［本站讯］近日，环境科学与工程学院倪寿清教授团队在微生物协同氮代谢方向取得最新研究进展，相关成果以“Widespread but Overlooked DNRA Process in a Full-Scale Simultaneous Partial Nitrification, Anammox and Denitrification Plant”为题发表在水处理领域国际期刊ACS ES&T Water上，为污水处理厂低碳脱氮提供了重要的理论和方法基础。博士后王志彬为论文第一作者，倪寿清教授为通讯作者，山东大学为该论文第一完成单位。

硝酸盐异化还原成铵(DNRA)将NO₃^--N转化为NO₂^--N和NH₄⁺-N。与反硝化和厌氧氨氧化类似，DNRA广泛存在于海洋、河口、湿地、湖泊和农田等各种水生生态系统的沉积物中。这三种NO₃^--N/NO₂^--N异化还原过程经常共存并共同参与NO₃^--N和NO₂^--N的去除。与反硝化细菌相比，DNRA细菌更适宜高C/N比环境，在高C/N比的环境中，DNRA功能基因nrfA的丰度和DNRA活性较高。虽然三种氮循环微生物常共存于同一生境中，DNRA、反硝化和厌氧氨氧化过程之间的相互作用以及微生物的协同脱氮机制有待阐明。

本文对一个工业规模短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化(SNAD)污水处理厂进行了研究。由于污水中COD浓度较高，该污水处理厂中除了硝化细菌、厌氧氨氧化细菌和反硝化细菌等典型氮代谢微生物外，还富集到了大量的DNRA细菌。DNRA功能基因(nrfA)的相对丰度(150-301 RPMR)显着高于反硝化功能基因(nosZ, 68-97 RPMR)的相对丰度。根据¹⁵N同位素示踪技术研究发现DNRA、DNB和AnAOB对NO₂^--N消耗的贡献分别为53.3%、21.3%和25.3%。DNRA在高C/N比环境下提高了COD的去除效率，为反硝化和厌氧氨氧化提供了适宜的环境，但在SNAD过程中随机选择的DNRA细菌消耗了本应分配给反硝化的碳源，造成了工程脱氮效率低下及资源浪费。另外，DNRA过程可将anammox产生的NO₃^--N还原为NH₄⁺-N，为anammox提供底物的同时提高其总氮去除效率，因此通过优化反应条件，DNRA菌可以耦合anammox过程在废水处理过程中发挥积极作用。本研究是DNRA在全尺寸污水处理厂中作用的首次报道，提出从优化DNRA功能的角度提高污水处理厂运行效率的思路，加深了对多种生物共代谢脱氮机制的理解。

倪寿清教授团队长期从事应用环境微生物技术的研发工作。近5年来，在国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程等的资助下，团队在Water Research、ACS ES&T Water、Chemical Engineering Journal、npj Clean Water等期刊发表SCI论文50余篇。山东大学环境科学与工程学院仪器平台（https://www.huanke.sdu.edu.cn/kxyj/yqpt1/yqml.htm）为本研究提供了部分样品测试帮助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsestwater.2c00088