厌氧氨氧化菌的物种多样性与生态分布

应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　20卷1230　　　　　　　　　　　　　　　　　　

浮霉状菌是人们最早认识的厌氧氨氧化菌.除

了浮霉状菌,许多学者还对自然界中其他厌氧氨氧化菌进行了研究.探明厌氧氨氧化菌的物种多样性与生态分布,有助于人们开辟新的厌氧氨氧化菌源,进一步推动Anammox工艺的发展.1　浮霉状菌111　浮霉状菌的种类

表1　基质对厌氧氨氧化菌的抑制浓度

Tab.1　Inhibitionconcentrationsofsubstratesonanammoxbacteria

基　质

Substrate

抑制浓度[15]

Inhibitionconcentration

(mmol L-1)

707

半抑制浓度[16]

IC50

(-1)

5525

氨氮Ammonia2nitrogen亚硝氮Nitrite2nitrogen

IC50:Thesubstrateconcentration50%oftheanammoxactivity.

浮霉状菌目(Planctomycetales)是细菌域中分化

较早的一个分支,该目包括浮霉状菌科(Planctomyc2etaceae)和厌氧氨氧化菌科(Anammoxaceae).氨氧化菌科包含5个属9个种,[3][]

养菌,[4]

化床反应器中,.对浮霉状菌的鉴定,主要以分子生物学手段进行.文献报道的厌氧氨氧化菌共有9种:Candidatusbrocadiaanammox2

[5][6]

idans、CandidatusBrocadiafulgida、Candidatus、CandidatusScalinduabro2[8][8]dae、CandidatusScalinduawagneri、Candidatus

[9]

Anammoxoglobuspropionicus、CandidatusJettenia

[10][11]

asiatica、CandidatusAnammoxoglobussulfate和

[12]

CandidatusScalinduasorokinii.其中,前8种厌氧

Kueneniastuttgartiensis

[7]

,.Kuypers等

[12]

15,17]

(图1).

21研究证实黑海中存

[19]

在厌氧氨氧化作用,并且推断厌氧氨氧化反应对海洋的氮素循环起着重要作用;Dalsgard等

报道在

哥斯达黎加杜尔塞湾的厌氧水体中,可通过厌氧氨氧化反应产生氮气.废水生物处理系统是厌氧氨氧化菌的理想生境.Toh等

[20]

研究发现,在处理焦炉

废水的生物反应器中存在厌氧氨氧化作用,氨随废水大量进入,氧受限制时只能产生亚硝酸盐,使厌氧氨氧化反应极易发生.发生厌氧氨氧化反应的前提条件是氨和亚硝酸盐同时存在,且不存在氧.在自然生态系统中,由于氧供应不足或电子供体有限,常常发生氨氧化成亚硝酸盐或硝酸盐还原成亚硝酸盐的情况.在湖泊底泥的好氧/缺氧界面上,氨和亚硝酸常常共存,是厌氧氨氧化菌的良好生境.

氨氧化菌分离自污水处理厂构筑物或实验室反应器

[5-11][12]

样品,后1种分离自海水样品.112　浮霉状菌的特性

[3]

11211营养特性　浮霉状菌为化能自养型细菌,以CO2为唯一碳源,通过将亚硝酸氧化成硝酸来获得能量,并通过乙酰2CoA途径同化CO2.若用CH2O表示细胞物质,厌氧氨氧化反应可如下表示:

NH4

+

[13]

+1131NO2

-

-

+010425CO2→11045N2+

+

0109OH

-

0122NO3+1187H2O+(1)

010425CH2O

虽然有的厌氧氨氧化菌能够转化丙酸、乙酸等有机物质,但这些厌氧氨氧化菌不能将有机物质用

[9,14]

作碳源.厌氧氨氧化菌对氨和亚硝酸的亲和力

-4-1[15]

常数都低于10gN L,基质浓度过高会抑

[15-16]

制厌氧氨氧化菌活性(表1).厌氧氨氧化菌的基质谱较窄,一般只限于氨及其代谢中间产物(羟胺和联氨).

11212对氧气的响应　厌氧氨氧化菌对氧敏感,只

图1　氧对厌氧氨氧化活性的影响[18]

Fig.1　Effectofoxygenconcentrationonanammoxactivity.

a)氧浓度为015%空气饱和度Oxygenconcentrationwas015%airsat2uration;b)氧浓度为0Oxygenconcentrationwas0.

能在氧分压低于015%空气饱和度的条件下进行厌氧氨氧化,一旦氧分压超过015%空气饱和度,其活