磁铁矿调控痕量溶解氧下生物电化学系统阴极脱氮过程中的细菌协同作用

本研究揭示了磁铁矿在痕量溶解氧（0.25 mg/L）条件下通过促进氨氧化菌（AOB）活性和反硝化菌群模块化分工，显著提升生物电化学系统（BES）对硝酸盐/铵盐共污染的处理效能（总氮去除率+22.8%，亚硝酸盐峰值降低22.6%），为复杂氮污染控制提供了新型电子传递调控策略。

　　

Highlight

磁铁矿在痕量溶解氧条件下通过重构微生物群落协作模式，推动亚硝酸盐还原功能模块化分工，同时抑制硝酸盐异化还原成铵(DNRA)过程，形成以Hanamia sp.和Moheibacter sp.为核心的菌群协作网络。

Denitrification performance under a dissolved oxygen gradient

溶解氧梯度实验显示，当DO升至0.30 mg/L时总氮去除率显著恶化，亚硝酸盐积累量达13.7 mg/L（变异系数CV=1.7%）。0.25 mg/L的DO浓度被确定为最佳阈值——此时磁铁矿的引入使亚硝酸盐峰值降低22.6%，残余铵盐减少49.2%，证实其能有效平衡好氧/厌氧氮代谢路径。

Conclusion

本研究阐明磁铁矿通过刺激氨氧化细菌(AOB)活性和强化反硝化菌群电子传递，在微氧环境中构建了"氨氧化-亚硝酸盐快速消耗"的代谢闭环，为解决复杂氮污染提供了基于导电材料的微生物群落精准调控范式。