Feammox反應(yīng)機(jī)理及功能微生物.pdf

1、Anammox反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為自然界氮素轉(zhuǎn)化提供了新的認(rèn)識(shí)。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)在厭氧條件下除了NO2-可以作為氨氧化的電子受體，Anammox菌也可能利用其他電子受體如錳離子、硫酸鹽和有機(jī)酸等氧化NH4+。也有研究者發(fā)現(xiàn)在自然界中存在著Fe3+與NH4+反應(yīng)的現(xiàn)象，并將其定義為鐵還原氨氧化（Feammox），但對(duì)其反應(yīng)機(jī)理的報(bào)道并不統(tǒng)一，也未提供Feammox反應(yīng)的充分實(shí)驗(yàn)室研究依據(jù)。本文接種傳統(tǒng)Anammox污泥，以Fe3+作為

2、氨氧化的唯一電子受體，通過(guò)厭氧序批式反應(yīng)器的長(zhǎng)期運(yùn)行，研究了厭氧條件下Fe3+與NH4+反應(yīng)的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，通過(guò)向反應(yīng)器中添加額外氧化劑NO3-或O2保證體系中反應(yīng)現(xiàn)象更加明顯。并通過(guò)批試反應(yīng)器中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及同位素示蹤技術(shù)和宏觀(guān)基因組測(cè)序技術(shù)，對(duì)Feammox反應(yīng)機(jī)理及參與功能微生物進(jìn)行探究，得到的結(jié)論如下:
　　(1)接種Anammox污泥，在厭氧條件下，用序批式反應(yīng)器經(jīng)過(guò)32d的運(yùn)行，NH4+出現(xiàn)轉(zhuǎn)化，繼續(xù)經(jīng)過(guò)24dNH4+

3、的穩(wěn)定去除，觀(guān)察到NH4+與Fe3+的同步轉(zhuǎn)化。在進(jìn)水NH4+-N為50.00mg·L-1，F(xiàn)e3+為30.00mg·L-1情況下，出水Fe2+平均值19.58mg·L-1，NH4+-N平均轉(zhuǎn)化量為3.45mg·L-1，平均轉(zhuǎn)化速率為3.45mg·(L·d)-1，反應(yīng)產(chǎn)物為NO3-、N2和Fe2+。
　　(2) NO3-或O2兩種氧化劑添加后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率都得到了提升。以NO3-作為氧化劑后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值

4、為9.34mg·(L·d)-1，其中Feammox反應(yīng)導(dǎo)致NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值在4.55～9.34mg·(L·d)-1之間。以O(shè)2作為氧化劑后，NH4+-N的轉(zhuǎn)化速率平均值為31.58mg·(L·d)-1，其中相當(dāng)部分NH4+的轉(zhuǎn)化是由Feammox反應(yīng)導(dǎo)致的。
　　(3)利用宏觀(guān)基因組測(cè)序手段對(duì)厭氧序批式反應(yīng)器和連續(xù)流反應(yīng)器中微生物進(jìn)行菌種測(cè)定，結(jié)果表明，接種的Anammox污泥在長(zhǎng)期Feammox反應(yīng)環(huán)境下體系中菌種的

5、優(yōu)勢(shì)性發(fā)生了改變。其中Ignavibacteria（噬纖維菌綱）在接種時(shí)占比為16.72％，在厭氧序批式反應(yīng)器經(jīng)過(guò)99d的運(yùn)行后占比達(dá)到34.00％，連續(xù)流反應(yīng)器經(jīng)過(guò)172d運(yùn)行后占比達(dá)21.52％，因此Ignavibacteria可能是參與Feammox反應(yīng)的功能微生物。同時(shí)浮霉菌（Planctomycetes）在體系中仍大量存在，表明體系中一直存在著能夠進(jìn)行Anammox反應(yīng)的微生物。
　　(4)通過(guò)批試實(shí)驗(yàn)中固液相的進(jìn)出物料