有研究表明微生物的最佳生長(zhǎng)溫度為20℃-40℃,而華北地區(qū)冬季平均氣溫-2℃~4℃,東北地區(qū)可達(dá)-20℃左右,當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)微生物的代謝活力和生長(zhǎng)繁殖能力會(huì)受到較大抑制。
盡管低溫環(huán)境中大部分微生物的活性受到嚴(yán)重影響,但在冬季寒冷地區(qū)的河道、污水池中仍然有活性較強(qiáng)的微生物存在,它們被稱為耐冷菌。
耐冷菌能在0℃~5℃時(shí)利用環(huán)境中的有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)代謝,并且適應(yīng)的溫度區(qū)間較廣,非常適用于低溫環(huán)境下的污水處理系統(tǒng)。然而在低溫環(huán)境中存在的低溫微生物數(shù)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常溫環(huán)境下的微生物數(shù)量。
因此為滿足污水處理系統(tǒng)中所需硝化菌、反硝化菌的數(shù)量以及良好的處理效果,常常采用人工馴化分離篩選高效的耐低溫菌,用于冬季污水處理廠的污水治理。
耐冷菌之所以能夠在低溫條件下具有很高的活性是因?yàn)樗鼈儞碛幸惶走m應(yīng)低溫的機(jī)制:
1.耐冷菌能主動(dòng)調(diào)節(jié)其膜脂的組成
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物正常生長(zhǎng)代謝的重要支撐,耐冷菌通過(guò)縮短脂肪酸酰基鏈的長(zhǎng)度,提高支鏈脂肪酸的占比,保證膜的流動(dòng)性使其可以在低溫下正常地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并維持生理功能。
2.耐冷菌可以合成冷休克蛋白
冷休克蛋白可以讓微生物適應(yīng)溫度下降帶來(lái)的環(huán)境變化,并且在溫度發(fā)生波動(dòng)時(shí)保持良好的代謝繁殖生存能力。
3.耐冷菌與常溫菌蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同
其蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有大量的氫鍵和鹽鍵,這些鍵會(huì)形成非常有彈性的結(jié)構(gòu),使得耐冷菌產(chǎn)生的酶具有柔韌性,可以輕松地與電子受體結(jié)合,完成生命代謝過(guò)程。
4.低溫條件下細(xì)胞內(nèi)的可溶性糖和多元醇會(huì)增加
這能夠保證細(xì)胞的滲透壓平衡,以及降低細(xì)胞質(zhì)的冰點(diǎn),減輕冷凍對(duì)細(xì)胞的傷害。
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