服务热线：0510-82812900

【南京大学】Bioresource Technol.（IF=11.4）弱磁场增强废水中糖蜜驱动的反硝化作用

随着城市污水排放标准的日益严格，深度脱氮在污水处理领域备受关注。糖蜜是制糖工业的主要副产物，产量丰富，且作为碳源与乳清和甘油相比，反硝化效率显著提高，可有效去除硝酸盐。微生物具有内在磁性，已有研究表明弱磁场可增强微生物生长和代谢，但关于弱磁场对有机化合物驱动的反硝化作用尚不明确。

南京大学环境学院研究团队在工程技术领域Top期刊Bioresource Technology在线发表了题为“Weak magnetic field enhances waste molasses-driven denitrification during wastewater treatment”的文章，通过不同磁场强度环境（0、0.3、0.6和0.9 mT），探究弱磁场对废水中蜜糖驱动反硝化的影响。

研究发现，以含有蜜糖的废水为原料的反应器在不同弱磁场环境（WMF）下运行40天，与对照相比，0.3-0.9 mT下反应器对TN和NO₃^--N的去除率显著提高，TN去除率提高25%，而NO₃^--N去除率则从81%增加至96-98%。弱磁场可能通过糖蜜驱动的反硝化细菌提高了硝酸盐的利用率，有效促进氮的去除。与对照相比，较高强度的WMF环境，可以缩短反应器启动时间，第9天开始，0.6和0.9 mT下反应器TN去除率已高于对照组，而0.3 mT则需要15天。与对照相比，WMF环境下，硝酸还原酶（NAR）活性显著提高，然而，亚硝酸盐还原酶（NIR）、一氧化氮还原酶（NOR）和一氧化二氮还原酶（NOS）活性仅在0.3 mT下显著增强，提高总氮去除率。

NADH -辅酶Q还原酶（化合物Ⅰ）的活性随磁场强度增加而增大，诱导更多电子转移到NAR，促进硝酸盐降解，此外，WMF增强了辅酶Q-细胞色素C 还原酶（化合物Ⅲ）和细胞色素C（cyt.C）活性，提高电子转移效率，增强反硝化酶活性，然而，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）作为反硝化过程的主要电子供体，在WMF下受到抑制，WMF增强糖蜜驱动的反硝化作用不是通过增加产生电子来实现的，而是优化电子转移途径并改善反硝化酶之间的电子分布，增强反硝化能力。此外，WMF下反应器中反硝化基因丰度和组成发生改变，微生物群落中变形菌和拟杆菌丰度增加，增强碳水化合物和蛋白质的分解，同时影响亚硝酸盐积累相关的细菌丰度，减少亚硝酸盐的积累。磁场技术在增强复杂碳驱动的反硝化过程中具有广阔的应用前景。