Fe(Ⅱ)介导的解毒作用缓解低剂量稀土元素对厌氧氨氧化菌群的胁迫：矿山尾水处理的突破性策略

本研究创新性地揭示了Fe(Ⅱ)强化部分反硝化/厌氧氨氧化（PD/A）系统处理稀土尾水的机制。通过代谢重构（如N2H4脱氢酶上调1.14倍）、电子传递链优化及脂多糖（LPS）屏障强化，Fe(Ⅱ)显著提升菌群对稀土元素（REEs）胁迫的耐受性，使总氮去除率（TNRE）达86.34±4.96%，为矿区生物修复提供新思路。

　　

Highlight

Fe(Ⅱ)强化显著提升PD/A系统对实际稀土尾水的处理效能，总氮去除率（TNRE）达87.58±3.41%，较对照组（67.24±11.03%）提高30%。

Enhanced nitrogen removal in Fe(Ⅱ)-intensified PD/A process

Fe(Ⅱ)的添加使反应器R1的氮去除性能持续优越。宏基因组分析显示，R1中联氨（N₂H₄）脱氢酶表达上调1.14倍，而毒性中间体N₂H₄合成酶下调5.82倍，表明Fe(Ⅱ)通过加速毒性代谢物降解缓解REEs的细胞毒性。此外，低氧化还原电位电子更高效用于碳固定，Wood-Ljungdahl途径和电子传递复合体表达增强，推动能量再分配。

Conclusion

Fe(Ⅱ)通过双重机制强化菌群防御：1）激活模块M00063（脂多糖合成）和M00064（糖类储存），产生保护性代谢物（如海藻糖）；2）增强疏水性驱动菌群聚集形成物理屏障。2-P逻辑模型证实Fe(Ⅱ)使REEs抑制阈值显著提升，为矿区废水处理提供"代谢装甲"新策略。