細(xì)菌對(duì)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(xué) 貴州省植物生理與發(fā)育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng)550001）

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污水排放量大幅提高，同時(shí)與之相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)配套設(shè)施及環(huán)保意識(shí)的缺乏，導(dǎo)致我國(guó)各類河流湖泊的污染日趨嚴(yán)重。貴陽(yáng)市南明河作為貴陽(yáng)的母親河，目前頻繁的人類活動(dòng)使得南明河的污染日趨嚴(yán)重[1－2]，政府花費(fèi)大量的財(cái)力物力進(jìn)行治理，但是河水治理效果有限。氮磷的過(guò)量輸入已經(jīng)導(dǎo)致世界大部分湖泊出現(xiàn)不同程度的水體富營(yíng)養(yǎng)化，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)水體的富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)加劇，水體污染嚴(yán)重。近來(lái)，越來(lái)越多的研究關(guān)注于污染水體的生物體凈化治理。筆者選取實(shí)驗(yàn)室篩選獲得的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌為研究材料，通過(guò)采集南明河水，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的細(xì)菌凈化處理，研究2種細(xì)菌對(duì)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(xì)菌，旨在為貴陽(yáng)南明河水的污染治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)室前期篩選獲得的1株硝化細(xì)菌和1株反硝化細(xì)菌。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先將實(shí)驗(yàn)室分離篩選到的硝化細(xì)菌及反硝化細(xì)菌培壯，液體培養(yǎng)基富集培養(yǎng)24h，試驗(yàn)前用滅菌去離子水反復(fù)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?jī)?nèi)加入5g蔗糖和5g富集培養(yǎng)的細(xì)菌。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，分別為5g硝化細(xì)菌（T1）、5g反硝化細(xì)菌（T2）和2.5g硝化細(xì)菌混合2.5g反硝化細(xì)菌（T3）和1個(gè)空白對(duì)照（CK），每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。靜置常溫培養(yǎng)培養(yǎng)，每隔48h取點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)期間添加蒸餾水補(bǔ)充水分消耗。同樣做一組試驗(yàn)，培養(yǎng)條件為振蕩培養(yǎng)，其余條件一樣，分別記作Tm1、Tm2、Tm3和CKm。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

水質(zhì)中總磷總氮的測(cè)定參照文獻(xiàn)[3]的方法，pH 用pH 計(jì)測(cè)定，COD 采用重鉻酸鉀比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS、EXCEL2007統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。污水中氮磷去除率＝（C0－CX）／C0×100%。其中，C0為開始時(shí)的濃度，CX為第X小時(shí)的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 COD及pH

由圖1可知，投加菌體對(duì)水體的pH 影響不大，貴陽(yáng)南明河水呈堿性；CK 的COD 基本保持不變，但是試驗(yàn)組的COD 開始隨時(shí)間的推進(jìn)呈一定程度的增加，6d后出現(xiàn)不同程度的下降，最后在14d的時(shí)候試驗(yàn)組的COD 都低于對(duì)照組，這可能是由于試驗(yàn)細(xì)菌投入水體后，隨著時(shí)間的推移細(xì)菌開始大量分解水中的有機(jī)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(yǎng)的總氮含量明顯下降，14d時(shí)，總氮去除率達(dá)25%。靜置處理14d時(shí)，T1的總氮去除率達(dá)62.95%，T2達(dá)50.51%，T3達(dá)76.14%；而Tm1的總氮去除率達(dá)64.95%，Tm2達(dá)57.5%，Tm3達(dá)70.41%。兩組處理方式中，細(xì)菌對(duì)水體的除氮效率基本一致，但振蕩作用本身會(huì)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(dá)75%以上，硝化細(xì)菌的除氮效果好于反硝化細(xì)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(duì)水體中總磷含量基本無(wú)影響，不會(huì)引起磷的降解?？赡苡捎?8h內(nèi)菌體快速繁殖生長(zhǎng)對(duì)磷消耗較大，細(xì)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(dá)60%以上。反硝化細(xì)菌的除磷效果好于硝化細(xì)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(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)菌對(duì)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(jié)論與討論

目前，人類活動(dòng)的加劇導(dǎo)致世界范圍的河流湖泊污染問(wèn)題日趨突出，污染水體治理任務(wù)越來(lái)越重。應(yīng)用物理或化學(xué)方法對(duì)污染水體進(jìn)行治理會(huì)取得一定效果，但是治理費(fèi)用高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次污染。目前普遍認(rèn)為，生物修復(fù)治理具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、無(wú)污染、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的研究報(bào)道關(guān)注于污染水體的生物修復(fù)。國(guó)外有文獻(xiàn)[4]報(bào)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(guó)內(nèi)薛維納等[5]利用氨化菌、硝化菌、反硝化菌和磷細(xì)菌組成的復(fù)合細(xì)菌劑能一定程度上去除城市污染河流的COD、氨態(tài)氮及硝態(tài)氮。

水體中氮磷去除通過(guò)沉積、去除、植物吸收、生物硝化和反硝化等途徑實(shí)現(xiàn)，其中的生物硝化和反硝化是一條主要途徑[6]，而同時(shí)元素本身的降解、沉淀、固結(jié)、去除和揮發(fā)等均能降低自身的濃度，使得水體凈化[7]。黃偉等[8]利用復(fù)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(dá)到57.4%，85.8%，53.1%。顧修君等[9]利用耐冷菌株對(duì)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(xì)菌對(duì)水體的氮磷去除率可達(dá)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(dá)25%，說(shuō)明水體的流動(dòng)速率加快利于水體的凈化。呂文明[10]等研究發(fā)現(xiàn)，固定化微生物去除水體中的氨氮更快，除氮能力更強(qiáng)，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(dá)到75%以上。水體的生物修復(fù)在植物凈化系統(tǒng)中，除了植物根系的吸收作業(yè)外，凈化效果還與根際微生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)。鄒賢[11]等利用沉水植物黑藻進(jìn)行污水凈化，其除氮率接近25%。筆者將進(jìn)一步探索這2 株細(xì)菌的固定化及與沉水植物共同作用等問(wèn)題，為南明河水水系生物修復(fù)提供更多的依據(jù)。

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