微生物厌氧甲烷氧化反硝化研究进展_袁梦冬.pdf

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1、Mini-Ｒeview小型综述微生物学报ActaMicrobiologicaSinica54(2):129－138;4February2014ISSN0001－6209;CN11－1995/Qhttp://journals．im．ac．cn/actamicrocndoi:10．13343/j．cnki．wsxb．2014．02．002微生物厌氧甲烷氧化反硝化研究进展*袁梦冬，朱静，吴伟祥浙江大学环境与资源学院，环境保护研究所，浙江杭州310058摘要:厌氧甲烷氧化反硝化过程(Denitrifyinganaerobicmethaneoxidation，DAMO)以甲烷为

2、电子供体进行反硝化作用，在实现废水脱氮处理的同时，可有效削减温室气体甲烷的排放，从而减缓全球温室效应。相关机制研究集中在逆向产甲烷途径耦合反硝化和亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(nitrite-dependentanaerobicmethaneoxidation，n-damo)两个方面。鉴于厌氧甲烷氧化反硝化过程对全球碳氮物质循环的重要意义，本文对近年来厌氧甲烷氧化反硝化过程的研究进展进行了概述，着重阐述了有关厌氧甲烷氧化反硝化微生物富集培养物，特别是含CandidatusMethylomirabilisoxyfera(M．oxyfera)富集培养物的微生物特性、甲烷氧化

3、反硝化的机理以及影响因子。在此基础上，探讨了厌氧甲烷氧化反硝化过程未来的研究方向和工业化应用前景。关键词:厌氧甲烷氧化反硝化(DAMO)，亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-damo)，CandidatusMethylomirabilisoxyfera，内部好氧，微生物机制中图分类号:X172，X52文献标识码:A文章编号:0001-6209(2014)02-0129-10近年来，由于工业和农业废水的超标排放，我国界中存在厌氧甲烷氧化反硝化过程及其在废水处理地表水体氮素含量不断升高，水体富营养化事件频中应用的可行性。该过程在对低C/N废水脱氮处频发生，严重威胁人畜饮用水安

4、全。厌氧和好氧处理上具有明显优势。首先，厌氧甲烷氧化反硝化过理相结合的工艺是目前我国工业和农业废水处理常程可以利用厌氧段无法完全回收的甲烷对废水进行用的技术。然而此类技术的应用，尤其是在中小型脱氮处理，实现了甲烷的资源化利用，并可有效减缓［1－2］废水处理厂，往往导致厌氧段温室气体甲烷难甲烷排放引发的温室效应;其次，该过程可以以甲烷以有效资源化利用而大量无序排放、好氧段处理出为外加碳源对好氧段低C/N出水进行氮素的深度水C/N低、反硝化深度脱氮处理碳源不足、出水难脱除，进一步降低出水含氮量。以达标等一系列环境与经济问题。－+5CH4+8NO3+8H→5CO2+4N2+

5、14H2O根据化学反应热力学可以预测，厌氧条件下ΔGθ，=－765KJmol－1CH公式(1)4－－［3］NO2和NO3可以作为甲烷氧化过程的电子受体3CH+8NO－+8H++4N+10HO42→3CO222(如式1和式2所示)。2006年Ｒaghoebarsing等首θ，－1ΔG=－928KJmolCH4公式(2)［4］次得到厌氧甲烷氧化反硝化富集物，证实了自然厌氧甲烷氧化反硝化过程以甲烷为电子供体，基金项目:公益性行业(农业)科研专项项目(201303091);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07101012，2008ZX07101-006)*通信

6、作者。Tel:+86-571-86956884;E-mail:weixiang@zju．edu．cn作者简介:袁梦冬(1988－)，女，山东泰安人，博士研究生，主要从事畜禽养殖废水脱氮处理的研究。E-mail:yuan1988_10@126．com收稿日期:2013-06-01;修回日期:2013-07-08130MengdongYuanetal．/ActaMicrobiologicaSinica(2014)54(2)［5－6］［3，7］进行氮素的脱除反应。作为碳氮循环的重要桥厌氧甲烷氧化机理，2010年由Ettwig提出。梁，其发现对加深全球碳氮循环的理解亦具有重要

7、1.1逆向产甲烷耦合反硝化途径［8－11］的意义。鉴于此，本文简要总结了近年来国内外微逆向产甲烷途径(Ｒeversemethanogenesis)生物厌氧甲烷氧化反硝化过程机理的研究进展，阐是最早提出的厌氧甲烷氧化发生过程的假说，由厌述了相关微生物富集培养物的组成以及代表性微生氧甲烷氧化古菌完成。由于产甲烷过程所涉及的大物M．oxyfera的微生物学特性，并探讨厌氧甲烷氧部分酶促反应均可逆，该理论依据提示存在逆向产［12］化反硝化过程未来的研究方向和工业化应用前景。甲烷的途径。Zehnder等通过同位素试验发现，厌氧条件下产甲烷菌可在产甲烷的同时氧化