羟胺氧化还原酶在生物脱氮中的研究进展

羟胺氧化还原酶(hydroxylamine oxidoreductase,HAO)属于多血红素蛋白酶家族,每个单体由7个电子转移血红素和1个催化血红素组成。HAO既可分别催化羟胺和肼的氧化反应,也可催化羟胺、一氧化氮及亚硝酸盐的还原反应。不同硝化细菌中,HAO的最适温度、p H、底物、产物特异性及酶抑制剂等存在差异。作为生物硝化过程的关键酶,HAO在提升生物脱氮速率及清除硝化中间产物(羟胺)对生物的毒害方面发挥重要作用。本文系统综述了HAO在脱氮微生物中的分布、蛋白结构、表达调控及其活性等,总结其在不同硝化细菌中的生物化学特性,最后对HAO进一步的研究方向进行展望,有助于深入理解生物脱氮过程和微生物体内羟胺代谢的机理,为优化废水处理工艺提供新的指导。     

反硝化聚磷菌及其脱氮除磷机理研究进展

水体富营养化是当前水环境保护工作的重点关注问题,微生物修复富营养化水体具有高效、低耗且不产生二次污染等特点,已经成为富营养化水体生态修复的一种重要方式。近年来,对反硝化聚磷菌的研究及其在污水处理工艺中的应用越来越广泛。不同于传统的反硝化细菌联合聚磷菌去除氮磷工艺,反硝化聚磷菌在交替厌氧、缺氧/好氧条件下能同时进行脱氮除磷而被广泛关注与研究。值得注意的是,近几年报道的部分微生物仅在好氧条件下就可进行同时脱氮除磷,但是其脱氮除磷机理仍未理清。基于此,文中总结了目前发现的反硝化聚磷菌和同时硝化反硝化聚磷微生物的种类及特点,并对其脱氮与除磷的关系及其机理进行了系统性分析,对目前反硝化除磷存在的问题进行了梳理,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为完善反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理及工艺改进提供参考。     

微生物异化硝酸盐和亚硝酸盐产铵研究进展

异化硝酸盐和亚硝酸盐还原产铵是氮转化附属途径,为生态系统中氮的重复利用提供了依据,已成为近年来的研究热点。据报道,氮源的种类及浓度不同异化还原产铵的发生机制及强度具有差异性,决定着微生物产铵的效率,因此,有必要明确不同氮源异化还原产铵的代谢机制。本文详细论述了参与硝酸盐和亚硝酸盐异化还原产铵过程的相关微生物种类、产铵途径及其机理;系统分析了单一氮源和混合氮源对不同微生物产铵的影响和差异,比较了放线菌与其他微生物产铵的优势,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为微生物异化硝酸盐和亚硝酸盐还原产铵提供理论基础。     

生物脱氮中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施的研究进展

氮化合物在生命代谢过程中扮演着重要的角色,但过多的无机氮会导致水体恶化进而影响人类健康,生物脱氮技术可高效去除环境中的无机氮且不引起二次污染。随着工程纳米颗粒在生活中的广泛应用,导致其大量释放到土壤及水体中,极大地阻碍了废水处理中的生物脱氮过程,因此,微生物脱氮过程中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施成了近年来的研究热点。阐述了工程纳米颗粒进入水环境的方式,系统分析了工程纳米颗粒对废水处理系统和生物脱氮过程的影响,详细说明了工程纳米颗粒对脱氮微生物的毒害作用、脱氮微生物的抵御机制及减毒措施,并对未来的研究趋势进行了展望。旨为提高工程纳米颗粒存在条件下的脱氮效率具有重要的理论指导意义,同时,可促进工程纳米颗粒对耐冷异养硝化和好氧反硝化菌的毒害及应激机制研究。     

纳米颗粒对耐冷脱氮菌及其脱氮过程的毒害调控研究进展北大核心

生物脱氮具有经济高效、绿色环保的特点,在废水处理中具有广阔前景;目前在废水处理工艺中脱氮效果较好的微生物大部分为嗜温菌,这类菌在低温条件下的脱氮效率会受到强烈抑制,而耐冷脱氮菌可有效抵抗低温环境并进行高效脱氮,逐渐引起了研究者们的重视。其次,纳米颗粒(nanoparticles,NPs)在生物学、农学、医药等领域的应用日渐广泛,但在生产、储存和使用含NPs产品的过程中,不可避免地会向水和土壤环境释放NPs,在水环境中,NPs的大量积累会阻碍微生物的脱氮过程,也对废水处理提出了新的挑战,成为公众日益关注的环境问题和研究热点。当前,有部分研究已关注于耐冷菌的脱氮过程、NPs对耐冷菌脱氮过程的毒害作用及减毒措施。基于此,本篇文章将阐述耐冷菌的耐冷机理与脱氮过程,阐明NPs对耐冷菌脱氮过程的毒害作用与减毒调控措施,为低温环境下采用微生物处理含有NPs的氮污染废水提供理论依据。