废水处理中的古菌:研究现状及新兴技术

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废水处理对可持续发展十分必要，对生态系统和人类健康至关重要。通常，废水是通过多种微生物代谢过程净化的。因此，有机物、氨、硫酸盐和磷酸盐被去除或转化为其他形式，对接受水的危害较小。直到最近我们了解到古菌负责甲烷的产生、碳矿化、硝化和反硝化，我们才看到古菌对废水处理的重要贡献。此外，一个新发现的反硝化厌氧甲烷氧化过程，通过甲烷厌氧氧化，挑战了古菌参与废水处理的cliché概念。迄今为止，数以千计的废水处理设施被证实具有古菌的生态和功能贡献，这也有利于低化学和/或能源投入的污染物去除。

通过将能源生产和资源回收整合到生产清洁水的过程中，涉及古生菌的技术对废水处理至关重要。古生菌在将污染物转化为环保材料方面发挥着重要作用。然而，与污水处理系统中被广泛研究的细菌相比，古菌的特性和贡献尚不为人所知。例如，在一个复杂的废水微生物群中，古菌的生态模式和某些关键古菌的代谢还不完全清楚。为此，我们组织了一期特刊，主题是为什么要全面了解古菌的身份、生理、生态和种群动态，以提高废水处理效率和工艺稳定性。有可能找到调节某些种群和管理微生物群落的选择性原则。进一步研究古菌在废水处理中的作用是十分必要的。这样的研究不仅可以优化现有的废水处理工艺，而且可以创新新兴技术。

本特刊收录了12篇文献，包括综述和研究文章，内容涉及古生菌在湿地、油田土壤和废水处理生物反应器中的分布和贡献。本特刊重点介绍了三篇综述文章。综述了古生菌在海洋、土壤和酸性矿井排水等环境中从嗜盐烃类降解到嗜酸烃类降解的生物修复中的关键作用。另一篇文章综述了渗滤液的特性和处理方法，并指出了渗滤液今后的研究和发展方向。第三篇综述了氨氧化古菌和氨氧化菌在污水处理系统中的研究现状。

湿地是自然和工程废水处理方式的完美结合。两篇研究文章探讨了人工湿地中的细菌和古微生物群落结构，其中一篇侧重于沉积物和水之间的微生物群落差异，而另一篇则侧重于处理大西洋鲑鱼陆基植物的含盐废水的中试规模湿地中的微生物相互作用。

本特刊通过两篇研究文章揭示了油田土壤中的微生物世界，其中一篇侧重于石油污泥污染土壤的理化性质、主要污染物的含量和真菌多样性，另一个研究重点是中国黄河三角洲某老化油泥附近的土壤细菌群落多样性。

生物反应器微生物组是本期特刊中最受欢迎的主题，包括四篇研究文章。报道了一种一体化的生物膜-膜生物反应器处理芥菜根茎废水，并着重研究了导致膜污染的微生物机制。另一项研究侧重于微生物群落和自氢营养膜生物膜反应器去除高硫酸盐浓度废水中硝酸盐的性能。厌氧消化反应器也在两篇研究文章中进行了阐述，其中一篇集中于产氢醋酸根的过渡作用及其在生物增强中的应用，讨论了厌氧流化床膜生物反应器处理合成高强度苯并噻唑废水中细菌和古细菌的作用。

随着生物监测工具的快速发展，我们对古生菌参与的生物过程的了解比历史上任何时候都要多。随着本期特刊的出版，我们期待着废水处理领域古生菌研究从理论改进到技术创新取得更多令人振奋的突破。

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作者声明本文的发表不存在利益冲突。

李劲
Rutao刘
于涛
Guangbin李

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