盐度胁迫下硫氧化菌强化自养反硝化：性能提升、微生物群落响应机制及应用前景

针对高盐度工业废水脱氮难题，研究人员通过生物强化技术引入耐盐硫氧化菌(Sulfurimonas)，显著提升了序批式生物膜反应器(SBBR)的自养反硝化(SADN)效率。研究发现，在盐度1-4%条件下，脱氮效率稳定在98.5%以上，且Sulfurimonas菌群丰度随盐度升高增至26.14%，其硫歧化代谢与反硝化基因表达增强。该研究为碳受限高盐废水处理提供了创新解决方案。

　　

随着工业废水排放量激增，高盐含氮废水处理成为环境领域重大挑战。传统异养反硝化工艺在碳源受限条件下效率低下，而硫自养反硝化(Sulfurimonas autotrophic denitrification, SADN)虽具成本优势，却常因盐度超过2%导致微生物活性骤降。更棘手的是，高渗透压会破坏细胞酶系统，使脱氮效率在3%盐度下衰减近17%。如何突破盐度限制，成为推动SADN技术工业应用的关键瓶颈。

针对这一难题，自然资源部第三海洋研究所的研究团队独辟蹊径，从深海热泉分离出极端环境适应的Sulfurimonas菌株，通过生物强化技术成功构建耐盐型SBBR系统。研究发现，该菌群不仅能通过经典硫氧化途径驱动反硝化，还具有独特的硫歧化(sulfur disproportionation, SD)代谢能力，在盐度4%的极端条件下仍保持26.14%的绝对优势丰度。相关成果发表在《Bioresource Technology》，为高盐废水处理提供了全新策略。

研究采用三大关键技术：1）多梯度盐度SBBR反应器（1-4% NaCl）对比生物强化效果；2）16S rRNA扩增子测序解析微生物群落演替；3）宏基因组学分析功能基因表达差异。通过优化电子供体（S₂O₃^2?/S⁰组合），实现了短时（7天）系统驯化。

生物反应器性能显示，强化组脱氮效率从70.21%跃升至98.79%，且盐度提升时仅出现<24小时的短暂波动。微生物群落分析揭示Sulfurimonas与Thiobacillus的竞争关系，前者在硫歧化环节占据绝对优势。功能基因检测发现narG（硝酸盐还原酶）和soxB（硫氧化）基因表达量提升2.3倍，证实了SD途径对SADN的贡献。

该研究首次证实硫歧化代谢可协同增强耐盐反硝化，其创新性体现在：1）突破性将深海极端微生物应用于工程实践；2）发现SD途径是维持高盐效率的关键；3）建立盐度-菌群-功能的精准调控模型。这项成果为近海养殖、石油化工等特殊废水处理提供了可推广的技术范式，同时为深海微生物资源开发开辟了新方向。