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全程氨氧化菌的发现、生态分布及其生理生化特性研究进展
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作者 李晓丽 刘玉灿 +3 位作者 吴代顺 王港 杨晓永 孙洪伟 《净水技术》 CAS 2024年第5期10-17,共8页
自20世纪以来,研究人员一直认为硝化作用是顺承发生的,包括亚硝化和硝化两个生化反应过程,并由氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌这两种协同独立完成。全程氨氧化菌(Comammox)打破了硝化作用分为两步的认知,它能够独立将氨氮氧化为硝态氮,这对... 自20世纪以来,研究人员一直认为硝化作用是顺承发生的,包括亚硝化和硝化两个生化反应过程,并由氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌这两种协同独立完成。全程氨氧化菌(Comammox)打破了硝化作用分为两步的认知,它能够独立将氨氮氧化为硝态氮,这对地球氮循环具有重要意义。与典型的硝化菌相比,Comammox具有补充响应的优势,如适宜在寡营养条件下生长等,这些都引起了研究者对Comammox在废水处理中作用的关注。文中概述了Comammox的发现过程、Comammox在各种生境中尤其是污水处理系统中的分布规律和丰度,以及其生理生化特性。最后,对污水处理系统中Comammox的研究方向进行展望,以提高对Comammox的认识。 展开更多
关键词 全程氨氧化菌 生态环境 生理生化特性 硝化螺菌属 氨氧化
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青藏高原三种典型生境中硝化微生物分布和群落结构 被引量:1
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作者 张馥 胡若宁 +9 位作者 高萍 匡璐 夏磊 周星怡 朱家宸 柳旭 时玉 褚海燕 王保战 蒋建东 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期331-339,共9页
以青藏高原3种典型生境(荒漠草地、湿地和盐碱地)为研究对象,通过amoA功能基因qPCR和16S rRNA基因扩增子测序,研究了其氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、亚硝酸盐氧化菌(nitrit... 以青藏高原3种典型生境(荒漠草地、湿地和盐碱地)为研究对象,通过amoA功能基因qPCR和16S rRNA基因扩增子测序,研究了其氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和完全硝化细菌(complete ammonia oxidizer,CMX)的分布与群落结构特征。qPCR结果表明,荒漠草地和盐碱地中3种氨氧化微生物,其丰度顺序为AOA>CMX>AOB,而在湿地中则为CMX≥AOA>AOB。各生境中AOA主要类群为土壤类群(即group 1.1b),且其中约半数属于Nitrosocosmicus属分支,该分支在北极冻土中也有分布。荒漠草地和湿地中AOB主要为亚硝化螺菌属(Nitrosospira spp.,71.21%~100%),而盐碱地主要为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas spp.,75.51%~88.71%)。3种生境中NOB主要类群均为硝化螺菌属(Nitrospira spp.,70.87%~98.79%)。clade A和clade B分支的CMX在各生境均存在,且二者比例相当。值得注意的是,大多生境中都检测出一种或多种典型海洋类群硝化微生物,比如group 1.1a的AOA、N.marina的AOB、Lineage 4的NOB,这强烈暗示青藏高原硝化微生物可能受青藏高原古海洋环境的影响。 展开更多
关键词 青藏高原 氨氧化古菌 氨氧化细菌 亚硝酸盐氧化微生物 完全硝化微生物
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温度及外源CaCO_(3)对砂滤微生物氨氮降解的影响特性
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作者 刘明辉 丁陈龙 +4 位作者 朱敏 李仪 吴俊康 荆肇乾 余冉 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期4896-4904,共9页
本研究考察了在不同温度(10,15,25,37℃),不同氨氮浓度(1和2.5mg-N/L)和外源添加CaCO_(3)条件下水厂砂滤池附着微生物对氨氮污染物的降解性能与群落结构组成变化特性.成功从自来水厂砂滤池中提取出含有硝化菌群的附着物,基于聚合链式反... 本研究考察了在不同温度(10,15,25,37℃),不同氨氮浓度(1和2.5mg-N/L)和外源添加CaCO_(3)条件下水厂砂滤池附着微生物对氨氮污染物的降解性能与群落结构组成变化特性.成功从自来水厂砂滤池中提取出含有硝化菌群的附着物,基于聚合链式反应-电泳技术发现硝化菌群主要包括氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌和完全氨氧化菌.温度影响试验结果表明:温度由25℃降低至10℃时,1和2.5mg-N/L氨氮进水负荷下系统氨氧化速率分别显著降低48.1%和47.3%;低温10℃环境下系统对总氮具有较高的去除能力(~48.1%),但温度降低抑制了系统亚硝酸盐的转化,且氨氮浓度的提高不利于低温条件下氨氮的完全氧化作用;而高温环境(37℃)会使硝化细菌活性丧失.此外,外源添加CaCO_(3)使得系统平均氨氧化速率显著提高90%以上.高通量测序结果显示:低温(10℃和15℃)会显著抑制氨氧化菌属Nitrosospira和Nitrosomonas(相对丰度均<1.0%)的生长,而随着温度的降低,Nitrospira生长竞争超过其他硝化细菌,其相对丰度显著提高63.3%~113.7%;同时,添加CaCO_(3)使得系统Nitrospira相对丰度显著升高约2.5倍,而其他硝化细菌丰度均低于1.0%;故推测低温环境下系统中的完全氨氧化Nitrospira在氨氮降解过程中具有较高的贡献程度. 展开更多
关键词 硝化细菌 温度 完全氨氧化 高通量测序
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水力筛分间歇饥饿CANON工艺参数调控及稳定运行 被引量:4
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作者 李冬 刘名扬 +1 位作者 张杰 任纪元 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-7,共7页
为探究水力筛分间歇饥饿策略运行CANON工艺的稳定性及相关参数的设置,采用SBR反应器运行CANON工艺,定期通过水力筛分排出絮状污泥,之后对其进行间歇饥饿,以此抑制NOB的生长繁殖,探讨沉降时间和饥饿周期两项参数的调控,实现CANON工艺处... 为探究水力筛分间歇饥饿策略运行CANON工艺的稳定性及相关参数的设置,采用SBR反应器运行CANON工艺,定期通过水力筛分排出絮状污泥,之后对其进行间歇饥饿,以此抑制NOB的生长繁殖,探讨沉降时间和饥饿周期两项参数的调控,实现CANON工艺处理低氨氮污水的稳定运行。结果显示,不同的沉降时间对于粒径分布和功能菌活性有较大影响,1.5 min以上的沉降时间可将ANAMMOX菌基本留存在反应器中,AOB在颗粒污泥和絮状污泥中均有分布,NOB则主要分布于传质阻力小的絮状污泥中。AOB在缺氧饥饿期间的活性衰减速率基本保持稳定,而NOB在面对缺氧饥饿时表现得更为敏感,活性衰减速率大于AOB。在恢复阶段,由于AOB具有一种独特的机制来应对饥饿,能够将细胞保持在经历短时饥饿后立即以最大速率开始氧化NH^(+)_(4)-N的状态,使其在恢复3 d时的底物降解速率就达到0.097 g/(g·d),恢复至饥饿前的86%,而NOB因无法快速适应环境的变化活性恢复速率滞后于AOB。采用4 d饥饿和3 d恢复的模式运行反应器,NOB得到有效抑制,出水NO^(-)_(3)-N呈现下降趋势,之后调整间歇饥饿周期为4 d饥饿和5 d恢复,更好地提升了AOB的活性,处理效果进一步提升,进入稳定阶段,出水NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N平均值分别为2.69和7.79 mg/L,氨氮去除率和总氮去除率分别达到96%和79%。采用水力筛分间歇饥饿CANON工艺处理低氨氮污水运行性能稳定,出水满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中所规定的一级A标准。 展开更多
关键词 全程自养脱氮 水力筛分 间歇饥饿 好氧氨氧化菌 亚硝酸盐氧化菌
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MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化 被引量:1
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作者 曾薇 张洁 +2 位作者 纪兆华 王安其 彭永臻 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期2533-2541,共9页
采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-ox... 采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5 mg·L^(-1)和缩短水力停留时间为6 h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在108 cells·(g dried sludge)^(-1)。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×106 cells·(g dried sludge)^(-1)增长到1.32×107 cells·(g dried sludge)^(-1),同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×107~1.78×108 cells·(g dried sludge)^(-1)之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。 展开更多
关键词 生活污水 氨氧化细菌 亚硝酸盐氧化菌 短程脱氮 全程脱氮 实时荧光定量PCR
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上流式生物滤池中CANON工艺的恢复启动方法 被引量:1
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作者 岳尚超 王馨 +3 位作者 王启山 吴立波 张怡然 张颖 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期641-647,共7页
为研究恢复启动全程自养脱氮(CANON)工艺的方法,在原CANON工艺反应器上流式生物滤池中进行小试试验.未对反应器内污泥进行任何处理的条件下,以自配的含NH4+-N和NO2--N的培养基质为入水,采取经由厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的方式,对停止运... 为研究恢复启动全程自养脱氮(CANON)工艺的方法,在原CANON工艺反应器上流式生物滤池中进行小试试验.未对反应器内污泥进行任何处理的条件下,以自配的含NH4+-N和NO2--N的培养基质为入水,采取经由厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的方式,对停止运行约1年的原CANON工艺进行恢复启动.调整水力停留时间(HRT)和培养基质中NH4+-N、NO2--N质量浓度,启动ANAMMOX反应;然后,调整培养基质中NO2--N质量浓度和溶解氧(DO),成功启动了CANON反应器,整个过程共耗时67,d.CANON工艺恢复启动完成后,当HRT为4.25,h时去除效果较好,此时NH4+-N的容积负荷为160,mg/(L.d),NH4+-N的去除率为90%左右,总氮(TN)去除率约为70%,TN去除量与NO3--N生成量的比值介于1∶0.13与1∶0.32之间. 展开更多
关键词 全程自养脱氮 恢复启动 厌氧氨氧化 低浓度氨氮废水
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石灰性紫色土硝化作用及硝化微生物对不同氮源的响应 被引量:10
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作者 赵伟烨 王智慧 +4 位作者 曹彦强 刘天琳 罗红燕 朱波 蒋先军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期479-489,共11页
土壤中发生的硝化作用是对p H高度敏感的典型过程。本文采用室内恒温培养法,结合定量PCR和高通量测序,研究石灰性紫色土硝化作用以及氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、亚硝酸... 土壤中发生的硝化作用是对p H高度敏感的典型过程。本文采用室内恒温培养法,结合定量PCR和高通量测序,研究石灰性紫色土硝化作用以及氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的丰度与群落结构对不同氮源的响应。结果表明:不同氮源均刺激土壤硝化作用的发生,CO(NH2)2处理下的净硝化速率最大,约是CK处理的4.76倍,(NH_4)2SO4和NH_4Cl处理下的净硝化速率分别为N 3.88和3.34 mg kg-1d-1。相比于(NH_4)2SO4和CO(NH2)2处理,NH_4Cl处理降低了硝态氮的累积量,抑制了铵态氮的减少量。AOB amo A基因拷贝数在28 d培养过程中变化显著(p<0.05),在(NH_4)2SO4和CO(NH2)2处理中呈先增长后降低趋势,在NH_4Cl处理中呈持续增长趋势;而AOA amo A基因拷贝数无显著变化(p>0.05)。说明石灰性紫色土硝化作用的主要推动者是AOB,而不是AOA。在28 d培养过程中,亚硝酸盐氧化细菌占总微生物的比例高于氨氧化细菌和古菌,意味着石灰性紫色土中可能存在全程氨氧化微生物(Comammox)。高通量测序的结果表明:石灰性紫色土中AOB的优势种群为亚硝化螺菌Nitrosospira Cluster 3,AOA的优势种群是土壤古菌Group 1.1b,NOB的优势种群是硝化螺菌Nitrospira。 展开更多
关键词 土壤氮循环 氨氧化细菌 氨氧化古菌 亚硝酸盐氧化细菌 全程氨氧化细菌
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施肥和淹水管理对水稻土氨氧化微生物数量的影响 被引量:5
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作者 曹彦强 王智慧 +2 位作者 莫永亮 王梅 蒋先军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1004-1011,共8页
全程氨氧化细菌(Complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现被认为是氮循环研究的重要进展,但复杂土壤中Comammox与氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)共存的环境驱动机制尚不... 全程氨氧化细菌(Complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现被认为是氮循环研究的重要进展,但复杂土壤中Comammox与氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)共存的环境驱动机制尚不清楚。针对紫色水稻土长期定位试验的植稻淹水(夏季植稻施肥并且全年淹水)管理、休耕冬干(不植稻、不施肥,仅在夏季植稻期间淹水,冬季排水落干)管理,研究了施肥和水分管理对水稻土硝化潜势及氨氧化微生物类群丰度的影响。结果表明,植稻淹水土壤的硝化潜势显著高于休耕冬干,分别为25.0 mg·kg^-1·d^-1、2.11mg·kg^-1·d^-1,相差可达12倍之多。实时荧光定量PCR分析表明,两种管理方式下水稻土中均能检测到Comammox、AOA和AOB,并且其数量均为Comammox>AOA>AOB。植稻淹水中Comammox丰度分别为AOA的8.5倍、AOB的77.3倍,而休耕冬干中Comammox丰度分别为AOA的4.1倍、AOB的490.3倍。相比于休耕冬干管理,植稻淹水刺激了Comammox分支A(Clade A)、AOA和AOB的生长,三者增长倍数分别为9、3、42,但Comammox分支B(Clade B)的降幅高达两倍之多。这些结果表明,与休耕冬干管理相比,28年长期植稻淹水,可能导致水稻土氨氧化微生物类群长期处于低O2胁迫,并选择性促进了Comammox Clade A和AOA的生长,高强度施肥则显著促进了AOB生长,而ComammoxClade A和AOA则具有更广的铵态氮底物适应范围。未来应通过稳定性同位素示踪DNA技术,明确水稻土中数量上占优势的Comammox的功能意义及其与AOA和AOB的相对重要性。 展开更多
关键词 水稻土 硝化潜势 氨氧化古菌 氨氧化细菌 全程氨氧化细菌
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不同类型稻田中全程氨氧化微生物的分异特征 被引量:2
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作者 张洁 宋怡轩 +1 位作者 张鑫磊 张耀鸿 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期584-590,共7页
选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg... 选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg·d),明显高于南京稻田[4.26~7.46 mg/(kg·d)]。崇明稻田土壤剖面的Comammox amoA基因总拷贝数(Clade A与Clade B之和)均值为1 g 8.8×106拷贝,是南京稻田的2.4倍,且Clade A与Clade B的比值范围为2.5~12.7,证实了Comammox存在于2种不同类型的稻田土壤中。崇明稻田和南京稻田剖面的氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 3.75×108拷贝和1.23×108拷贝,氨氧化古菌(AOA)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 2.05×107拷贝和0.35×107拷贝,这2种菌群基因拷贝数均在10.1~20.0 cm土层达到最高。回归分析发现,2个稻田中氨氧化细菌(AOB)对氨氧化潜力的贡献率达到90%~94%,而Comammox仅为3%左右,表明氨氧化细菌(AOB)在氨氧化过程中发挥主要作用。 展开更多
关键词 稻田 全程氨氧化细菌 氨氧化细菌 氨氧化古菌 氨氧化潜力
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基于宏基因组学的酸性森林土壤氨氧化微生物群落特征研究 被引量:3
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作者 唐修峰 秦华 +8 位作者 匡璐 王欣欣 宋玉翔 高豪 刘林梦 任一 单军 张焕朝 王保战 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1311-1321,共11页
全球30%以上陆地面积是酸性土壤(pH<5.5),而酸性土壤中氨氧化微生物群落特征研究是破译其硝化过程微生物学机理的基础。尤其随着完全硝化微生物(Complete ammonia oxidizer,comammox)的发现,亟需重新认知酸性土壤中氨氧化微生物类群... 全球30%以上陆地面积是酸性土壤(pH<5.5),而酸性土壤中氨氧化微生物群落特征研究是破译其硝化过程微生物学机理的基础。尤其随着完全硝化微生物(Complete ammonia oxidizer,comammox)的发现,亟需重新认知酸性土壤中氨氧化微生物类群。以酸性马尾松林为研究对象,综合利用荧光定量PCR(qPCR)、凝胶电泳半定量和宏基因组测序等技术研究土壤中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和Comammox的相对丰度以及群落组成特征。研究发现AOA和AOB amoA基因丰度分别为2.61×10^(6) copies·g^(-1)和1.45×10^(6)copies·g^(-1);而comammoxamoA基因qPCR结果存在显著的非特异性扩增,导致其丰度被高估,而经凝胶电泳半定量矫正后,约为(1.38~1.47)×10^(6)copies·g^(-1),该结果和土壤宏基因测序揭示的comammox相对丰度基本吻合。此外,宏基因组分析发现经典嗜酸group1.1a-associated仅占AOA总类群的12%,而group1.1b则占88%,尽管目前仍未有嗜酸group 1.1b AOA纯菌株的报道。AOB主要类群为Nitrosospira(约64%),而Nitrosomonas约占36%。Comammox主要类群为clade B(约64%),而clade A仅占36%且均隶属于clade A.1亚枝,这暗示clade B与已报道的嗜中性comammox clade A纯菌株有极大的生理代谢差异。总之,本研究提供了综合利用qPCR、半定量和宏基因组分析土壤氨氧化微生物群落的策略,并建议优化comammox的qPCR引物,同时本研究系统分析了酸性马尾松林土壤中氨氧化微生物的相对丰度和群落组成特征。 展开更多
关键词 酸性森林土壤 氨氧化微生物 comammox AMOA基因 宏基因组学
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围垦对崇明东滩湿地全程氨氧化微生物的影响 被引量:1
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作者 宋怡轩 金锐 +3 位作者 张鑫磊 张洁 贾仲君 张耀鸿 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1196-1202,共7页
全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培... 全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培养试验测定土壤硝化潜力;通过标靶功能基因amoA实时荧光定量硝化微生物的数量变异特征,包括全程氨氧化细菌(Comammox)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)。结果表明,与围垦0 a的自然滩涂湿地相比,围垦27、51、86 a的水稻土净硝化速率从N 2.24 mg/(kg·d)分别增加至N 19.3、11.6和11.4 mg/(kg·d),增幅高达5.1倍~8.7倍。AOA的丰度与围垦年限显著正相关。自然滩涂湿地中AOA和AOB的数量分别为0.34×107 copies/g和1.14×107 copies/g,围垦86 a后增幅最高可达27.9倍。自然滩涂湿地中Comammox Clade A和Clade B的amoA基因拷贝数高于围垦稻田土壤,且Comammox Clade A随着围垦年限增加其丰度显著增加。统计分析发现,AOB与土壤硝化速率显著正相关,可能在围垦水稻土氨氧化过程中发挥了重要作用;而Comammox Clade A和Clade B与土壤总有机碳(TOC)、铵含量(NH4+)呈显著负相关关系,可能更适应于营养贫瘠的滩涂自然湿地土壤。 展开更多
关键词 围垦 全程氨氧化细菌 氨氧化
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改良人工湿地对二级好氧单元出水的深度脱氮研究 被引量:2
12
作者 阮景军 杨永强 +2 位作者 张权 吴世军 陈繁荣 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期108-113,共6页
针对传统人工湿地脱氮效率低,构建了潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地,对二级好氧单元出水进行深度脱氮。结果表明,潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地分别对NH_(3)-N和NO_(3)^(-)-N去除效果较好,其平均去除率分别为79.92%和72.45%,且后者出... 针对传统人工湿地脱氮效率低,构建了潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地,对二级好氧单元出水进行深度脱氮。结果表明,潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地分别对NH_(3)-N和NO_(3)^(-)-N去除效果较好,其平均去除率分别为79.92%和72.45%,且后者出水TN浓度低于城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准限值,但NH_(3)-N则未能达标。增大进水C/N比均显著提升了两系统对TN的去除效率(p<0.005)。两系统上层填料对NH_(3)-N的去除贡献均超过75%,同时对TN和COD的去除贡献也最高,表明上层填料在污染物去除过程中发挥了主导作用。完全氨氧化细菌(相对丰度为1.87%)和潜在硝化菌Rudaea(相对丰度为0.58%)分别是潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地上层填料主导的氨氧化菌,而Rhodanobacter和Denitratisoma以及norank_c_OLB14和Denitratisoma分别是两系统主导的反硝化菌。此外,潮汐-垂直流和垂直潜流人工湿地中下层均检出了厌氧氨氧化菌,二者主导菌属分别为Candidatus_Brocadia和Candidatus_Annamoxoglobus。脱氮功能基因均沿水流方向逐渐降低,这主要受微生物可利用基质控制。 展开更多
关键词 人工湿地 二级好氧出水 深度脱氮 微生物群落结构 完全氨氧化
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完全氨氧化菌及其硝化作用的研究进展 被引量:7
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作者 史国帅 白莉 周立光 《吉林建筑大学学报》 2018年第5期57-63,共7页
完全氨氧化菌(简称Comammox)系指具有把NH3氧化为NO3-功能的微生物,Comammox的发现终结了传承百年的N-cycle教条,并引发了众多关于自然界中氮循环的重要科学问题.截至目前已发现并得到的富集Comammox (如Candidatus nitrospira nitrosa,... 完全氨氧化菌(简称Comammox)系指具有把NH3氧化为NO3-功能的微生物,Comammox的发现终结了传承百年的N-cycle教条,并引发了众多关于自然界中氮循环的重要科学问题.截至目前已发现并得到的富集Comammox (如Candidatus nitrospira nitrosa,candidatus nitrospira nitrificans和Candidatus nitrospira inopinata)均属于硝化螺菌谱系Ⅱ,广泛分布于饮用水、废水处理以及一系列天然淡水和陆地生态等系统中. Comammox比大多数氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)对氨和氧具有更高的亲和力.此外,在低氨和氧浓度等环境中,高丰度和活性的Comammox对于N2O的减排可能具有重要意义. Comammox的生态位分化及其硝化作用是今后重要的研究方向. 展开更多
关键词 完全氨氧化菌(comammox) 硝化螺菌属 氨氧化细菌(AOB) 氨氧化古菌(AOA) 氮循环
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Research progress and prospects of complete ammonia oxidizing bacteria in wastewater treatment 被引量:2
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作者 Shaoping Luo Yi Peng +1 位作者 Ying Liu Yongzhen Peng 《Frontiers of Environmental Science & Engineering》 SCIE EI CSCD 2022年第9期151-160,共10页
Complete ammonia oxidizing bacteria,or comammox bacteria(CAOB),can oxidize ammonium to nitrate on its own.Its discovery revolutionized our understanding of biological nitrification,and its distribution in both natural... Complete ammonia oxidizing bacteria,or comammox bacteria(CAOB),can oxidize ammonium to nitrate on its own.Its discovery revolutionized our understanding of biological nitrification,and its distribution in both natural and artificial systems has enabled a reevaluation of the relative contribution of microorganisms to the nitrogen cycle.Its wide distribution,adaptation to oligotrophic medium,and diverse metabolic pathways,means extensive research on CAOB and its application in water treatment can be promoted.Furthermore,the energy-saving characteristics of high oxygen affinity and low sludge production may also become frontier directions for wastewater treatment.This paper provides an overview of the discovery and environmental distribution of CAOB,as well as the physiological characteristics of the microorganisms,such as nutrient medium,environmental factors,enzymes,and metabolism,focusing on future research and the application of CAOB in wastewater treatment.Further research should be carried out on the physiological characteristics of CAOB,to analyze its ecological niche and impact factors,and explore its application potential in wastewater treatment nitrogen cycle improvement. 展开更多
关键词 complete ammonia oxidizing(comammox) bacteria Nitrogen cycle Physiological characteristics Wastewater treatment
原文传递
Main environmental drivers of abundance,diversity and community structure of comammox Nitrospira in paddy soils
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作者 Fuyun GAO Yaying LI +2 位作者 Haoxin FAN Jiantao XUE Huaiying YAO 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2023年第5期808-818,共11页
The recently discovered complete ammonia oxidizers comammox Nitrospira contain clades A and B that can establish an independent one-step nitrification process;however,little is known about their environmental drivers ... The recently discovered complete ammonia oxidizers comammox Nitrospira contain clades A and B that can establish an independent one-step nitrification process;however,little is known about their environmental drivers or habitat distributions in agricultural soils.Previous studies on comammox Nitrospira in paddy soils have mainly focused on small-scale samples,and there is a lack of multisite research on comammox Nitrospira in paddy soils.In this study,we conducted a survey of 36 paddy soils to understand the community structure,abundance,and diversity of comammox Nitrospira and the degree to which they are affected by environmental factors at a large scale.Comammox Nitrospira were found to be widely distributed among the paddy soils.The abundance of comammox Nitrospira clade A was mostly lower than that of clade B,whereas its diversity was mostly higher than that of clade B.Correlation analysis showed that multiple factors affected(P<0.05)the abundance of comammox Nitrospira,including soil pH,organic matter,total carbon,and total nitrogen,latitude,mean annual temperature,and mean annual precipitation.Moreover,there was a clear relationship between the comammox Nitrospira community and habitat,indicating that some amplicon sequence variants(ASVs)had a unique dominant position in specific habitats.Phylogenetic analysis showed that the ASVs of comammox Nitrospira clade A clustered with the known sequences in the paddy soils and were significantly different from the known sequences in other habitats,which may be related to the unique paddy field habitat.In contrast,comammox Nitrospira clade B showed no clear habitat dependence.These results support the wide distribution and high abundance of comammox Nitrospira in paddy soils and provide novel insights into nitrogen cycling and nutrient management in agricultural ecosystems. 展开更多
关键词 ammonia-oxidizing archaea ammonia-oxidizing bacteria amplicon sequence variant complete ammonia oxidizer environmental factor HABITAT NITRIFICATION nitrogen cycling
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低温下排水速率对CANON型人工快速渗滤系统稳定性的影响
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作者 孙峰 余昕洁 +3 位作者 赵子健 王宁 平腊梅 王振 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期183-193,共11页
在中温[(35±2)℃]、高氨氮[(459.98±36.98)mg/L]浓度下启动基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型人工快速渗滤(CRI)系统,而后使其在低温[(10±2)℃]下处理生活污水,探究了排水速率(v_(d))对系统氮素转化性能及微生物特性的... 在中温[(35±2)℃]、高氨氮[(459.98±36.98)mg/L]浓度下启动基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型人工快速渗滤(CRI)系统,而后使其在低温[(10±2)℃]下处理生活污水,探究了排水速率(v_(d))对系统氮素转化性能及微生物特性的影响.结果表明,对v_(d)的合理设置可修复并优化CRI系统中的限氧微环境,进而可在一定程度上实现CANON反应体系的复壮并提高系统的脱氮性能.当v_(d)为0.50L/min时,亚硝酸盐氧化菌(NOB)丰度及活性的提高使硝化/反硝化作用取代CANON作用成为系统脱氮的主要途径,导致其脱氮性能恶化;当v_(d)由0.50降至0.20L/min后,CRI系统中的CANON作用得以较大程度的恢复,厌氧氨氧化菌(AnAOB)复又成为系统中的优势菌群,且其TN和NH_(4)^(+)-N去除率分别达(72.07±5.62)%和(81.51±2.74)%;而当v_(d)小于0.20L/min时,填料层中溶解氧含量相对不足,好氧氨氧化菌(AOB)的活性与丰度受到抑制,CANON作用的强化效果有限,系统脱氮性能复又有所下降. 展开更多
关键词 人工快速渗滤系统 基于亚硝化的全程自养脱氮 厌氧氨氧化 低温 排水速率(v_(d)) 氮素转化
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潴龙河中完全氨氧化微生物活性与N_(2)O产生潜势的时空变化特征
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作者 周禹廷 王晓玲 +5 位作者 秦瑜 姜丽萍 兰邦瑞 肖满义 金禹成 祝贵兵 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期323-336,共14页
完全氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,Comammox)的发现进一步完善了人们对硝化过程的认识.Comammox细菌被发现广泛分布于自然和人工生态系统中,相较于其他好氧氨氧化微生物,有关其在季节性河流中对氨氮的转化与氧化亚氮产生潜势... 完全氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,Comammox)的发现进一步完善了人们对硝化过程的认识.Comammox细菌被发现广泛分布于自然和人工生态系统中,相较于其他好氧氨氧化微生物,有关其在季节性河流中对氨氮的转化与氧化亚氮产生潜势的研究相对匮乏.本研究采用选择性抑制剂实验,结合宏基因组测序和氨单加氧酶(amo A)特异性分析等方法,探究不同水文时期季节性河流潴龙河岸边带表层土壤与开阔水域表层沉积物(0~10 cm)中Comammox等好氧氨氧化微生物的活性、产氧化亚氮(N_(2)O)潜势、分布情况、群落结构、共生模式及关键环境因子.结果表明,Comammox等好氧氨氧化微生物的氨氧化速率和产N_(2)O潜势具有显著的时间异质性.丰水期的总N_(2)O产生潜势((0.53±0.59) ng·g^(-1)·d^(-1))显著高于枯水期((0.10±0.26) ng·g^(-1)·d^(-1))(p<0.05).Comammox的氨氧化速率((0.16±0.04) mg·kg^(-1)·d^(-1))与产N_(2)O潜势((0.24±0.07) ng·g^(-1)·d^(-1))均低于氨氧化细菌,但高于氨氧化古菌.Comammox等好氧氨氧化微生物的群落结构与α多样性具有时间异质性,在丰水期中具有更相似的群落结构与生态特征.pH值是影响Comammox等好氧氨氧化微生物的氨氧化速率、N_(2)O产生潜势及微生物丰度的关键因子(p<0.05).Comammox等好氧氨氧化微生物之间同时存在着竞争与互利共生关系.本研究对季节性河流中完全氨氧化微生物活性与N_(2)O产生潜势的时空变化特征进行了补充,可为河流氮污染治理方案与温室气体减排策略提供研究基础. 展开更多
关键词 完全氨氧化 氨氧化细菌 氨氧化古菌 氧化亚氮 宏基因组
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澜沧江深大水库沉积物中全程氨氧化菌的垂直分化及其影响因素
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作者 周明志 包宇飞 +6 位作者 王雨春 郝文琳 刘爽 孙猛 温洁 李姗泽 赵建伟 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期302-310,共9页
水库对河流生源要素的影响及其生态效应已引起人们的日益关注.本研究探索了全程氨氧化菌在澜沧江深大水库沉积物中的垂直分化现象,选取不同深度沉积物,采用实时荧光定量PCR技术测定了全程氨氧化菌分支A和分支B,以及氨氧化古菌和氨氧化... 水库对河流生源要素的影响及其生态效应已引起人们的日益关注.本研究探索了全程氨氧化菌在澜沧江深大水库沉积物中的垂直分化现象,选取不同深度沉积物,采用实时荧光定量PCR技术测定了全程氨氧化菌分支A和分支B,以及氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度,并采用高通量测序技术和系统发育分析研究了全程氨氧化菌的群落组成.结果表明,全程氨氧化菌分支B丰度和氨氧化细菌丰度随着沉积物深度增加而显著降低.系统发育分析表明分支B的占比很少,分支A中的Candidatus Nitrospira nitrosa(25.34%)和Nitrospira sp.SG-bin2(14.72%)是全程氨氧化菌中的主要优势物种.但只有Candidatus Nitrospira nitrificans的相对丰度随着深度增加而降低,并受到氨氮的显著影响.Chao1和Richness指数也随着沉积物深度增加而变小,氨氮和pH对α多样性也产生了显著影响.本研究表明全程氨氧化菌分支B在澜沧江水库沉积物中出现了生态位垂直分化,这些分化的环境效应还有待进一步深入研究. 展开更多
关键词 澜沧江 全程氨氧化菌 氨氧化细菌 氨氧化古菌 垂直生态位分化
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酸性土壤氨氧化微生物及其影响因素研究进展 被引量:3
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作者 刘晶静 马文丹 +2 位作者 和松 吴增学 李春 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期413-426,共14页
自然条件变化和人类活动不仅加剧了土壤酸化,扩大了酸性土壤面积,而且严重影响了土壤氮循环。氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的核心环节,受到国内外研究者的广泛关注。探究酸性土壤氨氧化作用及其功能微生物对完善氮循... 自然条件变化和人类活动不仅加剧了土壤酸化,扩大了酸性土壤面积,而且严重影响了土壤氮循环。氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的核心环节,受到国内外研究者的广泛关注。探究酸性土壤氨氧化作用及其功能微生物对完善氮循环机制和促进土壤养分循环具有重要意义。本文主要综述了土壤中氨氧化代谢途径,对比了氨氧化细菌(ammoniaoxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和全程硝化菌(complete ammoniaoxidizers,Comammox)对酸性土壤氨氧化作用的相对贡献,分析了微生物内源功能差异及pH、底物浓度等外部环境因素对氨氧化微生物丰度、活性和群落结构的影响,最后对氨氧化微生物研究进行了展望,以期为酸性土壤氨氧化作用研究和微生物修复技术应用与实践提供科学参考。 展开更多
关键词 酸性土壤 氨氧化古菌 氨氧化细菌 全程硝化菌
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农田土壤硝化微生物的生态学研究进展 被引量:1
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作者 潘红 冯浩杰 +4 位作者 娄燕宏 王会 杨全刚 杨忠臣 诸葛玉平 《土壤通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期750-756,共7页
硝化作用是农田生态系统的重要过程。传统硝化作用是指微生物将氨氧化成亚硝酸盐再氧化为硝酸盐的两步反应,氨氧化过程是硝化过程的第一步也是限速步骤。该过程是由编码氨单加氧酶基因(amoA)的氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)催化完成... 硝化作用是农田生态系统的重要过程。传统硝化作用是指微生物将氨氧化成亚硝酸盐再氧化为硝酸盐的两步反应,氨氧化过程是硝化过程的第一步也是限速步骤。该过程是由编码氨单加氧酶基因(amoA)的氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)催化完成。2015年底,可以进行一步硝化的完全氨氧化菌(comammox)的发现颠覆了人们对硝化过程近百年的认知,并引发众多对comammox生理代谢、分布特征和相对贡献的深入思考。本文重点阐述农田土壤硝化微生物的生态学研究进展,通过比较AOB、AOA和comammox的发现、系统发育以及对环境因子的响应等方面的差异,对农田土壤硝化微生物相关研究成果进行概括和总结,以期深入了解农田土壤中氮素转化机制,为农田尺度氮素养分管理、面源污染防控及温室气体减排提供理论依据。 展开更多
关键词 硝化作用 氨氧化细菌(AOB) 氨氧化古菌(AOA) 完全氨氧化菌(comammox)
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