li, B., Lv, R., Xiao, Y., Hu, W., Mai, Y., Zhang, J., ... & Hu, X. (2019). A novel nitrite-base aerobic denitrifying bacterium Acinetobacter sp. YT03 and its transcriptome analysis. Frontiers in microbiology, 10, 2580. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02580.

  (省科学院化工研究所 吕冉 李彬/供稿)

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