祝贺郑州轻工业大学金宝丹副教授与低碳水污染控制与监测新技术团队吉建涛教授合作的论文在 Bioresource Technology 上发表!
- 2026-04-17 05:54:04
祝贺郑州轻工业大学金宝丹副教授与低碳水污染控制与监测新技术团队吉建涛教授合作的论文在 Bioresource Technology 上发表!
英文题目：Metagenomics reveals the mechanisms of endogenous partial denitrification (EPD) driven by different valence iron states:Nitrite accumulation, microbial adaptation, functional gene and metabolic pathways. 中文题目：宏基因组学揭示不同价态铁驱动内源短程反硝化（EPD）的作用机制：亚硝酸盐累积、微生物适应性、功能基因及代谢通路。 作者：金宝丹*，闫业宇，白芷瑄，何花，杜京京，马闯，王兰，吉建涛* DOI:10.1016/j.biortech.2026.134209 
针对低C/N比污水内源短程反硝化（EPD）效能不足、亚硝酸盐积累不稳定、同步脱氮除磷效果受限的行业瓶颈问题，本研究从铁价态调控视角出发，系统探究纳米零价铁（nZVI）、Fe (II)、Fe (III)对EPD系统的强化机制。研究通过投加不同价态铁，定向调控微生物群落结构、电子传递路径与功能基因表达，有效解决了传统EPD系统亚硝酸盐转化率低、除磷路径单一、运行稳定性差等关键问题。130天运行结果表明，在典型低C/N条件下，Fe (III)组实现NO2--N 积累27.7±3.7 mg/L，磷去除率达64.7±7.5%，综合脱氮除磷性能最优。研究借助宏基因组学等手段，系统揭示了不同价态铁通过重塑微生物群落，调控氮、磷、碳代谢通路，抑制亚硝酸盐还原基因，强化化学+生物协同除磷，实现高效NO2--N积累与同步除磷的内在机理。与未投加铁的EPD系统相比，可显著提升亚硝酸盐转化率与磷去除率，无需投加外碳源、药剂投加量更低、系统抗冲击能力更强，且可直接耦合厌氧氨氧化（Anammox）工艺，为低C/N比污水高效脱氮除磷、EPD/Anammox耦合工艺工程化应用提供了高效、经济、可推广的新技术与理论支撑。 
Fig.2. Microbial community composition of the EPD system (a：at the phylum level,b：at the genus level) 
Fig.3.Overview of the endogenous carbon source metabolic pathway and the TCA cycle gene regulatory network(a: Metabolic pathway of endogenous carbon sources and the TCA cycle gene regulatory network, b: Abundance of TCA cycle-related functional genes, c: Abundance of functional genes related to the transformation of endogenous carbon sources) 
Fig.5. Comprehensive map of oxidative phosphorylation gene pathways and their abundances (a: Diagram of oxidative phosphorylation pathway, b: Abundance of related functional genes) 
金宝丹（第一作者/通讯作者）郑州轻工业大学材料与化学工程学院副教授，环境工程系副主任，研究方向为污水处理新技术、污泥处理处置与资源化，以一作/通讯在 Water Research、Bioresource Technology、Chemical Engineering Journal等中科院一区发表SCI论文多篇、获授权国家发明专利5项。参与河南省博士服务团，担任濮阳可利威化工有限公司科技副总。主持国家自然科学基金青年基金项目《纳米零价铁协同硫酸盐还原菌介导的污泥厌氧发酵产酸机制研究》、河南省自然科学基金面上项目《单过硫酸氢钾调控污泥胞外聚合物定向产酸机制研究》、河南省科技厅重点研发与推广专项《硫酸盐还原菌介导污泥厌氧发酵产酸耦合多环芳烃降解技术研究》。 往期回顾 祝贺低碳水污染控制与监测新技术团队吉建涛课题组王琪悦同学的论文在 Bioresource Technology 上发表！ 祝贺低碳水污染控制与监测新技术团队王博涵同学的论文在 Biosensors and Bioelectronics 发表！ 祝贺低碳水污染控制与监测新技术团队胡飞悦同学的论文被Water Research接收！
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2026.134209
图文摘要
亮点
铁的不同价态会重塑微生物群落结构。 铁通过调控 narG/narH 与 napA/nirS，影响氮代谢通路。 Fe(III)可提高 ppk1/ppk2 基因的丰度。 Fe(III)主导化学除磷过程。 feoB/korA 可反映铁元素对电子传递系统的差异化调控作用。
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图片精选
Fig.4. Comprehensive map of nitrogen metabolism gene pathways and their abundances (a: Map of nitrogen metabolism pathways, b: Abundance of nitrogen metabolism-related functional genes)
主要结论
不同价态铁对短程反硝化系统的调控作用各异：nZVI强化反硝化，Fe(II)促进亚硝酸盐积累，Fe(III)同时提升亚硝酸盐积累并引导除磷途径转化。 铁的引入重塑了微生物群落结构，富集了反硝化菌和除磷菌。 铁的引入系统性地优化了碳、氮、磷代谢网络，从而提升了EPD系统的亚硝积累与除磷效率。 不同价态的铁可作为定向调控工具，为厌氧氨氧化提供稳定亚硝酸盐，并为铁基材料在环境修复中的多功能应用提供理论依据。
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