异养硝化细菌Pseudomonas aeruginosa YL的脱氮过程及N₂O产生特性

来源：环境科学杂志2020年第1期北京时间：

作者：杨垒,崔珅,任勇翔,郭淋凯,张志昊,肖倩,陈宁,汪旭晖

单位：西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,中国恩菲工程技术有限公司成都分公司, 成都 610000,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055,西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055

摘要：由于含氮废水的大量排放，水体富营养化日趋严重，如何高效去除废水中的氮素仍是亟待解决的问题.针对传统生物脱氮工艺流程复杂、能耗高、抗冲击能力弱以及释放温室气体N₂O等缺陷，本文基于高效异养硝化细菌Pseudomonas aeruginosa YL，通过探讨其生理生化特征、异养硝化-好氧反硝化脱氮过程和N₂O产生特性，进一步解析异养硝化脱氮理论.结果表明，菌株YL具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力，24 h培养期100 mg·L-1的NH₄+-N、NO₂--N和NO₃--N能够完全去除；异养硝化过程几乎无中间产物生成，但以NO₃--N作为氮源时，NO₂--N累积量高达25.55 mg·L-1.同时，反硝化功能基因napA、nirK和nosZ基因的成功表达，进一步证实菌株YL具有好氧反硝化能力.菌株YL异养硝化-好氧反硝化过程气态氮产物约占去除TN的30%~40%，脱氮产物主要为N₂，当NH₄+-N、NO₂--N和NO₃--N分别为唯一氮源时，N₂生成量分别为3.46、3.49和3.36 mg.相比较，菌株YL脱氮过程仅生成微量的中间产物N₂O，以NH₄+-N为唯一氮源时的最终生成总量为6.63 μg，低于以NO₂--N和NO₃--N为唯一氮源时N₂O的生成量.此外，高C/N、低pH、高温以及高NH₄+-N和NO₂--N环境均会导致N₂O的大量生成，但大多数环境因素对菌株YL的N₂O生成量影响较小，且其最高生成量显著低于短程硝化系统和自养硝化系统.以上研究结果表明菌株YL具有优异的脱氮、N₂O控逸和环境耐受能力，可有效避免水处理过程对大气的二次污染.

关键词：异养硝化细菌,反硝化功能基因,好氧反硝化,脱氮,N2O释放,