综述：基于自然的城市水管理系统中厌氧氨氧化（Anammox）的环境驱动因素回顾与贝叶斯评估

本综述系统探讨了厌氧氨氧化（Anammox）技术在自然式城市水处理系统中的应用潜力与环境驱动机制，结合贝叶斯统计方法量化了温度、pH、溶解氧（DO）及基质浓度等关键因子对Anammox菌群脱氮效能的影响，为低碳型污水管理提供理论依据与优化策略。

　　

环境驱动因子对自然式系统中厌氧氨氧化过程的影响机制

引言

厌氧氨氧化（Anammox）作为一种新型生物脱氮技术，因其无需有机碳源、低能耗及减少温室气体排放的特性，在城市水处理领域展现出巨大潜力。自然式系统（如人工湿地、生态塘）通过模拟自然过程实现水质净化，但其内部Anammox菌群的环境响应机制尚不明确。全球城市化进程加速了水资源污染与氮负荷增加，亟需开发高效低碳的脱氮解决方案。本文系统回顾了Anammox在自然式系统中的应用现状，并采用贝叶斯模型量化环境因子的驱动作用。

环境驱动因子的贝叶斯评估

研究表明，温度是影响Anammox活性的首要因子，最适范围为30-40°C，低温（<15°C）会导致酶活性显著下降。pH值通过调控微生物代谢途径，在7.5-8.5区间内实现最大脱氮效率。溶解氧（DO）浓度需严格控制在<0.5 mg/L以维持厌氧微环境，而基质浓度（如NH₄⁺与NO₂^?）的摩尔比接近1:1时促进Anammox菌（如Candidatus Brocadia）的优势生长。贝叶斯模型进一步揭示，这些因子之间存在显著交互效应，例如高温与低DO协同提升氮去除率高达80%以上。

微生物群落与功能基因调控

自然式系统中的Anammox菌群结构与功能基因表达受环境选择压力驱动。高通量测序显示，浮霉菌门（Planctomycetes）为主要功能菌群，其丰度与hzsA、hdh功能基因表达呈正相关。系统内微生物网络分析表明，Anammox菌与反硝化菌（如Denitratisoma）形成共生关系，共同完成氮循环。环境应激（如pH波动）会触发菌群功能冗余机制，通过基因水平转移增强生态位适应性。

实际应用与挑战

尽管Anammox在自然式系统中具有脱氮效能高（>75%）、污泥产量少等优势，但其实际应用仍面临启动周期长、菌群富集困难等挑战。季节性温度变化与水质波动易导致系统稳定性下降。未来需结合实时监测与智能调控技术，优化环境参数动态管理。

结论

Anammox技术在自然式城市水处理系统中具有广阔应用前景，环境因子通过直接与交互作用调控其脱氮性能。贝叶斯模型为多因子协同优化提供了量化工具，未来研究应聚焦于菌群适应性强化与系统集成创新，以推动低碳水处理的工程化应用。