在高盐度废水中用于磷酸铵镁（struvite）生物矿化的高效微生物菌株的发现与特性分析

《Antonie van Leeuwenhoek》：Discovery and profiling of efficient microbial strains for struvite biomineralization in high-salinity wastewater

本研究筛选出54种能在高盐（5% NaCl）条件下产磷铵镁石（struvite）的微生物，其中Halomonas olivaria MG-4菌株在5%盐度下磷回收率达67%，并在8-10%盐度下保持48-50%回收率。通过ARTP诱变技术获得突变株MG-4(100s-3)，其在8-10%盐度和0.4-1.6 mM铜离子条件下仍维持高效磷、镁去除及struvite合成能力，为高盐废水处理与资源回收提供新策略。

　　

摘要

从高盐度废水中通过微生物作用生成鸟粪石（struvite）为同时去除和回收磷（phosphorus）和氮（nitrogen）提供了一种有前景的方法。鱼类加工废水（fish processing wastewater, FPW）的特点是含有高浓度的有机污染物，并含有重金属铜离子（copper ions），其盐度水平在2%到21%的NaCl之间变化。盐度的这种波动可能会影响鸟粪石生物矿化的效率。此外，重金属铜离子的存在还会进一步限制在高盐条件下产生鸟粪石的微生物菌株的功能。本研究重点筛选能够在高盐压力下生成鸟粪石的微生物菌株，并探讨盐（NaCl）浓度对合成鱼类加工废水处理效率的影响。研究人员在广泛的盐度范围内筛选了微生物，并在矿化过程中评估了关键参数，包括产率、pH值、磷酸盐浓度、镁离子水平以及其他指标。此外，还应用了ARTP突变技术来鉴定在10% NaCl条件下具有增强铜离子耐受性和改善晶体生成的突变菌株。最终发现有54种微生物能够在5% NaCl条件下生成鸟粪石，并同时实现较高的磷（P）和镁（Mg）去除率。其中，Halomonas olivaria MG-4菌株表现出广泛的盐度耐受性。MG-4菌株在5% NaCl条件下的磷回收率高达67%（p < 0.001），在8–10% NaCl条件下仍能保持48–50%的磷回收率（p < 0.001）。突变菌株MG-4(100 s-3)即使在8–10% NaCl的人工废水系统中也能维持较高的磷和镁去除及回收效率。与野生型MG-4相比，突变菌株MG-4(100 s-3)对铜离子的耐受性更强，并且在0.4–1.6 mM的铜离子浓度下显著促进了鸟粪石的生成。这些发现为鱼类加工废水中的鸟粪石生物矿化提供了宝贵的微生物资源，为高效废水处理和资源回收带来了潜力。

从高盐度废水中通过微生物作用生成鸟粪石为同时去除和回收磷（phosphorus）和氮（nitrogen）提供了一种有前景的方法。鱼类加工废水（fish processing wastewater, FPW）的特点是含有高浓度的有机污染物，并含有重金属铜离子（copper ions），其盐度水平在2%到21%的NaCl之间变化。盐度的这种波动可能会影响鸟粪石生物矿化的效率。此外，重金属铜离子的存在还会进一步限制在高盐条件下产生鸟粪石的微生物菌株的功能。本研究重点筛选能够在高盐压力下生成鸟粪石的微生物菌株，并探讨盐（NaCl）浓度对合成鱼类加工废水处理效率的影响。研究人员在广泛的盐度范围内筛选了微生物，并在矿化过程中评估了关键参数，包括产率、pH值、磷酸盐浓度、镁离子水平以及其他指标。此外，还应用了ARTP突变技术来鉴定在10% NaCl条件下具有增强铜离子耐受性和改善晶体生成的突变菌株。最终发现有54种微生物能够在5% NaCl条件下生成鸟粪石，并同时实现较高的磷（P）和镁（Mg）去除率。其中，Halomonas olivaria MG-4菌株表现出广泛的盐度耐受性。MG-4菌株在5% NaCl条件下的磷回收率高达67%（p < 0.001），在8–10% NaCl条件下仍能保持48–50%的磷回收率（p < 0.001）。突变菌株MG-4(100 s-3)即使在8–10% NaCl的人工废水系统中也能维持较高的磷和镁去除及回收效率。与野生型MG-4相比，突变菌株MG-4(100 s-3)对铜离子的耐受性更强，并且在0.4–1.6 mM的铜离子浓度下显著促进了鸟粪石的生成。这些发现为鱼类加工废水中的鸟粪石生物矿化提供了宝贵的微生物资源，为高效废水处理和资源回收带来了潜力。