好氧反硝化菌及其在生物处理与修复中的应用研究进展

2011-12-25DOI:10.3724/SP.J.1145.2011.00923应用与环境生物学报2011，17(6):923~929ChinJApplEnvironBiol=ISSN1006-687X随着工业和社会经济快速发展，自然界的氮素平衡逐渐被打破，不仅造成了严重的环境污染与经济损失，甚至威胁到人类健康与生态安全.为此，国内外研究者陆续发现生物脱氮具有高效、稳定等特点，确立了传统的生物硝化反硝化理论.传统理论认为，生物脱氮由两步反应协同完成——硝化反应与反硝化反应，但每步反应均需要相应功能微生物及严格的环境条件：在好氧条件下，自养细菌将氨氮转化为亚硝态/硝态氮；随后在缺/厌氧条件下，异养细菌将亚硝态/硝态氮进一步转化为气态产物脱除.其中，研究者普遍认为只有在缺/厌氧条件下，反硝化酶系才具有活性，生物反硝化过程才能正常进行[1].然而，1980年Meiberg等在HyphomicrobiumX氧化二甲胺/三甲胺过程发现，该菌株在好氧条件下具有反硝化功能[2].随后，Robertson等在废水脱硫和反硝化系统中首次分离出一株好氧反硝化菌Thiosphaerapantotropha（现名脱氮副球菌Paracoccusdenitrificans），该菌株在利用氨氮过程中未出现明显的亚硝氮积累，具有同步异养硝化与好氧反硝化功能[3].此后，陆续有文献报道从不同环境样品及废水处理系统中分离筛选出大量具有好氧反硝化功能的微生物，为同步硝化反硝化生物脱氮新技术奠定了基础[4~11].本文即综述了国内外已筛选分离的主要好氧反硝化菌类群及其生长特性，重点阐述了好氧反硝化的作用机理、影响因素以及其在环境生物修复中的应用，并对今后的研究与应用方向作了展望.1分离获得的好氧反硝化菌主要类群好氧反硝化菌（Aerobicdenitrifier）是一类在有氧条件好氧反硝化菌及其在生物处理与修复中的应用研究进展*丁炜1,3朱亮1徐京1冯丽娟1徐向阳1,2**（1浙江大学环境工程系杭州310058）（2浙江大学-西澳大学水环境综合管理与保护联合研究中心杭州310058）（3中国石化集团上海工程有限公司上海200120）ProgressofResearchesonAerobicDenitrifiersandTheirApplicationinBioremediation*DINGWei1,3,ZHULiang1,XUJing1,FENGLijuan1&XUXiangyang1,2**(1DepartmentofEnvironmentalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)(2ZJU-UWAJointCentreinIntegratedWaterManagementandProtection,Hangzhou310058,China)(3SINOPECShanghaiEngineeringCompanyLimited,Shanghai200120,China)AbstractInrecentyears,researchershavefocusedonaerobicdenitrifiersbecauseoftheiroutstandinggrowthcharacteristicsandfunctionsforsimultaneousheterotrophicnitrificationandaerobicdenitrification.Theisolatedstrainsandtheirgrowthcharacteristicswerereviewedinthispaper,andthedenitrificationperformance,influencingfactorsandactionmechanismswerealsosummarized.Furthermore,theapplicationofaerobicdenitrificationinenvironmentalbioremediationwasdiscussed.Researchesdemonstratethataerobicdenitrifiershaveobvioustechnologicaladvantageinnitrogenremoval,butthemechanismandfactorsofaerobicdenitrificationrequirefurtherstudyforitsapplicationinenvironmentalbioremediation.Fig2,Tab2,Ref53Keywordsaerobicdenitrifier;heterotrophicnitrification;biologi