竹粉固定化Alcaligenes sp. HHVWA23的筛选表征及其高效脱氮性能研究

针对水产养殖环境中氮污染治理难题，中国研究人员通过筛选具有异养硝化-好氧反硝化（HNAD）功能的Alcaligenes sp. HHVWA23菌株，结合竹粉（BP）、壳聚糖（CS）和羧甲基纤维素（CMC）固定化技术，开发出环境适应性强的生物炭微胶囊（BP-MM）。该微胶囊在宽温域（18-34°C）、低C/N比（2.5-20）和高盐度（10-50）条件下保持85%以上脱氮效率，30天储存后仍达93%，为水体氮污染治理提供创新技术方案。

　　

水产养殖业的快速发展带来了严重的氮污染问题，残饵和粪便分解产生的氨氮（NH₄⁺-N）和亚硝酸盐氮（NO₂^?-N）对水生生态系统构成威胁。传统微生物脱氮技术面临环境适应性差、碳源依赖性强等瓶颈。中国海洋大学的研究团队从海南对虾养殖池分离出一株高效脱氮菌Alcaligenes sp. HHVWA23，通过生物炭固定化技术开发出新型竹粉微胶囊（BP-MM），相关成果发表于《Journal of Environmental Management》。

研究采用连续富集法筛选菌株，通过16S rDNA测序鉴定种属，利用硝化/反硝化培养基评估脱氮效率。固定化技术以竹粉为缓释碳源，结合壳聚糖（CS）和羧甲基纤维素（CMC）的静电作用形成微胶囊结构，通过扫描电镜观察孔隙特征。环境适应性测试涵盖温度、C/N比和盐度梯度，并对比了自由菌与固定化菌在养殖/生活污水中的脱氮性能。

菌株筛选与表征
从海南对虾养殖池分离的HHVWA23经鉴定为Alcaligenes sp.，具有淀粉水解和脲酶活性。系统发育分析显示其与Alcaligenes faecalis NBRC 13111相似度达99%。该菌株在48小时内对NH₄⁺-N、NO₂^?-N和总氮（TN）的去除率分别达98%、89%和99%，证实其完整的HNAD代谢通路。

固定化工艺优化
微胶囊以2%竹粉（BP）为核心，通过CS与CMC的电荷相互作用形成三维网络结构。电镜显示BP-MM内部呈多孔状，比表面积较自由菌提高3倍。化学吸附为主的作用机制使其在pH 8.6时对NH₄⁺-N的吸附量达45.2 mg/g。

环境适应性验证
BP-MM在18-34°C宽温域下脱氮效率>85%，较自由菌提升20%。低C/N比（2.5）条件下仍保持100%脱氮率，突破多数HNAD菌需C/N>10的限制。盐度50时效率仅下降7%，显著优于游离菌的35%降幅。

实际应用表现
固定化菌在30天储存后脱氮率保持93%，3次循环使用后未出现性能衰减。2% BP-MM处理养殖废水时，48小时内NH₄⁺-N完全去除，较自由菌缩短12小时。

该研究创新性地将农业废弃物竹粉转化为微生物载体，开发的BP-MM兼具高效脱氮和环境鲁棒性，为水产养殖废水治理提供了低成本解决方案。未来可进一步探索微胶囊在河流、湖泊等自然水体中的规模化应用潜力。