现代应用微生物技术》课程考核

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1、《现代应用微生物技术》课程考核题目：微生物技术在污水处理上的应用院系：潇湘学院姓名：韩月刚学号：1154030115专业：电子信息工程班级：一班授课教师：李会东信息与电气工程学院通信工程系2014.05微生物技术在污水处理上的应用自1882年首次进行向污水中鼓入空气的试验后,微生物污水处理技术就作为一种独立的工艺方法在污水处理领域中占有重要地位[4]。它以成本低,出水水质较好,且污泥肥分高等优点,而被世界各国广泛采用。微生物污水处理技术是利用微生物代谢作用中产生的酶,来氧化分解有机污染物,从而达到净化污水的目的[1,2]。随着污泥膨胀、脱磷脱氮效率降低等问题的不断出现,促使人们

2、对该体系中微生物的复杂群体结构与系统运转工艺之间的关系产生了浓厚的兴趣。然而,传统的微生物分离培养方法不能满足微生物原位识别及形态学研究的需要,并且在多样性和动力学研究方面还存在着严重的局限性:①培养过程复杂耗时;②只能反映显微镜条件下极少部分(<10%)的菌落数。近10年发展起来的以分子生物学方法为基础的分子生态学,大大拓宽了微生物生态学的研究视野,使之可以更客观、更直接地探讨微生物种群结构、遗传多样性及其与环境间的相互关系[3]。有关污水处理技术中微生物的研究起步较晚,且受到传统方法的束缚,直到20世纪80年代才出现应用分子生态学方法来研究污水处理系统中微生物群体的实例。目

3、前,有关该系统中微生物的多样性、系统发育地位、种群结构以及与功能的相关性都成为该领域的研究热点。2rDNA序列同源性分析的应用长期以来,人们只能通过纯培养技术来研究污水处理系统中的微生物。但自然环境中的微生物有9915%～9919%的种类是不可培养的[27],而对于污水处理系统中的微生物,即使用最优化的培养基也只能复原其中的1%～15%,某些特定种类还要选择特殊的培养基[17,28],且培养过程复杂耗时。这为正确认识该系统中微生物的特性及系统发育地位带来了极大的困难。由于rRNA素有“细菌化石”之生态学杂志ChineseJournalofEcology2003,22(3):49

4、～53称,可作为生物进化史的计时器因此,以rDNA序列同源性分析为基础的微生物系统发育学研究在微生物分子生态学中已突显其重要性,其中以16SrD2NA序列分析较为常用。211Eikelboom菌群丝状菌在污水处理系统中的作用具有两面性,适当浓度的丝状菌对于絮凝物的形成是有益的,但其过度繁殖又是引起污泥膨胀的主要原因。目前,人们对于污水处理系统中丝状菌的特性了解还仅限于形态学方面,检测手段还以纯培养技术和染色技术为主,这对于丝状菌种类的正确识别、数量的合理控制都是不合适的。活性污泥中的大多数丝状菌在形态上是有别于以往已被鉴定的细菌,目前暂时使用类型号进行分类,如Eikelboom

5、型0041,1701,021N等。同时,这些丝状菌的形态随环境的不同而变化很大,这为快速准确预报污泥膨胀的发生带来了极大不便。因此,16SrDNA序列同源性分析作为一种更为可靠的原位识别方法就自然而然地应用于污水处理系统中特殊类群微生物的研究。2000年,日本的Takahiro等[26]对所分离的15丝状菌进行了形态学、生理学及16SrDNA序列分析,认为这些在形态学上应归类为Eikelboom型021N菌群的菌株与丝硫细菌属(Thiothrix)的形态特征截然不同。通过比较各菌株的16SrDNA序列,发现可将它们分为三个进化类群,而G2C含量和16SrRNA序列与丝硫细菌属相

6、似,与丝硫细菌属同属于变形杆菌纲(Proteobacteria)的γ2亚纲,从而肯定了Howarth等[14]提出的在形态学上归为Eikelboom型021N菌群的微生物包括几种不同基因型的观点,并建议修改丝硫细菌属的分类定义,将021N菌群归类其中。而Nielsen等[20]的研究也表明活性污泥中大约有5%～10%的细菌属于丝硫细菌属。这些信息的获得为原位识别有益丝状菌提供了分类学上的依据,也为核酸探针的选择与设计补充了必要的资料。212“G”细菌除磷率下降是污水处理系统中生物除磷阶段经常会遇到的问题。然而,在一个设计良好并已排除外干扰的试验室规模的生物除磷反应器中,也会出现

7、类似的问题。通过观察发现:在厌氧阶段,这些反应器中一种能利用有机底物但不释放磷的特殊类型微生物常占据优势[19]。Cech等[9]在以葡萄糖作为唯一碳源的生物除磷反应器中发现并分离到了该微生物,且暂时命名为“G”细菌“(G”bacteria)。在电子显微镜下观察,它是一种呈聚合状态的球菌,属于古细菌界,可以在有氧或无氧系统中以甲酸盐或乙酸盐为底物生长。由于在生物除磷反应器中,它是以多糖代替多聚磷酸盐作为最初的能量储备形式,因此,对除磷率的提高不起作用,相反,它与多聚磷积累菌(polyphos