氮形态转化途径研究的新进展_厌气铵氧化及其应用前景_蔡祖聪

氮形态转化途径研究的新进展厌气铵氧化及其应用前景＊蔡祖聪　(中国科学院南京土壤研究所,南京210008)【摘要】　20世纪90年代初在污泥处理系统中发现了氮素形态转化的新途径———厌气铵氧化过程.厌气铵氧化过程是铵以亚硝酸根为电子受体在自养细菌参数下氧化成氮气的过程.但目前尚无土壤、河、湖、海底泥等自然系统中是否存在厌气铵氧化过程的报道.由于该过程无需外加有机碳,耗氧和处理产生污泥少,用于污泥脱氮成本较低,具有很大潜力.关键词　厌气铵氧化　脱氮　自养细菌文章编号　1001-9332(2001)05-0795-04　中图分类号　S143.1　文献标识码　AAresearchprogressinnitrogenconversionAnammoxandprospectsofitsapplication.CAIZucong(InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008).-Chin.J.Appl.Ecol.,2001,12(5):795～798.Theinnovativeprocessofnitrogenconversion—anaerobicammoniumoxidation(Anammox)—isintroducedinthepa-per.Anammoxisabiologically-mediatedprocessinwhichammoniumisoxidizedwithnitriteservingaselectronaccep-torunderanaerobiccondition.SincetheprocessappliedtoremoveammoniumfromwastewaterdoesnotneedadditionalCOD,consumeslessO2,andproduceslesssecondarysludage,thereisagreatpotentialforapplyingthisprocesstowastewatertreatment.Itisalsoworthtoexploretheexistenceofanammoxprocessinnaturalsystemssuchaspaddysoil,sedimentsofrivers,lakesandmarines.Keywords　Anammox,Nitrogenremoval,Autotrophs.　　＊国家自然科学基金资助项目(40071079).　　2000-09-14收稿,2001-01-15接受.1　引　　言N是动植物的必需元素.绝大多数农作物在一般土壤上生长,都需要补充氮肥以获得高产.但是,过量氮肥的施用造成严重的环境问题,如水体的富营养化,饮用水硝酸盐过量积累直接危及人体健康,土壤N2O排放增强大气温室效应等.城市化和化肥生产的增加,生活废弃物和畜牧场排泄物作为有机肥料施用的比例下降.大量未经处理的生活污水和畜牧场排泄物排放进入水体成为水体的另一重要N素来源.N素形态转化直接关系到氮肥的利用率、污水、污泥脱N效率和脱N工艺等与农业生产、环境保护有关的问题,所以,N素形态转化是农业和环境科学研究的重要内容之一.2　N素形态转化研究回顾100余年前即已确定N素形态转化的二条基本途径[7].它们是好气条件下的铵氧化(硝化过程)和厌气条件下的硝酸根还原(反硝化过程).这是2个不同的过程,可以简单地图示如下(图1).硝化过程是在自由氧存在的条件下,铵氧化微生物把NH+4氧化成NO-3的过程.铵氧化细