论文标题：Research progress and prospects of complete ammonia oxidizing bacteria in wastewater treatment . (全程氨氧化微生物——值得关注的氮循环参与者)

期刊：Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者：Shaoping Luo ,Yi Peng,Ying Liu ,Yongzhen Peng

发表时间：22 Feb 2022

DOI：10.1007/s11783-022-1555-2

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全程氨氧化微生物（Complete Ammonia Oxidizing Bacteria或 Comammox Bacteria，CAOB）是一类可以将氨氮直接转化为硝态氮的微生物，它的发现打破了百余年来两段式生物硝化理论的传统认知，不仅使不同微生物氮循环过程的相对贡献被重新评估，也丰富了污水处理的机理认知和实践途径。

图1 典型硝化细菌和全程氨氧化微生物的硝化过程

（AOB：氨氧化细菌；NOB：硝化细菌；CAOB：全程氨氧化微生物）

彭永臻院士及其团队通过对CAOB的发现过程和生理特性（营养基质、环境因子、酶和代谢途径等）、以及在自然环境和人工系统中的分布特征进行梳理，发现与传统的典型硝化细菌（AOB/NOB）相比，生长较慢的CAOB具有较高氨氮亲和力，能更好地适应寡营养条件。凭借独特的生理特性和复杂的代谢途径，CAOB可适应不同生境，广泛分布于自然和人工系统中；如果耦合其他脱氮过程，在深度脱氮、降低成本、减少温室气体（N2O）排放等方面具有一定的优势和潜力。

图2 全程氨氧化在污水处理中的应用途径

（DB：反硝化细菌）

着眼未来，CAOB在污水处理中具有较大应用的潜能和趋势，但仍需深入研究和实践，主要包括：

1) 探索用于识别功能相近的微生物（如AOB/AOA/NOB/CAOB）各自有效贡献率的方法，并进一步提高特异性引物的准确性和灵敏度；

2) 加强对污水处理厂中全程氨氧化微生物在硝化菌中的占比评估与计算，明确其对硝化过程的相对贡献；

3) 开发基于全程氨氧化、短程反硝化厌氧氨氧化相耦合的新型脱氮工艺，并从工程应用的角度评估全程氨氧化微生物在节能降耗和深度脱氮中的潜力。

彭永臻

院士 “城镇污水深度处理与资源化利用技术--国家工程实验室”主任，北京工业大学环境科学与工程学科首席教授，博士生导师，入选首批“高层次人才特殊支持计划”，先后获“全国模范教师”、“国家教学名师”、“全国优秀科技工作者”等荣誉称号。彭永臻教授一直工作在污水处理领域的教学科研第一线，获国家科技进步与技术发明二等奖共4项，省部级特等奖与一等奖9项。以第一发明人获授权发明专利220余项并转让100余项；出版专著8本，3本是独立作者或第一作者。以第一或通讯作者发表SCI论文300余篇，其中IF >9.0的180余篇。培养工学博士90人，有2人获“全国百篇优秀博士学位论文”，4人获“全国优秀博士学位论文提名奖”。2015年当选中国工程院院士。

彭永臻 院士

“城镇污水深度处理与资源化利用技术--国家工程实验室”主任，北京工业大学环境科学与工程学科首席教授，博士生导师，入选首批“高层次人才特殊支持计划”，先后获“全国模范教师”、“国家教学名师”、“全国优秀科技工作者”等荣誉称号。彭永臻教授一直工作在污水处理领域的教学科研第一线，获国家科技进步与技术发明二等奖共4项，省部级特等奖与一等奖9项。以第一发明人获授权发明专利220余项并转让100余项；出版专著8本，3本是独立作者或第一作者。以第一或通讯作者发表SCI论文300余篇，其中IF >9.0的180余篇。培养工学博士90人，有2人获“全国百篇优秀博士学位论文”，4人获“全国优秀博士学位论文提名奖”。2015年当选中国工程院院士。

*文章信息*

Research Progress and Prospects of Complete Ammonia Oxidizing Bacteria in Wastewater Treatment. Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(9): 123

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摘要

Complete ammonia oxidizing bacteria, or comammox bacteria (CAOB), can oxidize ammonium to nitrate on its own. Its discovery revolutionized our understanding of biological nitrification, and its distribution in both natural and artificial systems has enabled a reevaluation of the relative contribution of microorganisms to the nitrogen cycle. Its wide distribution, adaptation to oligotrophic medium, and diverse metabolic pathways, means extensive research on CAOB and its application in water treatment can be promoted. Furthermore, the energy-saving characteristics of high oxygen affinity and low sludge production may also become frontier directions for wastewater treatment. This paper provides an overview of the discovery and environmental distribution of CAOB, as well as the physiological characteristics of the microorganisms, such as nutrient medium, environmental factors, enzymes, and metabolism, focusing on future research and the application of CAOB in wastewater treatment. Further research should be carried out on the physiological characteristics of CAOB, to analyze its ecological niche and impact factors, and explore its application potential in wastewater treatment nitrogen cycle improvement.

编辑：张姣

审核：北京工业大学 彭永臻、罗绍平

期刊简介

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