近年來(lái)，關(guān)于好氧反硝化過(guò)程的研究主要集中在三個(gè)方面：分別是好氧反硝化菌株的分離和脫氮性能表征，好氧反硝化微生物的應(yīng)用潛力分析，以及好氧反硝化過(guò)程的機(jī)理研究。好氧反硝化菌株分布范圍廣泛，可從多種環(huán)境中分離得到，種屬以Pseudomonas sp.、Alcaligenessp.和Paracoccus sp.為主。好氧反硝化菌株及菌群在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)出優(yōu)良的耐冷、耐鹽特性，并具有可降解毒性有機(jī)物及 N O減排的潛力。關(guān)于好氧反硝化過(guò)程的機(jī)理研究表明，雖然2硝酸鹽作為電子受體的競(jìng)爭(zhēng)力比氧氣弱，但反硝化作為輔助電子傳遞途徑，可提高產(chǎn)能效率，防止 NAD(P)H的過(guò)量積累。因此，硝酸鹽可與氧氣同時(shí)參與微生物的新陳代謝，即發(fā)生好氧反硝化現(xiàn)象。未來(lái)除了繼續(xù)分離更新更好的好氧反硝化菌株外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)好氧反硝化機(jī)理及實(shí)際生物強(qiáng)化方面的研究。
目前，關(guān)于好氧反硝化過(guò)程的研究主要集中在以下三個(gè)方面：
(1) 好氧反硝化菌株的分離鑒定與脫氮性能表征；
(2) 好氧反硝化過(guò)程的應(yīng)用潛能分析；
(3) 好氧反硝化過(guò)程的機(jī)理研究。本文將從這三個(gè)方面綜述近年來(lái)的研究成果，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行展望。
1，好氧反硝化菌株的分離與生理生化特性研究
一直以來(lái)，關(guān)于異養(yǎng)硝化-好氧反硝化過(guò)程的影響因素研究主要集中在碳源、 C/N、溶解氧(Dissolved oxygen, DO)、pH、溫度等方面。已有的研究結(jié)果表明，大部分菌株的最佳碳源為丁二酸鈉，也有部分菌株在乙酸鈉 或葡萄糖作碳源時(shí)效果最好。大部分異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌株在較高的C/N條件下可達(dá)到最好的生長(zhǎng)速。也有研究者分離出一些貧營(yíng)養(yǎng)菌株，可在 C/N為2時(shí)達(dá)到最好的脫氮效果。DO的研究多以搖瓶實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)速或頂空氧氣飽和度來(lái)表征，最適搖瓶轉(zhuǎn)速一般為 120–150 r/min (DO約為4–6 mg/L)頂空氧氣飽和度為 15%–30%株在中性偏堿的 pH條件下活性最高度為 25–37 °C
近年來(lái)，研究人員對(duì)影響好氧反硝化菌生長(zhǎng)和脫氮效果的一些其他因素展開了研究。 Chen等研究了多種因素對(duì) Aeromonas sp. HN-02的沖擊影響，其中包括極端 pH、低溫和重金屬?zèng)_擊。菌株HN-02可適應(yīng) pH 4.0–10.0的環(huán)境，優(yōu)于此前報(bào)道的大部分好氧反硝化菌。2 mg/L的 Cu對(duì)菌株的影響非常大，但相同濃度的 Zn則基本無(wú)影響，表明菌株對(duì) Cu更敏感。綜合來(lái)看，目前關(guān)于好氧反硝化菌分離與表征的研究多集中在不同菌株的分離、脫氮性能表征和影響因素討論三方面，對(duì)不同好氧反硝化菌株之間共性及機(jī)理的研究較少。以后的研究除了繼續(xù)分離更新更好的菌株之外，對(duì)好氧反硝化菌共性和機(jī)理的研究也有待加強(qiáng)。
2，好氧反硝化菌的應(yīng)用潛力分析
好氧反硝化菌生長(zhǎng)速度快，對(duì)很多特殊廢水均
有優(yōu)良的脫氮效果。目前好氧反硝化菌在應(yīng)用方面的研究主要集中在以下四個(gè)方面，分別是低溫脫氮、耐鹽脫氮、對(duì)毒性物質(zhì)的降解和 N O減排等。
2.1 低溫生物脫氮
環(huán)境溫度低于 10度時(shí)，微生物的活性和生長(zhǎng)速率會(huì)大幅降低，從而使污水脫氮的效果受到影響。相比于傳統(tǒng)脫氮工藝，異養(yǎng)硝化 -好氧反硝化菌具有較好的低溫脫氮效果。Zou等 將馴化得到的低溫硝化菌群與好氧反硝化菌群結(jié)合使用，10 °C下以銨鹽作為氮源時(shí)，反應(yīng) 24 h時(shí)氨氮去除率達(dá)到 100%，48 h 時(shí)總氮去除率到 80%。Yao等 在有氧條件下對(duì)活性污泥進(jìn)行短期低溫馴化，得到具有低溫脫氮效果的異養(yǎng)硝化好氧反硝化菌群。
2.2耐鹽生物脫氮
部分異養(yǎng)硝化 -好氧反硝化菌在鹽度較高時(shí)仍具有較好的脫氮能力。Guo等 從鹽堿湖污泥樣品 中分離出一株 Halomonas campisalis ha3，在 NaCl含量為 4%時(shí)達(dá)到最大反硝化速率，且在 NaCl含量為 20%時(shí)仍能存活。Duan等從海洋沉淀物中分離出一株 Vibriodiabolicus SF16，當(dāng)鹽度為 1%–5%時(shí)，對(duì)氨氮的去除率可達(dá) 92%以上(反應(yīng)時(shí)間 48 h)。將該菌株接種到鹽度為 3%的生物過(guò)濾反應(yīng)器中，對(duì)氨氮和總氮的去除率比不接種的反應(yīng)器分別65.5%和47.2%，表明該菌株具有良好的耐鹽脫氮能力。
2.3 毒性物質(zhì)的生物降解與轉(zhuǎn)化
異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌生長(zhǎng)快、活性高，相比傳統(tǒng)的脫氮菌，具有更強(qiáng)的毒性物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化能力。Lu等 從膜生物反應(yīng)器中分離出一株 Serratia文獻(xiàn)中報(bào)道的一些硝化菌群落 和好氧顆粒污sp. LJ-1，可同時(shí)降解苯酚和去除氨氮(起始濃度分別為 400 mg/L和 100 mg/L)，并在 300 h后均達(dá)到90%以上的去除率。通過(guò)氮平衡分析，消耗的氨氮有約 54%轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。表明菌?LJ-1對(duì)苯酚具有優(yōu)良的降解能力。
2.4二氧化氮減排Zheng等
[30]從生物濾池中分離出一株P(guān)seudomonas stutzeri PCN-1，可以 N O為底物進(jìn)行2反硝化。初始 N O濃度為 39.4 mg/L時(shí)，PCN-1可以在 4 h內(nèi)達(dá)到 98.1%的去除率。以硝酸鹽為底物時(shí)，在頂空 O濃度不大于 50%情況下，脫氮效率基本不受影響，而且反應(yīng)結(jié)束后沒(méi)有 NO和 N O的積累。將 PCN-1接種到普通活性污泥中后，可顯提升總氮去除效果，并降低 N O產(chǎn)量，表明 PCN-1具有良好的二氧化氮減排潛力。
3，好氧反硝化過(guò)程機(jī)理分析
Chen等研究了有氧呼吸和反硝化過(guò)程中的電子傳遞，從生物能學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面分析了氧氣和硝酸鹽作為電子受體時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)力。分析結(jié)果顯示，硝酸鹽在生物能學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面均不占優(yōu)勢(shì)，因此當(dāng)氧氣存在時(shí)，微生物總是傾向于使用氧氣作為電子受體。
然而Robertson等對(duì)異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌Thiosphaera pantotropha的研究表明，在氧氣和硝酸鹽同時(shí)存在時(shí)，Thiosphaera pantotropha可同時(shí)利用氧氣和硝酸鹽且生長(zhǎng)速率更快。Patureau等通過(guò)COD的消耗計(jì)算了好氧反硝化菌群在不同DO和碳氮負(fù)荷條件下有氧呼吸和反硝化消耗有機(jī)物的比例。結(jié)果顯示，在不同 DO條件下，硝酸鹽都有消耗。DO升高，有氧呼吸消耗 COD的比例逐漸上升，反硝化消耗 COD的比例逐漸下降并趨于穩(wěn)定。在 DO為 1.7–6.3 mg/L時(shí)，硝酸鹽的去除率為31%左右，反硝化消耗COD的比例穩(wěn)定在10%–15%。這個(gè)結(jié)果表明，反硝化可在好氧條件下發(fā)生。當(dāng) DO較低時(shí)，提升 DO濃度會(huì)顯著降低反硝化消耗 COD的比例；但當(dāng) DO逐漸上升并超過(guò)一定濃度時(shí)(文中為 1.7 mg/L)，提升 DO對(duì)反硝化所占的比例基本無(wú)影響。此外，文中對(duì)好氧反硝化菌株M.aerodenitrificans的研究得到了相同的規(guī)律，但反硝化消耗 COD的比例相比上述的好氧反硝化菌群要更小。以上研究均證明，氧氣和硝酸鹽可以同時(shí)作為電子受體參與到微生物的新陳代謝過(guò)程中。
中國(guó)微生物查詢網(wǎng)（family998.com)節(jié)選自郭焱張兆基、陳少華《好氧反硝化微生物學(xué)機(jī)理與應(yīng)用研究進(jìn)展》【J】.微生物學(xué)通報(bào),2016(11).