甜菜碱对Fe~(3+)胁迫下DAMO-Anammox系统的改善及影响机制

作者：高冉; 金昊; 楼菊青^*

来源：环境科学学报, 2023, 1-13.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2023.0259

• DAMO-Anammox系统
• Fe~(3+)
• 甜菜碱
• 性能
• 改善
• 影响

DAMO-Anammox系统是由反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying anaerobic methane oxidation, DAMO)古菌和Anammox(厌氧氨氧化)细菌组成的协同脱氮甲烷减排系统，DAMO古菌以甲烷为电子供体，将硝酸盐还原成亚硝酸盐供厌氧氨氧化细菌使用.有研究表明Fe3+可以显著提高Anammox活性，但浓度过高会产生抑制.本文以DAMO-Anammox系统为研究对象，考察了Fe3+和甜菜碱对系统的影响，探索了高浓度Fe3+抑制后添加甜菜碱恢复系统性能的可能性，通过批次实验和动力学模型拟合确定了最佳Fe3+和甜菜碱浓度.通过长期实验分析了Fe3+胁迫下DAMO-Anammox系统加入甜菜碱后的菌群演变与基因丰度变化，结合胞外聚合物和电子传递活性变化进一步分析其生物学机制.实验结果表明甜菜碱加入系统后先作为相容溶质可缓解Fe3+的胁迫，短期内有利于DAMO-Anammox系统性能的提高.但长期运行过程中，甜菜碱将作为甲基供体提供电子促进非甲烷氧化型反硝化过程，DAMO古菌在电子争夺中处于劣势，导致以甲烷为电子供体的DAMO过程被以甜菜碱为电子供体的反硝化过程取代，而依赖于DAMO古菌提供亚硝酸盐的Anammox菌也因缺少底物逐渐消失，从而导致DAMO-Anammox系统解体.

• 单位
  环境科学与工程学院; 浙江工商大学