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高效硫化物降解菌的筛选及其除臭效果测定
Screening of Efficient Sulfide-degrading Bacteria and Determination of Deodorizing Effect
本研究旨在筛选高效硫化物降解菌并评估其除臭效果。通过从畜禽粪便、活性污泥、垃圾渗出液、污水中筛选得到的除臭微生物菌群，进行硫酸根诱导率和硫离子降解试验。绘制系统发育进化树，通过鸡粪降解模拟实验进一步验证菌株效果。最终筛选出82株菌株，其中4株菌株硫酸根诱导率较高，按诱导能力排序分别为：3水-5 > 6-3-4 > 5-4-1 > 6-2-1，分别高出对照组75%~108%、58%~83%、50%~67%、20%~41%；3水-5降解硫离子效果最好，2 h时降解率达98.64%。菌株形态特征分析和进化树的构建表明3水-5与Defluvibacter lusatiae type strain DSM11099T在同一系统分支上，同属于污水菌属，鸡粪降解模拟实验表明3水-5对氨气和硫化氢的抑制率可达95%以上。本研究筛选得到的3水-5能够有效提升畜牧养殖场恶臭气体的处理效果，可以为微生物除臭技术的实际应用提供良好的借鉴。
The research aimed to obtain efficient sulfur compound-degrading bacteria and measure deodorization effects. Based on deodorizing microbial flora isolated from livestock and poultry manure, activated sludge, leachate, and sewage, sulfate induction rate and sulfur ion degradation tests were conducted, the phylogenetic tree and chicken manure degradation simulation experiments were carried out. A total of 82 bacterial strains were screened, among which 4 strains exhibited higher sulfate induction rates. The order of induction ability was as follows: 3Shui-5 > 6-3-4 > 5-4-1 > 6-2-1, with induction rates being 75%-108%, 58%-83%, 50%-67%, and 20%-41% higher than the control group, respectively. The strain 3Shui-5 showed the best sulfur ion degradation effect, achieving a degradation rate of 98.64% in 2 hours. Morphological characteristics analysis and phylogenetic tree construction indicated that 3Shui-5 belonged to the same clade as Defluvibacter lusatiae type strain DSM11099T, both classified as Aquamicrobium. Chicken manure degradation simulation experiments demonstrated that 3Shui-5 could inhibit ammonia and hydrogen sulfide by over 95%. The strain 3Shui-5 could effectively improve the treatment of malodorous gases in livestock farms, providing a good reference for the practical application of microbial deodorization technology.
高效硫化物降解菌 / 除臭 / 硫化氢 / 鸡粪降解模拟实验 / 脱硫菌 / 氨气 / 微生物群落 / 硫酸根诱导率 / 硫离子降解 / 畜牧养殖场 {{custom_keyword}} /
efficient sulfide-degrading bacteria / deodorization / H2S / chicken manure degradation simulation experiment / desulfurization bacterium / NH3 / microbial community / sulfate induction rate / sulfur ion degradation / livestock farms {{custom_keyword}} /
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为了减少畜禽粪污中臭气的释放,获得高效的畜禽粪污除臭菌株,利用驯化富集、平板划线的方法从猪粪中筛选除臭微生物。通过富集驯化、定性初筛和吸收液复筛法,检验微生物除臭效果,最终获得高效除臭微生物Z2,实验室条件下对氨气的降解率达到71.0%,硫化氢的降解率达到62.3%。经形态学观察及16S rRNA基因序列分析,确定菌株Z2为弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)。猪粪的除臭小试试验中,Z2菌株可以以较低的接种量(1%~5%)取得较好的除臭效果,表明该菌株在猪粪除臭领域具有潜在的应用价值。
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为了缓解厨余垃圾因降解或腐烂产生的恶臭气体所造成的污染，本研究分别从污泥和厨余堆肥中分离筛选出8株对NH<sub>3</sub>和H<sub>2</sub>S具有除臭效果的菌株，混合制备成复合微生物除臭菌剂，研究其除臭效果、堆肥过程中的理化性质和微生物群落的变化。由响应面分析得出菌剂对于NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N降解率的最佳条件为温度27℃、pH 6.21、接种量14%时，NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N的降解率为92.55%；菌剂生成SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>的最佳条件是温度29℃、pH 6.61和接种量5%时，SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>的最大生成量为173.57 mg/L。厨余垃圾堆肥添加菌剂后NH<sub>3</sub>的去除率为55.32%，H<sub>2</sub>S的去除率为61.72%，同时含水率、C/N、pH均有降低，加速了堆体温度的上升，延长了高温持续时间。菌剂的添加有利于微生物群落结构的改变，增加了去除NH<sub>3</sub>和H<sub>2</sub>S的微生物丰度，加快了对NH<sub>3</sub>和H<sub>2</sub>S的代谢转化过程，抑制了NH<sub>3</sub>和H<sub>2</sub>S的释放，对于厨余垃圾恶臭气体的控制有着良好的应用潜力。
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畜禽养殖过程中排放的NH<sub>3</sub>、H<sub>2</sub>S和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成严重的危害。本文概述了畜禽养殖场恶臭气体主要成分及来源、微生物除臭剂的作用机理和研究进展,重点讨论了微生物法降解恶臭气体机理。畜禽养殖场恶臭气体主要来源于动物肠道菌群和畜禽粪尿中土著微生物的厌氧发酵,成分复杂,恶臭气体减排调控成为当前畜禽养殖场的重要任务。生物法除臭因对环境适应能力强、作用时间长、去除效果好而成为当前应用于畜禽养殖场去除恶臭气体的主要手段。微生物除臭剂是将除臭微生物进行组合,利用其生理代谢活动将恶臭气体作为营养物质分解并氧化成CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>O、S O 4 2 -和N O 3 -等无臭、无害的终产物。
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图1 不同菌株在不同时间下的硫酸根诱导率图2 不同菌株在不同时间下的硫离子降解效率图3 菌株3水-5的形态特征（a：菌落图；b：菌体图）图4 菌株3水-5的进化树构建图5 菌株3水-5不同成分的鸡粪除氨降硫效果/
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