氮源调控微藻-细菌颗粒污泥的机制解析：群落动态与代谢功能驱动的污水处理优化

针对污水处理中氮源组成对微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）系统的影响机制不明的问题，研究人员通过对比不同氨/尿素比例（模拟中国南北方污水特征），发现氨比例初期显著提升脱氮效率（p?

　　

随着城市化进程加速，水体氮污染引发的富营养化和生态失衡已成为全球性环境挑战。传统污水处理工艺虽能去除氮污染物，但伴随强温室气体N₂O排放，加剧气候变化压力。微藻-细菌颗粒污泥（MBGS）技术因其协同脱氮、低能耗和固碳潜力被视为革新方案，然而现有研究多聚焦单一氨氮废水，对尿素（需水解为氨氮）占比差异的实际污水适应性机制尚不明确。中国南北方污水氮源组成存在显著差异——南方以尿素为主（氨/尿素比2.5），北方则氨氮占比更高（3.5），这种地域特异性对MBGS系统微生物调控的影响亟待解析。

国家自然科学基金资助的研究团队通过构建四组模拟污水系统（纯尿素、南方比例、北方比例、纯氨氮），结合宏基因组技术和微生物群落分析，揭示了氮源组成对MBGS脱氮效能和菌群结构的动态影响。研究采用16S rRNA测序追踪微生物群落演替，通过qPCR定量功能基因表达，并利用KEGG数据库注释代谢通路。

Removal performance with different compositions of ammonia and urea
实验数据显示，高氨氮组在前7天显著提升总氮（TN）去除率（p??0.05），表明MBGS具有快速适应性。COD和PO₄^3?-P去除率始终不受氮源影响，稳定期综合污染物去除率达85.9–92.4%。

Microbial community dynamics
尿素组显著富集Proteobacteria门（尤其是含尿素水解基因的Alphaproteobacteria亚纲Roseomonas属），而氨氮组促进Firmicutes门（如产乙酸菌Acetoanaerobium）、Betaproteobacteria和蓝藻纲（Cyanophyceae）增殖。宏基因组分析发现Alphaproteobacteria携带尿素酶基因簇（ureA/B/C）和谷氨酸脱氢酶基因（GLUD），主导氮转化核心通路。

Conclusions
研究证实MBGS可通过微生物群落自我调控适应不同氮源组成：初期氨氮加速脱氮，但长期运行后尿素系统通过富集高效水解菌实现同等效能。该发现为MBGS在中国南北方差异化污水处理中的精准应用提供理论依据，尤其对含尿素为主的农业废水处理具有指导价值。论文发表于《Bioresource Technology》，其创新性在于首次系统解析了氮源地理差异对MBGS微生物网络的塑造机制，为低碳污水处理工艺的区域化优化设计奠定基础。