Question

【题目】反硝化细菌能将硝态氮(如N03-)转化为氮气(2N03-+l0e-+12H+→N2+6H20)，广泛用于污水处理。科研人员开展好氧反硝化细菌的筛选和固定化研究，主要过程及结果如下。请回答：

步骤1菌株初筛、纯化和鉴定将1g活性污泥稀释成不同浓度的溶液，各取50μL稀释液均匀涂布到含有溴麝香草酚蓝（BTB)的初筛培养基上（BTB是一种酸碱指示剂，在弱酸性溶液中呈黄色，弱碱性溶液中呈蓝色，中性溶液中呈绿色，初筛培养基呈绿色），在适宜条件下培养获得单菌落，再进行纯化和遗传鉴定。

步骤2制备固定化细菌配制海藻酸钠等溶液并灭菌。在无菌条件下制备固定化小球，用无菌水冲洗并保存。

步骤3不同C/N(碳氮比）对反硝化效率的影响研究配制不同C/N的培养液，每种培养液分两组，分别加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，在30下振荡培养48h后，测定培养液中NO3-的去除率，结果如图。

(1)步骤1中，初筛培养基中的氮源应是____。在细菌培养过程中，需要放置未接种的培养基一起培养，其目的是____。初培结束时，选择的目标菌落周围应呈____色。

(2)步骤2中，海藻酸钠等溶液的灭菌方法是____。制作的凝胶球不宜过大，否则会使小球的____减小，影响小球内外物质交换.进而影响反硝化效率。

(3)步骤3中，若每个固定化小球包埋的细菌数量为19×l06个，则实验接种的菌液中反硝化细菌的密度约为____(保留一位小数)个mL-1。实验结果表明，固定化会使细菌的反硝化效率略有下降，可能的原因是____。

(4)用反硝化细菌进行污水处理过程中，有时需要向污水中加入少量淀粉。结合实验结果分析，添加淀粉的主要目的是____。

Answer 1

【答案】硝态氮（或NO3-） 检验培养过程中培养基是否受到杂菌污染 蓝 高压蒸汽灭菌 表面积与体积比（或相对表面积） 2.4×108 固定化阻碍细菌细胞与外界的物质交换（或减少了对细菌O2、NO3-等的供应） 提高污水中的C/N，以提高细菌对污水中NO3-的去除率

【解析】

根据题意可得，反硝化细菌是以硝态氮作为氮源的一类微生物。分析题图可得，随着C/N值上升，菌株对污水中NO3-的去除率先上升后下降，且游离菌株的NO3-的去除率略高于固定化菌株的NO3-的去除率。

（1）根据题意可得，反硝化细菌是以硝态氮作为氮源的一类微生物，故初筛培养基中的氮源应是硝态氮；放置未接种的培养基的目的是为了检验培养基是否收到杂菌污染，用于对比；反硝化细菌可将硝态氮转化为氮气，反应过程中有2N03-+l0e-+12H+→N2+6H20，消耗培养基中的H+，故会使菌落附近呈弱碱性，菌落周围的培养基呈蓝色；

（2）溶液的灭菌方法通常采用高压蒸汽灭菌法；制作的凝胶球如果过大会使得小球的相对表面积（即表面积与体积之比）减小，影响物质交换，进而影响反硝化效率；

（3）每个固定化小球包埋的细菌数量为19×l06个，每组培养液中加入100粒固定化小球和0.8mL的菌液，所以反硝化细菌的密度约为（100×19×106）÷0.8=2.4×108个·mL-1；固定化会减少细菌细胞与O2、NO3-等的解除，阻碍了细菌细胞与外界物质交换，导致细菌反硝化效率略有下降；

（4）加入淀粉作为碳源，能够提高污水中的C/N值，结合题表中数据可分析得，提高污水中的C/N值，能够提高细菌对污水中NO3-的去除率。