影响．装液量在 ５０～８０ ｍ Ｌ 范围内， 随着装液量的增加， 生物氧 化率 逐 渐 增 大， 至 ８０ ｍＬ 时 达 到 最 大， 此 后 没 有 变 化．说 明 Ｍ Ｎ １４０５ 氧化锰需要一定的溶氧量， 但装液量少， 溶氧量过高反
图 ２ 接种量对 M N １４０５ 锰氧化率的影响
而不利．分析其原因可能是： 微量 Ｆｅ２＋ 的存在可以促进锰细菌的生长和对锰的氧化作用［８］．溶氧量太
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福 建 师 范 大 学 学 报 （自 然 科 学 版） ２０１０ 年
１.１.１ 菌种 节杆菌 （A rthrobacter ｓｐ.） Ｍ Ｎ １４０５， 简称 Ｍ Ｎ １４０５， 分离自锰矿样品， 由本课题组保藏．
１.１.２ 培养基 改 良 ＰＹ ＣＭ 培养基［６］ ： 蛋白胨 ０.５ ｇ ， 葡萄糖 ０.３ ｇ ， 酵母浸出液 ０.２ ｇ ， Ｍ ｎＳＯ ４ · Ｈ ２Ｏ ０.２ ｇ ，
关键词： 锰细菌； 氧化率； 影响因素 中图分类号： Ｘ１７１.５ 文献标识码： Ａ
Influencing F actors of M anganese O xidation of M anganese B acterium
W A N G F ang， X U X u-ping， Z H E N G X iao-dan， H U A N G H ai-fei （C ollege of L ife S ciences， F ujian N orm al U niversity， F uzhou ３５０１０８， C hina）
氧化率较大， 总氧化率为 ９０.３％， 生物氧化率为 ７２.８％．
图 ３ 装液量对 M N １４０５ 锰氧化率的影响
图 ４ 遥床转速对 M N １４０５ 锰氧化率的影响
２.２.４ 温度对 Ｍ Ｎ １４０５ 锰氧化率的影响
由图 ５ 可知， 温度对锰生物氧化率影响显著， 对化学氧化率影响较小．当温度为 ２５ ℃时氧化活性
１ 材料与方法
１.１ 材料
收 稿 日 期 ： ２００９-０３-２３ 基金项目 ： 福建 省环保厅 科技 项目 （ＦＪＨＫ （２００９） １２）； 福建 省教育 厅科技项 目 （ＪＫ ２００９００８） 通 讯 作 者 ： 许 旭 萍 ， 教 授 ， 硕 士 ， 主 要 从 事 环 境 微 生 物 学 研 究 ． ｘ ｕｐｉｎｇ ＠ ｆ ｊｎｕ .ｅｄｎ .ｃｎ
高， 培养基中的 Ｆｅ２＋ 会全部迅速被化学氧化为不溶性的高价铁， 锰细菌的生长和氧化锰活性由于缺乏
Ｆｅ２＋ 而受到影响．
２.２.３ 摇床转速对 Ｍ Ｎ １４０５ 锰氧化率的影响
由图 ４ 可知， 当摇床的转速在 １００～１８０ ｒ ／ｍ ｉｎ 范围内， 对氧化率影响不大．转速为 １２０ ｒ ／ｍ ｉｎ 时，
采用改良 ＰＹ ＣＭ 为基础培养基， 每个 ２５０ ｍ Ｌ 的三角瓶装 ８０ ｍ Ｌ （装液量实验除外）， 研究接种量、 装液量、 ｐＨ、 温度、 摇床转速、 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度、 Ｆｅ２＋ 质量浓度等因素对 Ｍ Ｎ １４０５ 氧化锰的影响．
接种量对锰氧化率的影响：将种子液按照 ２％，４％，６％，８％，１０％的接种量分别接入培养基中，于 ２５ ℃，１２０ ｒ／ｍ ｉｎ 的条件下培养 ６ ｄ．然后用 ４ ０００ ｒ／ｍ ｉｎ 离心 １０ ｍ ｉｎ，去除菌体和培养过程中形成的不 溶性高价锰氧化物，取上清液 ０.５ ｍ Ｌ 用甲醛肟分光光度法测定剩余 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度，计算 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
生物氧化率 ＝ 总氧化率 － 化学氧化率． 计算公式中总 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度指培养基中初始 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度 （ｍ ｇ ／Ｌ ）， 剩余 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度指培养基接 菌培养后剩余的 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度 （ｍ ｇ ／Ｌ ）， 空白剩余 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度指培养基不接菌培养后剩余的 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度 （ｍ ｇ ／Ｌ ）． １.２.３ 理化因素对 Ｍ Ｎ １４０５ 锰氧化率的影响
大．当接种量为 ６％时生物氧化活性最高， 总氧化率为 ８７％， 生
物氧化率为 ６８.１％， 可以认为 ６％为 Ｍ Ｎ １４０５ 的适宜接种量．接
种 量对锰的化学氧化率影响较小， 不同接种量化学氧化率为
１５.９％～２１.９％．
２.２.２ 装液量对 Ｍ Ｎ １４０５ 锰氧化率的影响
图 ３ 显示， 装液量对生物氧化率有影响， 对化学氧化率没有
以上各因素实验均做 ３ 个重复， 结果取平均值．
２ 结果与分析
２.１ M N １４０５ 的生长曲线及锰氧化率曲线 由图 １ 可知， 菌株 Ｍ Ｎ １４０５ 在改良 ＰＹ ＣＭ 培养基中生长， 经历了 ２ ｈ 的延滞期、 ６ ｈ 的指数生长
期、 ２５ 以上的稳定期．总氧化率曲线显示， 在开始的 ４ 总氧化率处于低水平， 而后随着培养时间
装 液量对锰氧化率的影响： ２５０ ｍ Ｌ 三角瓶中分别装入 ５０， ６０， ７０， ８０， ９０， １００ ｍＬ 的培养基， 接 种后按上述条件进行培养并测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
温 度对锰氧化率的影响： 在培养基中接种后， 分别置于 １５， ２０， ２５， ３０， ３５ ℃温度下， １２０ ｒ ／ｍ ｉｎ 振荡培养 ６ ｄ， 测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
培养基初始 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度对锰氧化率的影响： 将培养基初始 Ｍ ｎ２＋ 质量浓度调整为 ５， １０， １５， ２０， ２５， ３０ ｍ ｇ ／Ｌ ， 接种后按上述条件进行培养并测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
培养基初始 Ｆｅ２＋ 质量浓度对锰氧化率的影响： 将培养基初始 Ｆｅ２＋ 质量浓度调整为 ０， ２０， ４０， ６０， ８０， １００ ｍ ｇ ／Ｌ ， 接种后按上述条件进行培养并测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
K ey w ords： ｍ ａｎｇ ａｎｅｓｅ-ｏｘ ｉｄｉｚｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ ； ｏｘ ｉｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ； ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ
地下水是十分宝贵的水资源， 是人类赖以生存和发展的物质基础．据调查， 我国许多地区的地下 水铁锰含量超过国家饮用水标准， 从而降低了使用价值．长期饮用含锰高的水， 可以引发多种脑神经 疾病［１］ ．生产上使用铁锰超标的水， 会影响产品质量， 造成经济损失［２］ ．因此， 应建立简便、 经济、 有 效的净化工艺， 使地下水得到合理的应用， 以缓解我国水资源短缺的问题．地下水除铁除锰理论及应 用先后经历了自然氧化法、接触氧化法和生物法三个发展阶段［３］ ．自然氧化法和接触氧化法存在除锰效 果较差、 工艺流程复杂、 投资高等缺点．生物法除锰是利用锰细菌将可溶态的 Ｍ ｎ２＋ 氧化成不溶性的锰 氧化物沉淀， 进而过滤去除［４－５］， 具有高效、 低成本和专一性较强的特点， 是目前该领域的最新发展方 向．本文从锰矿中筛选到 １ 株除锰效果较好的锰细菌， 对其氧化锰的影响因素进行了研究， 为该菌应 用于高锰地下水的处理提供科学依据．
不同转速对锰氧化率的影响： 在培养基中接种后， 分别置 １００， １２０， １４０， １６０， １８０ ｒ ／ｍ ｉｎ 振荡培 养 ６ ｄ， 测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
ｐＨ 对锰氧化率的影响： 将培养基的 ｐＨ 分别调整为 ５， ５.５， ６， ６.５， ７， ７.５， ８， ９， 接种后按上 述条件进行培养并测定 Ｍ ｎ２＋ 的氧化率．
第 ２６ 卷 第 ２ 期 ２０１０ 年 ３ 月
福建师范大学学报 （自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
文章编号： １０００-５２７７（２０１０）０２-０１１１-０４
锰细菌氧化锰的影响因素研究
Ｖ ｏ ｌ.２６ Ｎ ｏ .２ Ｍ ａｒ.２０１０
王 芳， 许旭萍， 郑晓福州 ３５０１０８）
摘要： 研究了锰细菌 A rthrobacter ｓｐ.Ｍ Ｎ １４０５ 的生长、 氧化曲线及影响其氧化锰的各种理化因素．结果 表明： 接种量、 装液量、 温度、 ｐＨ、 Ｍ ｎ 质量浓度、 Ｆｅ 质量浓度、 摇床转速等因素对锰氧化率有不同程 度 的影响．在培养基装液量为 ２５０ ｍＬ 的三角瓶装 ８０ ｍＬ ， 初始 Ｍ ｎ 质量浓度 ６５ ｍｇ／Ｌ ， 温度 ２５ ℃， ｐＨ６.８， 接种量 ６％， １２０ ｒ／ｍｉｎ 的条件下培养 ６ ｄ 后， 锰的总氧化率可达 ８０％以上．
A bstract： Ｔ ｈｅ ｇｒｏｗ ｔ ｈ ａｎｄ ｍ ａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘ ｉｄａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ A rthrobacter ｓｐ.Ｍ Ｎ １４０５ ｗ ｅｒｅ ｓｔ ｕｄｉｅｄ．Ｔ ｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｆａｃｔ ｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍ ａｎｇａｎｅｓｅ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔ ｉｏｎ， ｉｒｏｎ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔ ｉｏｎ， ｔ ｅｍ ｐｅｒａｔ ｕｒ ｅ， ｐＨ， ｍ ｅｄｉｕｍ ｖｏｌｕｍ ｅ， ｉｎｏｃｕｌｕｍ ， ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｈａｋｅｒ ｏｎ Ｍ ｎ２＋ ｏｘ ｉｄａｔ ｉｏｎ ｗ ｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔ ｉｇ ａｔ ｅｄ．Ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓ ｓｈｏｗ ｅｄ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ｔ ｏｔａｌ ｏｘ ｉｄａｔ ｉｏｎ ｅｆｆｉｃｅｎｃｙ ｒｅａｃｈｅｄ ８０％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔ ｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔ ｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍ ａｎｇａｎｅｓｅ ｉｏｎ ｏｆ ６５ ｍ ｇ ／Ｌ ， ２５ ℃， ｐＨ ６.８， ｌｉｑｕｉｄ ｖｏｌｕｍ ｅ ｏｆ ８０ ｍ Ｌ ｉｎ ２５０ ｍ Ｌ ｆｌａｓｋ， ｉｎｏｃｕｌｕｍ ｖｏｌｕｍ ｅ ｏｆ １０％， ｓｈａｋｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ １２０ ｒ／ｍ ｉｎ， ｃｕｌｔｕｒｅ ｔ ｉｍ ｅ ｏｆ ６ ｄａｙｓ．
Ｋ ２ＨＰＯ ４ ０.１ ｇ ，Ｍ ｇ ＳＯ ４ · ７Ｈ ２Ｏ ０.２ ｇ ，Ｎ ａＮ Ｏ ３ ０.２ ｇ ，ＣａＣｌ２ ０.１ ｇ ，（Ｎ Ｈ ４ ）２ＣＯ ３ ０.１ ｇ ，柠檬酸铁铵０.４５ ｇ ， 水 １ ０００ ｍ Ｌ ， ｐＨ ６.８～７.０， １２１ ℃灭菌 ２０ ｍ ｉｎ． １.２ 实验方法 １.２.１ 生长曲线与锰氧化曲线的测定