城镇污水脱氮系统中全程硝化菌的基因组库构建及特性研究

作     者：许少怡 逯慧杰 

作者机构：浙江大学环境与资源学院 江苏省城镇供水安全保障中心 

出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：浙江省领雁研发攻关计划资助(2022C03075) 

主　　题：城镇污水脱氮系统 全程硝化菌 Ca. Nitrospira nitrosa 宏基因组组装基因组 影响因子 

摘      要：全程硝化菌的发现冲击了一百多年的硝化分工理论，其在自然生态环境中广泛存在，然而在城镇污水脱氮系统中的分布和功能特性仍待深入研究。本研究通过构建全程硝化菌基因组库，定量分析城镇污水脱氮系统、饮用水处理系统等56个不同水处理系统中全程硝化菌基因组的丰度、多样性特性差异，结合统计分析分布影响因子，深入解析作用机制。结果表明，被调研的城镇污水脱氮系统中全程硝化菌在氨氧化群落占比8.2%-99.6%，在Nitrospira群落中占比1.4%-48.6%。系统发育分析表明城镇污水脱氮系统的全程硝化菌拼接基因组与Ca. Nitrospira nitrosa基因组系统发育距离较近，核苷酸相似度高于94%，且群落均匀度高于饮用水处理系统，推测Ca. Nitrospira nitrosa种群对城镇污水脱氮系统具有特定的适应能力。相关性分析表明pH、COD分别与全程硝化菌的分布显著正相关和负相关，且全程硝化菌在中低浓度NH4+、高污泥停留时间、低溶解氧等环境下更易成为优势硝化菌。研究揭示了城镇污水脱氮系统中的优势全程硝化菌Ca. Nitrospira nitrosa及其分布影响因子，为挖掘其菌种资源，促进新型节能降耗污水脱氮工艺研发提供理论支撑。