综述厌氧氨氧化（Anammox）污水处理系统中的氧化亚氮（N2O）的排放 机制与控制策略
由于污水处理过程会大量排放氧化亚氮（N2O），污水处理系统已成为全球温室气体排放的重要排放源。厌氧氨氧化细菌能直接将氨氮和亚硝态氮转化为氮气，除氮效率比较高，因此厌氧氨氧化细菌主导的污水处理已在全球范围内广泛应用。
目前并没有关于厌氧氨氧化细菌直接产生氧化亚氮的证据，但与厌氧氨氧化细菌共存的硝化和反硝化菌会产生大量的氧化亚氮，从而影响污水处理的可持续性。在此，我们总结和讨论了厌氧氨氧化细菌驱动的污水处理厂的氧化亚氮排放机制，并列出有效的缓解策略。
在厌氧氨氧化细菌驱动的污水处理系统中主要有三个氧化亚氮产生过程（图1），即羟胺氧化、硝化菌反硝化和异养反硝化，以及唯一的由nosZ主导的氧化亚氮降解过程。
图1 厌氧氨氧化反应器内与氧化亚氮产生和消耗相关的微生物代谢途径示意图
活性污泥在除氮过程中会产生氧化亚氮的重要前体，一氧化氮。颗粒污泥富含能利用一氧化氮的厌氧氨氧化细菌，它可以迅速消耗一氧化氮而不产生氧化亚氮。这有可能是潜在的氧化亚氮排放的缓解策略。絮状污泥拥有较少的厌氧氨氧化细菌从而导致一氧化氮的积累，因此，这可以解释为什么絮状污泥是重要的氧化亚氮的来源（图2）。
图2 絮状物是厌氧氨氧化反应颗粒污泥系统中氧化亚氮排放的一个重要来源
氧化亚氮排放预测模型是一个十分有效的工具，能够用于评估潜在的氧化亚氮减排策略及其对全规模污水处理厂的营养物去除性能的影响。该模型通常使用包括氧化亚氮产生和消耗的微生物途径以及影响因素在内的组分来模拟真实的氧化亚氮排放速率并评估缓解策略（图3）。
图3 在污水处理厂中氧化亚氮的策略评估、缓解策略、影响因素、微生物途径，以及排放速率的示意图
本综述以“Nitrous Oxide Emission from Full-Scale Anammox-Driven Wastewater Treatment Systems”为题发表于期刊Life的特辑Microbes in Global Carbon, Sulfur, and Nitrogen Cycles，详细讨论了厌氧氨氧化细菌驱动的污水处理厂的氧化亚氮排放机制，和影响氧化亚氮排放的关键因素及缓解策略，并确定了迫切需要进一步研究的领域。中山大学生态学院林芷曼硕士研究生为第一作者，我院杨玉春助理教授为通讯作者，我院马嘉欣副教授作为合作作者参与了该项目的工作。
全文链接：https://doi.org/10.3390/life12070971
通讯员：林芷曼
