羅春海，劉瑤，鄭程遠(yuǎn)，史金陽(yáng)，林宏甲，許啟有，付世新

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319；2.樺南縣職教中心學(xué)校）

復(fù)合菌系脫除氨氮效果的研究

羅春海1，劉瑤1，鄭程遠(yuǎn)1，史金陽(yáng)1，林宏甲1，許啟有2，付世新1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319；2.樺南縣職教中心學(xué)校）

為保護(hù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周?chē)目諝赓|(zhì)量，控制氨氣是養(yǎng)殖業(yè)必須要解決的基本問(wèn)題。從養(yǎng)豬場(chǎng)土樣中分離出具有除臭的微生物菌株2株：X-3菌株和X-5菌株。利用納氏比色法檢測(cè)除氨復(fù)合菌系去除氨氮的能力；采用平板稀釋活菌計(jì)數(shù)法分析活菌數(shù)與除氨效果之間的關(guān)系。除氨復(fù)合菌系具有良好的氨氮去除能力，7 d的氨氮平均去除率為87.43%，相關(guān)性分析結(jié)果顯示，活菌數(shù)量與氨氮去除效果呈正相關(guān)。該除臭劑具有良好的除臭效果，并延長(zhǎng)除臭時(shí)間。

復(fù)合菌系；除氨氮；豬場(chǎng)；納氏比色法

養(yǎng)殖業(yè)惡臭氣體主要來(lái)自于動(dòng)物排泄物，從環(huán)保及能源利用的角度來(lái)看，對(duì)于惡臭氣體的防治包含兩方面的意義，一方面是單純的去除排泄物中的惡臭成分，使其不會(huì)造成空氣環(huán)境污染；另一方面是去除惡臭成分后可轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉床牧?，?shí)現(xiàn)資源再利用。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，惡臭氣體的治理方法得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前研究成果，動(dòng)物糞便已不僅僅作為農(nóng)家肥料使用，在加工處理后，可轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w燃料、飼料添加劑、作物化肥等商品。目前。臭氣的主要治理手段可分為：物理法、化學(xué)法及生物法[1]。微生物除臭的原理是微生物將糞便中的有機(jī)物攝入自身體內(nèi)，經(jīng)過(guò)自身的消化、分解轉(zhuǎn)變成供給自身活動(dòng)和代謝的養(yǎng)分，最后將代謝物從體內(nèi)排除的過(guò)程[2]。由于微生物降解臭氣分子受相態(tài)影響，所以臭氣分子移位轉(zhuǎn)變過(guò)程普遍以荷蘭學(xué)者Ottengraf提出的生物膜理論解釋。該理論認(rèn)為：生物除臭大致經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先，臭氣中有機(jī)物從氣相遷移至液相。其次，溶于液相后，由濃度差的作用與生物膜接觸，并被生物吸附、吸取。最后，經(jīng)生物分解作為自身生命活動(dòng)的養(yǎng)分[3-5]。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)藥品及試劑

硫酸；納氏試劑；鹽酸；酒石酸鉀鈉；氯化銨。試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)菌株

試驗(yàn)菌株為除氨復(fù)合菌系，由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)微生物分子生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室惠贈(zèng)。

1.3 除氨復(fù)合菌系培養(yǎng)基

按表1配制除氨復(fù)合菌系富集培養(yǎng)基。將配制好的培養(yǎng)基121℃滅菌20 min，加入1.5%～2%瓊脂可配制成固體培養(yǎng)基[6]。

表1 除氨復(fù)合菌系培養(yǎng)基Table 1Cultures of composite microbial strains of ammonia removal

2 試驗(yàn)方法

2.1 納氏比色法氨的測(cè)定

2.1.1 氨標(biāo)準(zhǔn)貯備液的配制

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.314 2 g經(jīng)105℃烘干的1 h的氯化銨，用無(wú)氨水稍溶后，定容至100 mL，則濃度為1 mg·mL-1。

2.1.2 氨標(biāo)準(zhǔn)液的配制

臨用前，取5 mL氨標(biāo)準(zhǔn)貯備液移入250 mL容量瓶，加入無(wú)氨水至標(biāo)線(xiàn)，即濃度為20 mg·mL-1的氨標(biāo)準(zhǔn)液。

2.1.3 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

取標(biāo)記為0～7的10 mL比色管，按表2配制標(biāo)準(zhǔn)色列。

表2 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)配制表Table 2The standard curve table of ammonia and nitrogen

以上各管加入0.5 mL酒石酸鉀鈉溶液，再加入0.5 mL納氏試劑，混合均勻，靜止10 min后以無(wú)氨水作為對(duì)照，在420 nm處測(cè)定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

2.2 除氨復(fù)合菌系脫除氨氮試驗(yàn)

2.2.1 除氨復(fù)合菌系富集培養(yǎng)

在超凈工作臺(tái)內(nèi)，將10 mL除氨復(fù)合菌液，接種于250 mL裝有90 mL除氨復(fù)合菌系液體培養(yǎng)基的錐形瓶（均已滅菌）。接種完菌液的錐形瓶放入30℃，170 r·min-1搖床擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)周期為7 d。富集過(guò)程設(shè)置三組平行試驗(yàn)。

2.2.2 除氨復(fù)合菌系脫除氨氮效果評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)除氨復(fù)合菌系脫除氨氮效果主要參考培養(yǎng)周期內(nèi)培養(yǎng)基的氨氮濃度變化。故在接菌后，每隔24 h通過(guò)比色法測(cè)定培養(yǎng)基中的氨氮含量。

2.2.3 活菌數(shù)與氨氮去除率之間的關(guān)系

接菌后，每隔24 h采用平板稀釋活菌計(jì)數(shù)法對(duì)除氨復(fù)合菌系計(jì)數(shù)，繪制出活菌數(shù)與氨氮去除率之間的變化曲線(xiàn)，采用SPSS 17.0進(jìn)行相關(guān)性分析。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

3 結(jié)果與分析

3.1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

測(cè)得各管吸光值后，以氨氮濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線(xiàn)，如

圖1 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Fig.1The standard curve of ammonia and nitrogen

由圖1可知，以氨氮濃度為橫坐標(biāo)（x軸），吸光度為縱坐標(biāo)（y軸），氨氮濃度與吸光度的線(xiàn)性關(guān)系為：y=0.138 1 x-0.001 0，R2=0.999 5，方程具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。

3.2 除氨復(fù)合菌系氨氮脫除效果

除氨復(fù)合菌系經(jīng)過(guò)連續(xù)7 d的富集培養(yǎng)，培養(yǎng)基中的氨氮變化情況，如表3及如圖2所示。

表3 除氨復(fù)合菌系氨氮脫除效果Table 3Removal effect of ammonia and nitrogen of composite microbial strains of ammonia removal

圖2 除氨復(fù)合菌系氨氮脫除效果Fig.2Removal effect of ammonia and nitrogen of composite microbial strains of ammonia removal

由表3及圖2可以看出，未接種除氨復(fù)合菌系的培養(yǎng)基，整個(gè)培養(yǎng)周期內(nèi)氨氮濃度基本未發(fā)生變化。而接種除氨復(fù)合菌系的培養(yǎng)基，氨氮濃度出現(xiàn)了明顯的降低，由接種前的342.11±2.54 μg·ml-1減少至第7 d的42.99±4.42 μg·ml-1，平均去除率達(dá)87.43%。試驗(yàn)第2 d接菌組與對(duì)照組氨氮去除率差異顯著（P＜0.05），3～7 d均為差異極顯著（P＜0.01）。

3.3 活菌數(shù)與氨氮去除率的關(guān)系

通過(guò)平板稀釋活菌計(jì)數(shù)法，對(duì)富集培養(yǎng)周期內(nèi)的活菌數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每天隨著菌數(shù)量的不斷的增加，每日氨氮去除率也在發(fā)生著變化，具體見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，隨著培養(yǎng)天數(shù)的延長(zhǎng)，每日活菌數(shù)量也呈階梯式的增長(zhǎng)，而日氨氮去除率也隨之逐漸增大。整個(gè)富集周期內(nèi)活菌量最高峰出現(xiàn)在第6 d，活菌的數(shù)量為6×108CFU·mL-1，同時(shí)，當(dāng)日氨氮去除率達(dá)到了58.05%，也是富集周期內(nèi)日氨氮去除率最高值。在相關(guān)性分析中，相關(guān)系數(shù)為0.9，說(shuō)明細(xì)菌數(shù)量越多氨氮去除能力越強(qiáng)。

4 討論

氨氣是惡臭的主要來(lái)源，更是養(yǎng)殖場(chǎng)中主要的惡臭物質(zhì)[6]。近十年來(lái)，利用微生物治理氨氣已成為研究的一個(gè)重點(diǎn)[7]。微生物處理氨氣的核心環(huán)節(jié)則是除氨菌株的獲得，而從目前大部分研究來(lái)看，除臭菌株的來(lái)源多為自然界中篩選，然后通過(guò)人工培養(yǎng)將多種具有除臭能力的菌株復(fù)合，以達(dá)到氨氣去除的最佳狀態(tài)[8]。趙晨曦[9]等報(bào)道，在新鮮雞糞中共篩選出5株具有除臭能力的嗜糞微生物菌株，且該菌對(duì)高溫耐受能力較強(qiáng)，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得5株菌可減少66.58%的氨氣釋放量和54.44%硫化氫釋放量。田鳳蓉等報(bào)道[10]在畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)中篩選出1株善變副球菌和1株枯草芽孢桿菌，兩菌最優(yōu)配比后氨氮降解率可達(dá)93%。大量試驗(yàn)證明，將除臭菌株復(fù)配后除氨能力均較単菌有顯著提高。

圖3 活菌數(shù)與氨氮去除率的關(guān)系Fig.3The relationship between the number of bacteria and ammonia nitrogen removal rate

試驗(yàn)所用除臭菌即在動(dòng)物糞便中篩選出的復(fù)合除臭菌，通過(guò)一個(gè)周期的連續(xù)富集培養(yǎng)，確定該復(fù)合菌7 d的氨氮去除率可達(dá)到87.43%，每日氨氮去除率最高可達(dá)到58.05%。通過(guò)分析活菌數(shù)與去除率之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，活菌數(shù)與去除率成正相關(guān)。適者生存是不變的自然法則，今后通過(guò)人工的連續(xù)富集培養(yǎng)，為復(fù)合菌提供較自然環(huán)境更優(yōu)質(zhì)的生長(zhǎng)條件，相信活菌的數(shù)目會(huì)不斷增多，其自身活力與氨氮利用能力也會(huì)更強(qiáng)。

5 結(jié)論

（1）除氨復(fù)合菌系具有良好的除氨能力，富集周期的氨氮平均去除率為87.43%。

（2）相關(guān)性分析結(jié)果顯示，細(xì)菌數(shù)量與氨氮去除能力呈正相關(guān)。

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Effect of Composite Microbial Strains on Ammonia Nitrogen Removal

Luo Chunhai1，Liu Yao1，Zheng Chengyuan1，Shi Jinyang1，Lin Hongjia1，Xu Qiyou2，F(xiàn)u Shixin1
（1.College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Huanan Vocational Education Center University）

Ammonia emissions monitoring was a main problem to protect air quality around livestock and poultry farms.Composite microbial strains，X-3 and X-5，were isolated from soil in the hoggery.The effect of ammonia nitrogen removal was detected by Na’s colorimetry.And the relationship of viable count and ability of ammonia removal were analyzed through plate dilution method.The results showed that multiple strains had a great effect on ammonia nitrogen removal，and the average removal rate of ammonia nitrogen was 87.43%at 7 d.Nonzero correlation showed that there was a positive correlation between them.The deodorant had great effect on ammonia nitrogen removal and could delay deodorant time.

composite microbial strains；ammonia nitrogen removal；hoggery；Na’s colorimetry

S144

A

1002-2090（2017）04-0033-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.04.008

2016-05-31

黑龍江省農(nóng)墾總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（HNK125B-12ZD-09）；黑龍江省科學(xué)基金項(xiàng)目（QC2016034）。

羅春海（1981-），男，實(shí)驗(yàn)師，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事小動(dòng)物臨床診療方面的研究工作。

付世新，女，教授，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：fushixin@163.com。