不同環(huán)境因子和碳氮源對(duì)短小芽孢桿菌BP-171無機(jī)氮降解特性的影響?

宋 君， 趙 坤， 田相利，2??， 解玉萌， 何 玉， 董雙林，2

(1 海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國海洋大學(xué))，山東 青島 266003；2 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237)

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，高濃度的氨態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮往往會(huì)對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物產(chǎn)生嚴(yán)重的脅迫，甚至導(dǎo)致死亡，因此如何將有毒形態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為無毒的硝酸態(tài)氮一直是水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境管理重要內(nèi)容之一[1]。然而，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展及對(duì)周圍環(huán)境的影響，包括硝酸態(tài)氮在內(nèi)的氮污染物在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中積累問題也越來越受到人們的關(guān)注。實(shí)際上，氮污染物的去除一直以來都是人們?cè)谖鬯幚碇蟹浅ｊP(guān)心的問題，而生物脫氮是被認(rèn)為目前處理污水和廢水氮污染物最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一[2]。但傳統(tǒng)的生物脫氮過程往往是由好氧硝化與厭氧反硝化兩個(gè)相互獨(dú)立的過程構(gòu)成的，且作用于兩個(gè)反應(yīng)階段的菌群及環(huán)境條件都不相同，因此傳統(tǒng)脫氮工藝比較復(fù)雜，致使生物脫氮的應(yīng)用在一定程度上受到了限制[3]。然而，隨著越來越多的異養(yǎng)硝化菌-好氧反硝化菌被分離出，像產(chǎn)堿菌屬(Alcaligenes)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單孢菌屬(Pseudomonas)、戴爾夫特菌屬(Delftia)等，傳統(tǒng)的生物脫氮理論正在逐步被打破[4-5]。異養(yǎng)硝化菌和好氧反硝化菌具有生長快，脫氮效率高，可有效地去除水體氮素的過度積累，而且在處理過程中也可避免好氧區(qū)和厭氧區(qū)隔開分別進(jìn)行的麻煩等優(yōu)點(diǎn)。鑒于此，不同于工業(yè)和生活污水處理，如何篩選出適合水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)使用的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌成為了相關(guān)領(lǐng)域研究的熱門。目前盡管異養(yǎng)硝化細(xì)菌對(duì)無機(jī)氮的去除特性的研究已有較多報(bào)道，但系統(tǒng)地對(duì)其無機(jī)氮降解機(jī)制和脫氮途徑的研究卻少見報(bào)道。本研究的所用短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus，編號(hào)BP-171)分離于海水蝦蟹養(yǎng)殖池塘。前期初步的研究發(fā)現(xiàn)，此菌株可有效降低水體中氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度(未發(fā)表數(shù)據(jù))。本研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了不同環(huán)境因子和碳氮源條件下其脫氮特性，以查明環(huán)境因子對(duì)其脫氮性能的影響并對(duì)其脫氮機(jī)制進(jìn)行初步探究，從而為其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水質(zhì)管理中的可能應(yīng)用提供理論參考和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 菌株來源

本研究所使用短小芽孢桿菌菌株BP-171來自于本實(shí)驗(yàn)室保種庫，是由本實(shí)驗(yàn)分離自蝦蟹養(yǎng)殖池塘。

1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)過程中的所使用的化學(xué)試劑除了過硫酸鉀購自Sigma公司外，其余的化學(xué)試劑均從國藥集團(tuán)公司購買。

1.3 培養(yǎng)基

本研究所使用的培養(yǎng)液主要如下：

經(jīng)適當(dāng)改進(jìn)的2216E液體培養(yǎng)液：向1 000 mL海水中加入酵母2～2.5 g，胰蛋白胨6 g，121 ℃，20 min滅菌。

氨氮單一氮源培養(yǎng)液：2.080 8 g C6H12O6·H2O+0.160 5 g NH4Cl +1 L海水，121 ℃，20 min滅菌。

亞硝酸態(tài)氮單一氮源培養(yǎng)液：2.080 8 g C6H12O6·H2O+0.207 g NaNO2+1 L海水，121 ℃，20 min滅菌。

硝酸態(tài)氮單一氮源培養(yǎng)液：2.080 8 g C6H12O6·H2O+0.255 g NaNO3+1 L海水，121 ℃，20 min滅菌。

混合氮源培養(yǎng)液：2.080 8 g C6H12O6·H2O+0.085 g NaNO3+0.069 g NaNO2+0.053 5 g NH4Cl+1 L海水，121 ℃，20 min滅菌。

1.4 不同環(huán)境因子及碳源對(duì)菌株BP-171脫氮特性影響的實(shí)驗(yàn)

本研究選擇的環(huán)境因素分別為pH、C/N、鹽度3個(gè)因素以及不同的碳源，每個(gè)處理分別設(shè)置了5個(gè)重復(fù)。各因子具體設(shè)置如下：

(1)碳源：乙酸鈉、丁二酸鈉、檸檬酸鈉、蔗糖、乳糖和葡萄糖；

(2)C/N：3、6、12、18、24；

(3)pH：4、5、6、7、8、9；

(4)鹽度：0、10、20、30、40、50、60。

實(shí)驗(yàn)前將菌株BP-171預(yù)培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，按5%的接種量即吸取5 mL對(duì)數(shù)期菌液分別接種至含有100 mL滅菌后的氨氮單一氮源培養(yǎng)液、亞硝酸態(tài)氮單一氮源培養(yǎng)液和硝酸態(tài)氮單一氮源培養(yǎng)液中，氨氮初始濃度、亞硝酸鹽氮初始濃度、硝酸鹽氮初始濃度均約為42 mg/L，并分別設(shè)置不加入菌液的相應(yīng)培養(yǎng)液作為空白對(duì)照。實(shí)驗(yàn)中除研究因子外，其它實(shí)驗(yàn)條件均設(shè)為：溫度28 ℃、鹽度30、pH=7.0、碳源為葡萄糖、C/N為18、振蕩器轉(zhuǎn)速為160 r/min。

1.5 菌株BP-171對(duì)不同氮源的脫氮性能研究的實(shí)驗(yàn)

以氯化銨、亞硝酸鈉、硝酸鈉為單一氮源以及三者按1∶1∶1比例配制的混合氮源的4種培養(yǎng)液作為菌株BP-171的脫氮測(cè)試液，分別設(shè)置單一氨態(tài)氮濃度、單一亞硝酸態(tài)氮濃度、單一硝酸態(tài)氮濃度以及三氮混合總無機(jī)氮濃度均為42 mg/L，分別設(shè)置不加入菌液的相應(yīng)培養(yǎng)液作為空白對(duì)照，研究菌株BP-171對(duì)不同氮源的脫氮特性。

將預(yù)培養(yǎng)的處于對(duì)數(shù)增長期的菌液(OD600約為1.0)接入盛有高溫滅菌后的100 mL測(cè)試液的250 mL的三角瓶中，實(shí)驗(yàn)設(shè)置5個(gè)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置溫度為28 ℃、鹽度為30、pH為7.0、碳源為葡萄糖、C/N為18、振蕩器轉(zhuǎn)速為160 r/min、菌接種量為5%。連續(xù)培養(yǎng)5天，每天檢測(cè)培養(yǎng)液中菌體的生長量(OD600)，氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮、菌體有機(jī)氮、菌液有機(jī)氮以及總氮的濃度。

1.6 分析方法

計(jì)算菌株BP-171對(duì)降解液中無機(jī)氮的去除率所依據(jù)公式：

2 結(jié)果

2.1 不同環(huán)境因子及碳源對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響

2.1.1 不同碳源對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響 在不同碳源下，相應(yīng)空白對(duì)照中的氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮含量在實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除情況如圖1所示。當(dāng)以乙酸鈉和乳糖作為碳源時(shí)，菌株BP-171幾乎沒有脫氮能力，且菌株生長狀況也不好；而以蔗糖和葡萄糖作為氮源時(shí)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮的去除效果都較好，對(duì)氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的去除率分別為74.07%和73.36%、37.39%和54.26%、87.88%和76.31%。綜合該菌對(duì)3種氮源的去除率，當(dāng)碳源為葡萄糖時(shí)，菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮氮的去除能力最佳。

圖1 不同碳源對(duì)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮去除的影響

2.1.2 不同C/N對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響 在不同C/N下，相應(yīng)空白對(duì)照中的氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮含量在實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除情況如圖2所示。當(dāng)C/N在12～24之間時(shí)，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮均有較好的去除率；且當(dāng)C/N比為18左右時(shí)，菌株對(duì)氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的去除率最大，分別為76.88%和48.81%；而菌株對(duì)硝酸態(tài)氮的降解能力是隨著碳氮比的增加而增加的，當(dāng)C/N比為18和24時(shí)，菌株BP-171對(duì)硝酸態(tài)氮的降解率分別為78.21%和83.07%。綜合碳氮比對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響，當(dāng)C/N為18時(shí)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮去除能力最佳。

圖2 碳氮比對(duì)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮去除的影響

2.1.3 不同鹽度對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響 在不同鹽度下，相應(yīng)空白對(duì)照中的氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮含量在實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除情況如圖3所示。菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮的去除效果均是先隨鹽度增高而增強(qiáng)，當(dāng)鹽度超過30后，其去除效果又隨鹽度增高的而降低?？傮w來說，在鹽度20～40條件下，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮均有較好的去除率，但在鹽度為30時(shí)菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除效果最好，最高去除率分別為72%、53.95%和71.48%。

圖3 鹽度對(duì)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮去除的影響

2.1.4 不同pH對(duì)菌株BP-171脫氮特性的影響 在不同pH下，相應(yīng)空白對(duì)照中的氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮含量在實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除情況如圖4所示。菌株BP-171在pH為5～9范圍內(nèi)對(duì)氨態(tài)氮均有較好的去除率，說明菌株在較廣的pH范圍內(nèi)有較強(qiáng)的異養(yǎng)硝化作用。菌株在pH為6～9范圍內(nèi)對(duì)亞硝酸氮有較好的去除效果，菌株在pH為7～9的范圍內(nèi)對(duì)硝酸氮有較好的去除效果。故綜合pH對(duì)菌株BP-171的脫氮特性的影響，在pH為7～8時(shí)菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮均有較高的去除率，特別在pH為7.0左右，菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮的去除效果最佳，對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮的去除率分別為74.02%、55.79%和72.52%。

圖4 pH對(duì)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮去除的影響

2.2 菌株BP-171對(duì)不同氮源的脫氮性能的研究

圖5 氨氮培養(yǎng)液中各指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化

2.2.2 菌株BP-171以亞硝酸鈉為單一氮源時(shí)的好氧反硝化過程 在以亞硝酸鈉為唯一氮源時(shí)，空白對(duì)照中亞硝氮和總氮含量實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，實(shí)驗(yàn)后未檢測(cè)出氨氮、硝氮和有機(jī)氮成份，菌株BP-171對(duì)降解液中不同形態(tài)氮的影響如圖6所示。當(dāng)以亞硝酸鈉為唯一氮源時(shí)，菌體BP-171的生長相對(duì)較慢。在實(shí)驗(yàn)第2天，亞硝酸氮的去除率達(dá)到51.21%，而在后3天亞硝態(tài)氮含量變化不大，第5天后菌株對(duì)亞硝酸態(tài)氮去除率為53.61%；實(shí)驗(yàn)過程中沒有氨氮的積累，實(shí)驗(yàn)初期有部分硝酸態(tài)氮的積累，之后降解液中的硝酸態(tài)氮含量逐漸減少；菌體有機(jī)氮隨著菌體的生長不斷增加，菌液中的有機(jī)氮不斷減少；降解液中總氮顯著降低了23.89%。總體上看，菌株BP-171主要將部分亞硝態(tài)氮通過菌體同化，另有部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮，還有部分氮被從系統(tǒng)中脫除。

圖6 亞硝酸鹽氮培養(yǎng)液中各指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化

2.2.3 菌株BP-171以硝酸鈉為單一氮源時(shí)的好氧反硝化過程 在以硝酸鈉為單一氮源時(shí)，空白對(duì)照中硝氮和總氮含量實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，實(shí)驗(yàn)后未檢測(cè)出氨氮、亞硝氮和有機(jī)氮成份，菌株BP-171對(duì)降解液中不同形態(tài)氮的影響如圖7所示。菌株BP-171對(duì)降解液中硝酸態(tài)氮去除率高達(dá)83.39%，期間伴隨少量的氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的積累；菌體有機(jī)氮有所積累，菌液有機(jī)氮?jiǎng)t顯著減少；總氮含量顯著降低30.98%?？傮w上看，菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮的去除主要通過反硝化作用和菌體生長的同化，以及少量向氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化。

圖7 硝酸鹽氮培養(yǎng)液中各指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化

2.2.4 菌株BP-171以混合三氮源作為氮源的同步異養(yǎng)硝化-好氧反硝化過程 在以3種氮源為混合氮源時(shí)，空白對(duì)照中3種無機(jī)氮和總氮含量實(shí)驗(yàn)前后均未發(fā)生改變，實(shí)驗(yàn)后未檢測(cè)出有機(jī)氮成份，菌株BP-171對(duì)降解液中不同形態(tài)氮的影響如圖8所示。當(dāng)3種氮源同時(shí)存在時(shí)，菌株優(yōu)先利用氨態(tài)氮，其次是亞硝態(tài)氮，最后是硝態(tài)氮。在實(shí)驗(yàn)的第一天后菌株對(duì)混合氮源中的氨態(tài)氮去除率即達(dá)97.89%；降解液中亞硝態(tài)氮和硝酸態(tài)氮濃度均逐漸降低，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，二者的去除率分別78.73%和46.57%；總氮含量明顯減少，總體降低15.14%；隨著細(xì)菌的生長，菌體有機(jī)氮含量增加，但菌液中的有機(jī)氮顯著降低。

圖8 混合三氮源培養(yǎng)液中各指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化

3 討論

3.1 環(huán)境條件對(duì)菌株BP-171的無機(jī)氮降解能力的影響

微生物在處理含氮廢水中有較大的研究和應(yīng)用價(jià)值，而一株益生菌菌株能否成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，不僅需要菌株本身具有較高轉(zhuǎn)化和脫氮性能，也需要其對(duì)環(huán)境條件具有較寬泛的適應(yīng)性[9]。本研究所用菌株分離于蝦蟹養(yǎng)殖池塘，故測(cè)試溫度設(shè)置在了28℃。在此設(shè)置溫度條件下，主要研究了碳源、C∶N(質(zhì)量比)、鹽度、pH等對(duì)菌株BP-171無機(jī)氮去除能力的影響。

碳源在菌株的反硝化過程中提供能量和電子，而不同的碳源對(duì)應(yīng)著不同的分子量和空間結(jié)構(gòu)，其能被利用的難易程度也不相同，所以不同碳源下菌株的生長狀況和脫氮能力也不同[10-13]。研究發(fā)現(xiàn)，位于細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞壁之間的周質(zhì)還原酶是起好氧反硝化作用的主要硝酸鹽還原酶，其活性大小與添加的碳源還原性有關(guān)。安健等[14]的研究結(jié)果表明凝結(jié)芽孢桿菌(Bacilluscoagulans)對(duì)小分子碳源乙酸鈉和丁二酸鈉的利用率相對(duì)高于對(duì)大分子碳源乳酸、蔗糖和水楊酸鈉的利用。但本研究中，當(dāng)碳源為乙酸鈉和乳糖時(shí)，菌株BP-171幾乎無法體現(xiàn)其乎異養(yǎng)硝化作用和好氧反硝化作用，但在利用蔗糖和葡萄糖作為碳源時(shí)，菌株對(duì)無機(jī)氮的降解效果較好。相比較，蔗糖是非還原性二糖，葡萄糖和乳糖是還原性單糖，可見菌株BP-171對(duì)碳源的利用與碳源分子量大小及其還原性并無直接相關(guān)關(guān)系，這與前人的研究結(jié)果并不一致[14]。這表明，不同種屬菌株之間對(duì)碳源的利用特性也不盡相同，這或許與菌株自身特性存在的差異有關(guān)，尚待進(jìn)一步研究確定。

除了菌株對(duì)碳源的利用有顯著差異外，細(xì)菌異養(yǎng)硝化-好氧反硝化過程中的碳氮比對(duì)于菌株脫氮能力的影響也有顯著差別。一般來講，異養(yǎng)菌的生長繁殖通常需要有機(jī)物作為碳源和能源，有機(jī)碳不足時(shí)不利于菌體生長，相應(yīng)的生理功能也會(huì)降低[15]。異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌對(duì)C/N的要求也較高,李衛(wèi)芬等[10]研究表明，在一定范圍內(nèi)，碳氮比值越高，異養(yǎng)硝化菌的好氧反硝化速率越快。但不同菌種和菌株之間，適宜的碳氮比差異也比較大。例如，施氏假單胞菌(Pseudomonasstutzeri)菌株F1的最佳C/N為5[10]，雷氏普羅威登斯菌株(ProvidenciarettgeriYL)為C/N為10[16]，而假單胞菌屬(Pseudomonassp.)菌株XS76[1]去除氨氮的最適C/N則為15。本研究發(fā)現(xiàn)，菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮的去除率在C/N為18時(shí)最高，分別為76.88%和48.81%，對(duì)硝酸態(tài)氮的脫氮率也大大提高，達(dá)到78.21%。但當(dāng)進(jìn)一步增加C/N到24時(shí)，盡管對(duì)硝酸態(tài)氮的脫氮率顯著提高，但對(duì)氨態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮的去除率卻顯著下降，可能與過多的碳源會(huì)嵌入酶結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致酶活性降低，進(jìn)而硝化能力導(dǎo)致下降有關(guān)[17]。值得注意的是，在水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中，實(shí)際上的C/N一般會(huì)很低[18]，因此關(guān)于養(yǎng)殖水體的碳源種類選擇、碳源的添加方式乃至水處理的工藝等方面均尚需進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

pH也是影響不同脫氮菌株對(duì)氮轉(zhuǎn)化和脫除性能的重要環(huán)境因子之一。Gupta等[19]研究表明，當(dāng)pH為中性或偏弱堿性時(shí)細(xì)菌的生長及反硝化酶活性最強(qiáng)，pH過高或過低都不利于菌株生長及反硝化性能的發(fā)揮，王弘宇等[20]和廖紹安等[21]的研究也同樣表明，pH為中性條件最有利于菌株生長及反硝化性能的發(fā)揮，這與本研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果顯示在pH為7～8時(shí)菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮均有較高的去除率，特別在pH為7.0左右脫氮效果最佳，對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮的去除率分別為74.02%、55.79%和72.52%。

微生物可以通過滲透壓調(diào)節(jié)自身新陳代謝，因而對(duì)鹽度有一定的適應(yīng)能力[22]，但不同菌株對(duì)鹽度的適應(yīng)能力也存在較大差異。本研究中菌株BP-171分離自海水蝦蟹養(yǎng)殖池塘，可以看出對(duì)鹽度的適應(yīng)范圍較寬，在0～60范圍內(nèi)均可生長，在鹽度20～40條件下，對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮、硝酸態(tài)氮均有較好的去除率。但相比較，以鹽度為30時(shí)菌株BP-171對(duì)氨態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮和硝酸態(tài)氮去除效果最好，最高去除率分別為72.00%、53.95%和71.48%?？梢钥闯觯狙芯恐械亩绦⊙挎邨U菌BP-171是一株比較適宜海水養(yǎng)殖水體無機(jī)氮去除中應(yīng)用的益生菌。

3.2 不同氮源對(duì)菌株BP-171的無機(jī)氮去除能力的影響

本研究還測(cè)試了以氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮3種氮源同時(shí)存在時(shí)菌株BP-171無機(jī)氮去除特性。從利用程度看，對(duì)氨態(tài)氮的去除效率高于以氯化銨為唯一氮源的情況，在實(shí)驗(yàn)的第一天后菌株對(duì)混合氮源中的氨態(tài)氮幾乎全部去除，去除率已高達(dá)97.89%；對(duì)亞硝酸氮的去除效率也高于以亞硝酸鈉為唯一氮源的情況，去除率最高可達(dá)53.61%。這表明硝酸鹽的加入促進(jìn)菌體對(duì)氨氮以及亞硝氮的代謝?？梢钥闯觯?dāng)3種氮源同時(shí)存在時(shí)，菌株BP-171會(huì)同時(shí)利用三者進(jìn)行同步異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用[23, 29-30]。不過相比較，在多氮源存在的情況下，菌株BP-171對(duì)硝酸鹽的去除率有所降低，硝酸態(tài)氮的降解率總體低于以硝酸鈉為唯一氮源的情況(46.57%和83.39%)?？梢钥闯?，由于氨態(tài)氮與亞硝態(tài)氮的存在，菌株對(duì)硝酸態(tài)氮的利用主要發(fā)生在實(shí)驗(yàn)后3天。降解液中總氮的減少與硝態(tài)氮的減少步調(diào)基本一致，因此，推測(cè)降解液總氮的減少是由于菌株利用硝酸態(tài)氮進(jìn)行反硝化作用產(chǎn)生了氣態(tài)形式的氮，如N2O或N2。不過，具體產(chǎn)生了何種氣體還需要進(jìn)一步研究確定。

4 結(jié)論

(1)短小芽孢桿菌菌株BP-171是一株異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌。

(2)在溫度28 ℃條件下，菌株BP-171在碳源為葡萄糖、C/N=18、鹽度20～40和pH=7.0～8.0條件下對(duì)降解液中無機(jī)氮有較好的去除作用。

(3)菌株BP-171對(duì)無機(jī)氮的轉(zhuǎn)化和去除包括菌體細(xì)胞的同化作用、異養(yǎng)硝化作用和好氧反硝化作用等生物學(xué)過程，不同氮源條件下具體機(jī)制有所差異。