一种异养硝化-好氧反硝化细菌及其应用的制作方法

本发明属于环境微生物，具体涉及一种异养硝化-好氧反硝化细菌及其应用。

背景技术：

1、固体废物堆放场中，由于钢铁生产中添加的大量氨水以中和酸性物质，氨残留在废渣中且在降雨条件下一定浓度的氨氮会随地表径流进入地下水中，渗滤液中类大肠菌群、化学需氧量、氨氮和氯化物等污染程度较高，由于运行前未采取正规的防渗污染措施，渗滤液下渗导致地下水严重污染。地下水流动缓慢、交替程度弱、自净能力差，遭到氨氮污染后难以恢复，不仅会造成水体富营养化，还可能污染城市生活用水，危害公共卫生。例如，在硝化细菌的作用下，地下水中的氨氮经过氧化反应逐渐生成亚硝酸盐和硝酸盐，硝酸盐通过饮用水进入人体后，能够和人体内的蛋白质发生反应，不仅生成亚硝基致癌化合物，也可能出现肠胃不适、腹泻、尿频等症状。

2、目前，常用于修复地下水氨氮污染的技术包括：抽提法、电化学法以及生物脱氮工艺。然而，物理、化学修复技术成本过高，并且地下水在渗流过程中与土壤交互频繁，被土壤吸附的氨氮经反向扩散现象易造成地下水污染修复拖尾和反弹，例如抽出-处理修复技术，根据地下水污染范围布设抽水井，通过抽出污染的地下水进行处理后，将达标的地下水重新排放，达到修复的目的，但该方法不仅需要持续的供源和监测，在停止抽水时，若不封闭污染源，还会造成拖尾和反弹的现象。传统的生物脱氮工艺原理为硝化-反硝化，由于该方法需要同时满足自养微生物和异养微生物的好氧和厌氧条件，仍然存在占地面积大、操作复杂、运行周期长和低温效率低等问题。在地下水修复中，由于碳源不足易造成水质碳氮比严重失衡，极大地限制异养微生物反硝化的速率，导致生物脱氮难以实现。

3、异养硝化和好氧反硝化微生物(hnadms)是一种能够在好氧条件下将氨氮直接转化为含氮气体的微生物，如芽孢杆菌(bacillus sp.)、产碱杆菌(alcaligenescastellani&chalmers)、不动杆菌(acinetobacter sp.)、假单胞菌(pseudomonas sp.)等。其中，异养硝化-好氧反硝化细菌(hn-ad)具有生长速度快、脱氮效率高、对数期长久等优势，在高盐度、低温、高氨氮、少碳源、高酸碱性等恶劣条件表现出很高的脱氮潜力，相比于传统生物脱氮工艺，hn-ad菌能够在同一环境条件下完成脱氮过程，具有低温脱氮的潜力，耐碱、耐盐的环境适应性较强。但是，目前对异养硝化-好氧反硝化细菌的研究十分有限，迫切需要筛选出去除率高、耐碱盐、环境稳定性强且不会造成生物污染的菌株，为氨氮污染地下水修复的工业应用提供菌株资源。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种异养硝化-好氧反硝化细菌，其具有异养硝化-好氧反硝化功能，去除率高、耐碱盐、环境稳定性强且不会造成生物污染，应用于氨氮污染地下水修复可以节约传统工艺中有机碳的投入成本，还可以适应高盐度和高ph环境下地下水中的氨氮去除场景。

2、本发明的另一目的是提供上述异养硝化-好氧反硝化细菌在氨氮污染地下水修复中的应用。

3、本发明的上述目的可以通过以下技术方案来实现：

4、本发明提供一种异养硝化-好氧反硝化细菌，其为红球菌属(rhodococcus sp.)，被命名为y9-1，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc no:m20231297，保藏时间为2023年07月17日，保藏单位地址：中国武汉武汉大学。

5、本发明的菌株rhodococcus sp.y9-1在luria-bertani培养基平板上的菌落形态规则，呈圆形，颜色为红色，且为不透明菌株，表面光滑微凸起。同时，对其进行16s rdna测序，序列如下：

6、gctaccttgttacgacttactgagccaggatcaaactctacgggtaccttgttacgacttactgagccgggatcaaactctagggcgaccttgttttcaccgcatggttgctgatctgcgattactagcgactccgacttcacggggtcgagttgcagaccccgatccgaactgagaccggctttaagggattcgctccacctcgcggtatcgcagccctctgtaccggccattgtagcatgtgtgaagccctggacataaggggcatgatgacttgacgtcgtccccaccttcctccgagttgaccccggcagtctcctgcgagtccccaccattacgtgctggcaacacaggacaagggttgcgctcgttgcgggacttaacccaacatctcacgacacgagctgacgacagccatgcaccacctgtacaccgaccacaagggaaaccccatctctggggcggtccggtgtatgtcaaacccaggtaaggttcttcgcgttgcatcgaattaatccacatgctccgccgcttgtgcgggcccccgtcaattcctttgagttttagccttgcggccgtactccccaggcggggcgcttaatgcgttagctacggcacggatcccgtggaaggaaacccacacctagcgcccaccgtttacggcgtggactaccagggtatctaatcctgttcgctacccacgctttcgctcctcagcgtcagttactgcccagagacccgccttcgccaccggtgttcctcctgatatctgcgcatttcaccgctacaccaggaattccagtctcccctgcagtactcaagtctgcccgtatcgcctgcaagcccgcagttgagctgcgggttttcacagacgacgcgacaaaccgcctacgagctctttacgcccagtaattccggacaacgctcgcaccctacgtattaccgcggctgctggcacgtagttggccggtgcttcttctgtacctaccgtcacttgcgcttcgtcggtactgaaagaggtttacaacccgaaggccgtcatccctcacgcggcgtcgctgcatcaggcttgcgcccattgtgcaatattccccactgctgcctcccgtaggagtctgggccgtgtctcagtcccagtgtggccggtcgccctctcaggccggctacccgtcgtcgccttggtgggccgttaccccaccaacaagctgataggccgcgggcccatcctgcaccggaaaacctttccaccccggaacatgcatcccgaggtcctatccggtattagacccagtttcccaggcttatcccgaagtgcagggcagatcacccacgtgttactcacccgttcgccactaatccacccagcaagctgggcttcatcgttcgacttgcatgtgttaagcacgccgccagcgttcgtcctgagccagatctaaaactct(seq id no:1)，测得的16s rdna序列进行blast比对，结果显示菌株rhodococcussp.y9-1的16s rdna核苷酸序列与红球菌属(rhodococcus sp.)不同菌株的核苷酸序列有大于99％的同源性。

7、作为优选，所述异养硝化-好氧反硝化细菌通过高浓度氨氮土壤(例如某固体废物填埋物及土壤混合样品)中富集异养硝化菌群、定性验证异养硝化能力，再经驯化、分离、纯化和定量测定筛选得到。

8、本发明还提供所述异养硝化-好氧反硝化细菌在氨氮污染地下水修复中的应用。

9、作为优选，所述异养硝化-好氧反硝化细菌来源于氨氮超标土壤。

10、作为优选，所述异养硝化-好氧反硝化细菌同时具有异养硝化和好氧反硝化作用，在以nh4+-n或no3--n为唯一氮源的情况下进行脱氮，并且具有高效脱氮能力。

11、作为优选，所述异养硝化-好氧反硝化细菌的异养硝化途径为nh4+-n→nh2oh→气态氮，好氧反硝化途径为no3--n→no2--n→气态氮。

12、本发明还提供一种菌剂，其包含所述异养硝化-好氧反硝化细菌。

13、本发明还提供所述菌剂在氨氮污染地下水修复中的应用。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、本发明提供的异养硝化-好氧反硝化细菌通过从固体废物填埋场地中采集氨氮超标土壤，并筛选能够去除氨氮的异养硝化-好氧反硝化细菌y9-1，在最佳条件下，其在8h内就将氨氮浓度从37.50mg/l降至0.66mg/l，去除率为98％。在20℃的环境下，y9-1也在16h时达到60％以上的去除率。其对碳氮比的需求较低，在碳氮比为5时能够相比碳氮比为10时提升5％的去除率，节约传统工艺中有机碳的投入成本，去除氨氮的最终产物仅有氮气和少量生物氮，且其较为偏好碱性环境，并且在6％高盐度的环境下依然展现出一定的生长能力，非常适合高盐碱地下水中的氨氮去除。该菌为非致病菌，氨氮去除效果稳定，对环境产生的负面影响小，在地下水的生物脱氮中具有较好的开发应用前景。