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《Bioresource Technology》发表我院海洋微生物分子生态与应用研究团队最新研究成果

作者:杨婧灵 时间:2024-04-18 点击数:

近日,海洋科学与技术学院王健鑫教授研究团队在期刊《Bioresource Technology》(中科院一区top,IF=11.4)发表题为“Impact of bioelectricity on DNRA process and microbial community composition within cathodic biofilms in dual-chambered bioelectrode microbial fuel cell (MFC)”的研究论文,该论文的第一作者为我院海洋微生物分子生态与应用研究团队的蔡璐涵(在读研究生)。

工业过程导致硝酸盐和亚硝酸盐的过量排放,对水生生态系统和人类健康构成重大威胁。在常规废水处理中,通常采用反硝化微生物将硝酸盐/亚硝酸盐转化为氮气,该过程会导致氮的损失和温室气体(一氧化二氮)的产生。相比之下,异化硝酸还原成铵(DNRA)过程是一种旨在恢复或捕获硝酸盐而不是去除硝酸盐的替代方法,DNRA代表了一种有前途的污水处理和高效氮利用策略。研究发现Klebsiella variicolaC1具有同步生物发电和DNRA途径。生物电的存在促进了细胞在阳极生物膜上的生长,从而提高了硝酸盐的回收效率,降低了总氮水平,导致上清中亚硝酸盐的积累可以忽略不计。同时,编码亚硝酸盐氧化还原酶和亚硝酸盐还原酶的narG和nirB基因的上调表达与细胞外电子转移(EET)的增加密切相关。采用高通量测序方法研究了生物电对阴极生物膜内微生物群落组成的影响。结果表明,阴极上富集了盐单胞菌、海洋杆菌和Prolixibacteraceae。该研究将DNRA菌株耦合MFC进行应用,在促进高浓度NO3-废水的高效去除同时,实现了NH4 的绿色回收。

Fig.1生物电对生物膜电活性及向外EET关键中介体的影响

Fig.2基于16S高通量测序的微生物多样性分析概况

Fig.3 MFC系统中阳极DNRA的机理图

该项目获得了浙江省重点研发项目,舟山市科技局项目的支持。

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