国家自然科学基金项目结题成果科普性介绍

    岳秀团队国家自然科学基金-青年基金项目结题成果科普性介绍国家自然科学基金-青年基金项目结题成果科普性介绍本项目是来源于国家自然科学基金-青年基金项目，题名：磷酸盐对全程自养脱氮的影响效应及微生物作用机理研究（51808157），起止时间 2019.1-2023.12。本项目工作简单总结如下：

1、研究内容、研究方法及研究结果

    本项目研究内容磷酸盐对CANON工艺生物脱氮能力的影响效应分析。生物脱氮能力是CANON工艺的关键指标。研究结果发现，磷酸盐对氨氮去除率、总氮去除率、氨氮变化量/亚硝酸氮产生量、硝酸氮产生量/氨氮变化量等关键指标有着显著影响，通过确定最佳氮磷比，优化了部分亚硝化阶段、厌氧氨氧化阶段的生化效应，从而提升了该体系对氨氮和总氮的去除能力。磷酸盐对CANON工艺体系内ATP的影响效应分析。ATP为微生物的生命活动提供能量，而磷酸盐是引发ATP合成与代谢的重要参与者。研究结果表明，磷酸盐的投加对ATP值有着显著影响，进而影响微生物的生物活性，这是导致该体系内氨氮去除和总氮去除能力发生影响变化的关键原因，通过优化磷酸盐和ATP，从宏观上得出提升CANON工艺生物脱氮能力的影响因素。磷酸盐对CANON工艺微生物群落特性的作用机理研究。微生物群落是CANON工艺的微观主导者。研究结果发现，磷酸盐对微生物群落在门、属水平下的结构有着差异性变化特征，分别得到了磷酸盐如何优化提升好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌优势菌种类和相对丰度的影响方法，从而揭示了磷酸盐对CANON工艺微生物的微观影响机理。磷酸盐对CANON工艺关键功能菌的作用机理研究。关键功能菌是CANON工艺生物脱氮的主要贡献者。研究结果证实，磷酸盐对好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的群落数量和相对丰度均有差异性变化影响（属水平），并通过优化磷酸盐浓度，有效抑制了硝化菌的过度生长（属水平），从而揭示磷酸盐对CANON工艺功能菌的影响作用机理。

2、主要研究成果

    （1）本项目研究成果采用更为客观的氮磷比值作为指标参数，更为科学准确地分析磷酸盐对氨氮去除率、总氮去除率的影响。在不同进水氨氮负荷条件下，磷酸盐对CANON工艺的影响存在较大差异。采用单一的磷酸盐浓度绝对值研究磷酸盐对不同氨氮负荷废水影响，会出现结果偏差。本项目采用进水氨氮浓度/磷浓度比值作为参数条件，更为科学准确地分析磷酸盐对CANON工艺氨氮去除率、总氮去除率的影响，这是本项目的研究成果之一。

    （2）采用测定微生物ATP值的方法，为进一步深入研究微生物活性提供技术支撑。CANON工艺的生物脱氮能力深受微生物活性的影响。目前主要依据各氮素的去除情况，采用数学公式计算得出CANON工艺微生物的活性值，但该数值仅供为科学参考，并不能反映实际的微生物活性情况。本项目采用荧光检测法检测ATP，根据ATP合成代谢变化，分析磷酸盐对微生物活性的实际影响，为进一步深入研究微生物活性提供技术支撑，这是本项目的研究成果之二。

    （3）采取16S rDNA高通量测序法对微生物特性检测分析，提供微生物群落更为丰富的信息表达。微生物是CANON工艺生物脱氮的贡献者。常规的微生物表观形态特征分析，并不能完整地反映其对该工艺的作用机理。本项目采用16S rDNA高通量测序技术，将微生物群落及功能菌的结构类别、分布特性、物种丰度等信息更为客观真实完整的表达，为深入研究磷酸盐对微生物的影响作用机理提供丰富的科学依据，这是本项目的研究成果之三。

    （4）本项目科研成果已申请相关发明专利13项，其中已授权5项；申请实用新型专利4项，其中已授权2项；授权作品著作权1项；发表相关学术论文6篇，其中收录SCI论文5篇。培养科研技术人员1名，新教师1名，硕士研究生1名，大专学生20名。