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为解决污水中氮磷污染导致的水体富营养化问题，研究人员对异养硝化 - 好氧反硝化除磷菌（HNADPR）Glutamicibacter halophytocola MD1 开展研究。发现其在最优条件下对 NO3--N 和 PO43--P 去除率达 100%，揭示了代谢路径，为同步脱氮除磷技术提供新方向。
水体富营养化宛如水环境的 “隐形杀手”，过量的氮（N）和磷（P）如同催化剂，促使藻类疯狂生长，破坏水质平衡，威胁水生态系统安全。目前污水处理厂（WWTPs）主要依赖生物脱氮除磷（BNR）技术，如序批式反应器（SBR）、厌氧 - 缺氧 - 好氧（AAO）工艺等，这些工艺需不同功能微生物在交替溶解氧（DO）条件下协同作用。然而，不同微生物最佳代谢环境差异带来诸多难题，像碳源竞争、污泥龄矛盾、工艺复杂、能耗高等，限制了 “低耗高效” 处理目标的实现。在此背景下，挖掘兼具多种功能的高效脱氮除磷微生物成为破局关键。
河北科技大学的研究人员开展了相关研究，从污水处理厂分离出一株具有异养硝化 - 好氧反硝化及除磷功能的新型菌株 Glutamicibacter halophytocola MD1，并对其性能和代谢机制进行深入探究。研究发现，MD1 在多种氮源条件下均展现出高效的脱氮除磷能力，为解决现有污水处理工艺的困境提供了新的思路和菌种资源，相关成果发表在《Bioresource Technology》。
研究主要采用了多组学技术（包括基因组学和转录组学）、氮平衡分析、磷元素归宿分析等关键技术方法。其中，多组学技术用于分析菌株中与氮、磷、碳代谢相关的基因；氮平衡分析用于揭示氮的代谢路径；磷元素归宿分析则用于明确磷在细胞内和细胞外的存在形式及分布情况。
生理和生化特性
通过观察 MD1 的菌落形态和细胞结构，发现其菌落呈圆形、浅黄色、略微凸起、湿润、表面光滑且边缘规则，单细胞为短杆状，尺寸约为 0.5 μm × (1.1–1.8 μm)，为革兰氏阳性菌。全基因组测序进一步为其分类和功能研究提供了基础。
脱氮除磷性能
在不同氮源条件下，MD1 均表现出良好的同步脱氮除磷能力。在最优条件下，对 NO3--N 和 PO43--P 的去除率可达 100%，显示出其在处理含氮磷废水方面的巨大潜力。
代谢机制
多组学和氮平衡分析表明，MD1 的异养硝化主要途径为氨同化，好氧反硝化途径为 NO3--N → NO2--N → NH4+-N → 谷氨酸。同时，菌株含有磷酸盐转运基因簇 pstSCAB 以及磷酸盐转化基因 ppk1、ppk2 和 ppx。磷元素归宿分析显示，约 75.5% 的摄入磷以正磷酸盐和磷酸二酯的形式储存于细胞内，约 19.4% 以正磷酸盐和单酯的形式存在于胞外聚合物中。
研究结论表明，Glutamicibacter halophytocola MD1 是一株高效的异养硝化 - 好氧反硝化除磷菌（HNADPR），在单一好氧条件下即可实现同步脱氮除磷，简化了传统工艺的流程，降低了能耗。其代谢机制的揭示为开发新型脱氮除磷技术提供了理论依据和菌种支持，有助于推动污水处理技术向高效、低耗的方向发展，对解决水体富营养化问题具有重要的实际应用价值和科学意义。
