Question

【題目】反硝化細菌能將硝態氮(如N03-)轉化為氮氣(2N03-+l0e-+12H+→N2+6H20)，廣泛用于污水處理。科研人員開展好氧反硝化細菌的篩選和固定化研究，主要過程及結果如下。請回答：

步驟1菌株初篩、純化和鑒定將1g活性污泥稀釋成不同濃度的溶液，各取50μL稀釋液均勻涂布到含有溴麝香草酚藍（BTB)的初篩培養基上（BTB是一種酸堿指示劑，在弱酸性溶液中呈黃色，弱堿性溶液中呈藍色，中性溶液中呈綠色，初篩培養基呈綠色），在適宜條件下培養獲得單菌落，再進行純化和遺傳鑒定。

步驟2制備固定化細菌配制海藻酸鈉等溶液并滅菌。在無菌條件下制備固定化小球，用無菌水沖洗并保存。

步驟3不同C/N(碳氮比）對反硝化效率的影響研究配制不同C/N的培養液，每種培養液分兩組，分別加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，在30下振蕩培養48h后，測定培養液中NO3-的去除率，結果如圖。

(1)步驟1中，初篩培養基中的氮源應是____。在細菌培養過程中，需要放置未接種的培養基一起培養，其目的是____。初培結束時，選擇的目標菌落周圍應呈____色。

(2)步驟2中，海藻酸鈉等溶液的滅菌方法是____。制作的凝膠球不宜過大，否則會使小球的____減小，影響小球內外物質交換.進而影響反硝化效率。

(3)步驟3中，若每個固定化小球包埋的細菌數量為19×l06個，則實驗接種的菌液中反硝化細菌的密度約為____(保留一位小數)個mL-1。實驗結果表明，固定化會使細菌的反硝化效率略有下降，可能的原因是____。

(4)用反硝化細菌進行污水處理過程中，有時需要向污水中加入少量淀粉。結合實驗結果分析，添加淀粉的主要目的是____。

Answer 1

【答案】硝態氮（或NO3-） 檢驗培養過程中培養基是否受到雜菌污染 藍 高壓蒸汽滅菌 表面積與體積比（或相對表面積） 2.4×108 固定化阻礙細菌細胞與外界的物質交換（或減少了對細菌O2、NO3-等的供應） 提高污水中的C/N，以提高細菌對污水中NO3-的去除率

【解析】

根據題意可得，反硝化細菌是以硝態氮作為氮源的一類微生物。分析題圖可得，隨著C/N值上升，菌株對污水中NO3-的去除率先上升后下降，且游離菌株的NO3-的去除率略高于固定化菌株的NO3-的去除率。

（1）根據題意可得，反硝化細菌是以硝態氮作為氮源的一類微生物，故初篩培養基中的氮源應是硝態氮；放置未接種的培養基的目的是為了檢驗培養基是否收到雜菌污染，用于對比；反硝化細菌可將硝態氮轉化為氮氣，反應過程中有2N03-+l0e-+12H+→N2+6H20，消耗培養基中的H+，故會使菌落附近呈弱堿性，菌落周圍的培養基呈藍色；

（2）溶液的滅菌方法通常采用高壓蒸汽滅菌法；制作的凝膠球如果過大會使得小球的相對表面積（即表面積與體積之比）減小，影響物質交換，進而影響反硝化效率；

（3）每個固定化小球包埋的細菌數量為19×l06個，每組培養液中加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，所以反硝化細菌的密度約為（100×19×106）÷0.8=2.4×108個·mL-1；固定化會減少細菌細胞與O2、NO3-等的解除，阻礙了細菌細胞與外界物質交換，導致細菌反硝化效率略有下降；

（4）加入淀粉作為碳源，能夠提高污水中的C/N值，結合題表中數據可分析得，提高污水中的C/N值，能夠提高細菌對污水中NO3-的去除率。