水体硝化体系中砷的解毒机制探讨

作者：卢璇; 王云燕; 瞿才燕; 唐溪; 唐崇俭^*

来源：微生物学报, 2022, 62(06): 2212-2225.

DOI：10.13343/j.cnki.wsxb.20220217

• As(Ⅲ)
• 硝化细菌
• 解毒
• 砷氧化
• 胞外聚合物

硝化是目前废水生物脱氮中应用最为广泛的工艺之一，其功能菌为化能自养型细菌，生长缓慢，对重金属十分敏感。砷是一种剧毒的类金属元素，主要以无机形式的亚砷酸盐[AsO2-，As(Ⅲ)]和砷酸盐[AsO43-，As(Ⅴ)]存在，尤以As(Ⅲ)毒性最强。但研究发现，在硝化体系中，高浓度As(Ⅲ)(约400mg/L)未对硝化功能微生物产生明显毒性。深入比较发现，As(Ⅲ)的生物氧化与硝化过程具有一定的关联性。化能自养型As(Ⅲ)氧化菌不仅可在有氧条件下将As(Ⅲ)氧化，还可在缺氧条件下以NO2–或NO3–为电子受体氧化As(Ⅲ)。而硝化细菌也是典型的化能自养菌，且硝化体系内存在氧气及硝化产物NO2–、NO3–等电子受体，理论上均可接受电子实现As(Ⅲ)的氧化。本文结合硝化反应特性，综述了As(Ⅲ)在硝化体系下的解毒机制，主要为胞外聚合物的保护、As(Ⅲ)的氧化、砷还原和外排、砷甲基化以及抗氧化机制。这些机制赋予了硝化细菌抵抗As(Ⅲ)毒性的能力，并在砷的生物转化和地球化学循环中起到重要作用。

• 单位
  中南大学; 国家重金属污染防治工程技术研究中心