细菌对南明河水中氮磷的富集效果

唐 婧，乙 引，牛晓娟，徐小蓉

（贵州师范大学 贵州省植物生理与发育重点实验室，贵州 贵阳550001）

随着城市经济的发展，城市污水排放量大幅提高，同时与之相应的环境保护配套设施及环保意识的缺乏，导致我国各类河流湖泊的污染日趋严重。贵阳市南明河作为贵阳的母亲河，目前频繁的人类活动使得南明河的污染日趋严重[1－2]，政府花费大量的财力物力进行治理，但是河水治理效果有限。氮磷的过量输入已经导致世界大部分湖泊出现不同程度的水体富营养化，随着经济的快速发展，我国水体的富营养化趋势加剧，水体污染严重。近来，越来越多的研究关注于污染水体的生物体净化治理。笔者选取实验室筛选获得的硝化细菌和反硝化细菌为研究材料，通过采集南明河水，进行实验室内的细菌净化处理，研究2种细菌对河水中氮磷的去除效果，从中筛选出具有较高富集能力的细菌，旨在为贵阳南明河水的污染治理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

实验室前期筛选获得的1株硝化细菌和1株反硝化细菌。

1.2 试验设计

首先将实验室分离筛选到的硝化细菌及反硝化细菌培壮，液体培养基富集培养24h，试验前用灭菌去离子水反复清洗3次，然后尽量去掉去离子水备用。取南明河污水，分装500mL 每瓶，每瓶内加入5g蔗糖和5g富集培养的细菌。试验设3个处理，分别为5g硝化细菌（T1）、5g反硝化细菌（T2）和2.5g硝化细菌混合2.5g反硝化细菌（T3）和1个空白对照（CK），每个处理设3次重复。静置常温培养培养，每隔48h取点进行测试，试验期间添加蒸馏水补充水分消耗。同样做一组试验，培养条件为振荡培养，其余条件一样，分别记作Tm1、Tm2、Tm3和CKm。

1.3 指标测定

水质中总磷总氮的测定参照文献[3]的方法，pH 用pH 计测定，COD 采用重铬酸钾比色法测定。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS、EXCEL2007统计分析软件进行处理。污水中氮磷去除率＝（C0－CX）／C0×100%。其中，C0为开始时的浓度，CX为第X小时的浓度。

2 结果与分析

2.1 COD及pH

由图1可知，投加菌体对水体的pH 影响不大，贵阳南明河水呈碱性；CK 的COD 基本保持不变，但是试验组的COD 开始随时间的推进呈一定程度的增加，6d后出现不同程度的下降，最后在14d的时候试验组的COD 都低于对照组，这可能是由于试验细菌投入水体后，随着时间的推移细菌开始大量分解水中的有机物，最终使水体中的COD 下降。

2.2 总氮

从表1、图2看出，CK 的总氮含量基本没有变化，而振荡培养的总氮含量明显下降，14d时，总氮去除率达25%。静置处理14d时，T1的总氮去除率达62.95%，T2达50.51%，T3达76.14%；而Tm1的总氮去除率达64.95%，Tm2达57.5%，Tm3达70.41%。两组处理方式中，细菌对水体的除氮效率基本一致，但振荡作用本身会引起氮含量下降。最终T3处理14d 后，水体中的总氮含量降为6.33 mg／L左右，除氮效果明显。从图2可以看出，T3的总氮去除率最高，达75%以上，硝化细菌的除氮效果好于反硝化细菌。

图1 不同处理南明河水的pH 及CODFig.1 pH and COD of different treatment of Naming River

表1 不同处理南明河水体的总氮含量Table 1 Content of total nitrogen in Nanming River with different treatment mg／L

图2 不同处理水体中总氮的去除率Fig.2 Removal rate of total nitrogen in water with different treatment

2.3 总磷

从图3、表2可知，振荡对水体中总磷含量基本无影响，不会引起磷的降解。可能由于48h内菌体快速繁殖生长对磷消耗较大，细菌投入2d，除磷速率明显高于后面，投入14d后，水体中总磷去除率达60%以上。反硝化细菌的除磷效果好于硝化细菌，混合菌体的作用效果最好，将水体中的0.95 mg／L的总磷下降到0.3mg／L，明显的消耗降低水体中的磷。随着时间的延长，细菌对于水体磷的去除率增加。

图3 不同处理水体的总磷去除率Fig.3 Removal rate of total phosphorus in water with different treatment

表2 不同处理水体中的总磷含量Table 2 Content of total phosphorus in water with different treatment mg／L

3 结论与讨论

目前，人类活动的加剧导致世界范围的河流湖泊污染问题日趋突出，污染水体治理任务越来越重。应用物理或化学方法对污染水体进行治理会取得一定效果，但是治理费用高，同时会产生二次污染。目前普遍认为，生物修复治理具有经济性强、无污染、绿色环保等优势，越来越多的研究报道关注于污染水体的生物修复。国外有文献[4]报道分离选育出一系列能高效降解水体中污染物的多功能混合菌。国内薛维纳等[5]利用氨化菌、硝化菌、反硝化菌和磷细菌组成的复合细菌剂能一定程度上去除城市污染河流的COD、氨态氮及硝态氮。

水体中氮磷去除通过沉积、去除、植物吸收、生物硝化和反硝化等途径实现，其中的生物硝化和反硝化是一条主要途径[6]，而同时元素本身的降解、沉淀、固结、去除和挥发等均能降低自身的浓度，使得水体净化[7]。黄伟等[8]利用复合真菌处理城市河流污水，污水中总磷，总氮，COD 的最大去除率达到57.4%，85.8%，53.1%。顾修君等[9]利用耐冷菌株对模拟污水中COD、总磷和氨氮去除率分别为62.92%、56.42%、58.63%。2 株细菌对水体的氮磷去除率可达70%，具有较好的除氮磷效果。在振荡条件下，水体中总氮去除率达25%，说明水体的流动速率加快利于水体的净化。吕文明[10]等研究发现，固定化微生物去除水体中的氨氮更快，除氮能力更强，其用亚硝酸菌和反硝化菌固定化后的总氮去除率提高25%左右，达到75%以上。水体的生物修复在植物净化系统中，除了植物根系的吸收作业外，净化效果还与根际微生态系统密切相关。邹贤[11]等利用沉水植物黑藻进行污水净化，其除氮率接近25%。笔者将进一步探索这2 株细菌的固定化及与沉水植物共同作用等问题，为南明河水水系生物修复提供更多的依据。

[1]谢 春，周 婕，张 华.南明河贵阳城区段不同断面水质分析[J].贵阳医学院 学 报，2014，36（2）：166－167.

[2]彭 琴，何腾兵，刘元生，等.贵阳市乌当区南明河水系水环境质量评价[J].山地农业生物学报，2006，25（5）：418－423.

[3]国家环境保护部.中华人民共和国国家环境保护标准[M].中国国家环境出版社，2012.

[4]Kay S J，Watnood M，Lentz R，et al.Polayacrylamide as an organic nitrogen source for soil microorganisms with potential effect on inorganic soil nitrogen in agriculture soil[J].Soil biology ＆ biochemistry，1998，30（8）：1045－1052.

[5]薛维纳，裴红艳，杨翠云，等.复合微生物菌剂处理城市污染河流的静态模拟[J].上海师范大学学报，2005，34（2）：91－94.

[6]Sekiranda S B K，Kiwanuka S.A study of nutrient removal of Phragmites mauritianus in experimental reactors in Uganda[J].Hydrobiologica，1998，364：83－91.

[7]易厚燕，吴爱平，王 华.满江红在途同氮浓度中对氮、磷的吸收效果[J].山地农业生物学报，2013，32（2）：138－142.

[8]黄 伟，李玉辉.复合真菌对城市河流污水处理的模拟研究[J].畜牧与饲料科学，2009，30（4）：94－95.

[9]顾修君，李 莉，袁 敏，等.北方人工湿地耐冷菌株对模拟污水的处理效果[J].安徽农业科学，2012，40（31）：15375－15377.

[10]吕文明，王旭波，纪 振，等.固定化酶对模拟生活污水脱氮工艺研究[J].广州化工，2013，41（2）：99－100.

[11]邹 贤，高红杰，宋永会，等.低温条件下黑藻对模拟污水的净化能力[J].环境工程技术学报，2013，3（4）：305－310.