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一株亚硝化细菌的分离鉴定及其发酵工艺优化赵彭年;杨德玉;王加友;丁一凡;安鹏;王远【摘要】亚硝化细菌(又称氨氧化菌)在自然界中分布广泛,其在土壤、淡水及海洋中均有分布.亚硝化细菌在污水氨氮降解过程中具有重要作用,然而亚硝化细菌的高密度发酵较为困难,使其在实际应用中受到限制.基于此,将海洋污泥在揺瓶中富集培养,利用硅胶平板和水洗琼脂平板分离获得1株亚硝化细菌,经鉴定为亚硝化单胞菌菌属(Nitrosomonas sp.),并通过揺瓶培养确定了此菌株的最优培养条件:最适温度为30℃,最适pH为8.0,最适溶解氧浓度≥1.8 mg/L.经正交试验确定培养基组分的最佳组合及浓度:0.5％NaHCO3,0.8％(NH4)2SO4,0.1％KH2PO4,0.01％FeSO4.最后,在最优培养条件下利用10 L发酵罐进行高密度发酵,并于发酵过程中进行了2次发酵液置换,当发酵75 h时,发酵液的亚硝化速率达到236 mg(N-NO-2)/L·h,与未进行发酵液置换的发酵批次相比,亚硝化速率提高了2倍.研究表明,置换发酵液极大地提高了发酵效率,对后续工业化生产起到了重要的指导作用.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2019(009)001【总页数】9页(P69-77)【关键词】亚硝化细菌;亚硝化速率;零级反应;培养条件;发酵液置换【作者】赵彭年;杨德玉;王加友;丁一凡;安鹏;王远【作者单位】沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021;沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021;沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021;沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021;沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021;沈阳化工研究院有限公司生物与医药研究所,沈阳110021【正文语种】中文亚硝化细菌(又称氨氧化菌)在自然界中分布十分普遍，其在土壤、淡水及海洋中都有存在。
氨氧化细菌及其在环境中的应用氨氧化细菌是一种在自然界中广泛存在的细菌，它们能将氨转化为亚硝酸，是氮素循环的重要环节之一。
在土壤和水体中，氨氧化细菌的存在对生物进化和生态环境的保护都有着重要的意义。
同时，氨氧化细菌的应用也逐渐受到人们的关注和重视，被广泛应用于废水处理、环境修复等方面。
氨氧化细菌的基本特征氨氧化细菌主要分为两类：硝化细菌和亚硝化细菌。
硝化细菌能将氨通过氧化反应转化成亚硝酸，进一步氧化为硝酸，亚硝化细菌则能将亚硝酸氧化成为氮气。
这两类细菌的协同作用使得氮素循环得以顺畅进行，维持了生态系统中的氮素平衡。
氨氧化细菌的生态意义氨氧化细菌在土壤和水体中的存在对生态系统有着重要的意义。
一方面，氨氧化细菌能够将氨转化为亚硝酸，使得土壤和水体中的氨含量得到控制，避免了过量氨的排放对生态环境的污染。
另一方面，氨氧化细菌的代谢也为生物提供了必需的氮源，促进了生态系统中生物的生存和繁衍。
此外，氨氧化细菌的存在还能够影响土壤和水体的物理、化学特性，有助于调节环境。
氨氧化细菌在废水处理中的应用氨氧化细菌在废水处理中的应用受到了广泛的关注。
以废水中含氨量较高的养殖废水为例，如果直接排入环境中，将会造成氮素的过度积累，对水体生态造成破坏。
而使用氨氧化细菌进行废水处理，则能够将氨转化为亚硝酸，进一步转化为硝酸，从而达到减少氨排放的目的。
此外，在处理城市污水时也可以使用氨氧化细菌，加速污水中氨的转化和去除。
氨氧化细菌在环境修复中的应用氨氧化细菌在环境修复中也有着广泛的应用。
例如，在土壤污染修复中，氨氧化细菌能够将土壤中的氨转化为亚硝酸，进而促进氮素的循环和土壤生物的恢复和发展。
此外，氨氧化细菌在土壤重金属污染修复中也具有一定的应用价值，能够促进重金属的转化和去除，从而减轻土壤的污染程度。
总体来说，氨氧化细菌在环境领域中的应用前景广阔，有望实现环境污染的有效控制和生态平衡的保护。
然而，目前氨氧化细菌的应用还面临一些困难和挑战，例如对氨氧化细菌的研究和应用还存在一定的技术壁垒，需要加强人才培养和科学研究，同时也需要加强对氨氧化细菌的生态安全性评估和检测，确保其在应用过程中不会对环境造成不良影响。
氨氧化菌种群的多样性和功能研究氨氧化菌是一类重要的细菌，它们在土壤和水体中发挥着非常重要的作用。
这些菌能够将氨氮转化为硝酸盐，这个过程被称为氨氧化。
在自然界中，氨氧化对于保持水体和土壤的健康至关重要。
同时，氨氧化也为研究人员提供了一个重要的研究课题，因为氨氧化菌的多样性和功能都十分丰富。
氨氧化菌在土壤和水体中分布广泛，它们属于不同的系统分类单元，包括古菌、放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
这些菌的多样性非常丰富，在各自的环境中，它们能够发挥出不同的功能。
对于氨氧化菌种群的研究，重要的一个方面是分离和鉴定细菌。
通过分离细菌，我们可以确定这些生物在不同的环境中的数量和分布情况。
鉴定细菌可以帮助我们确定其所属的分类单元、特性和种群构成。
另一个重要的方面是了解氨氧化菌的生态功能。
氨氧化菌在氮素循环中是非常重要的。
在土壤中，氨氧化细菌能够将氨氮转化为硝酸盐，同时硝酸盐也可以被还原为氨氮。
这个循环过程对于土壤和水体的健康非常重要，因为氮素是植物生长和生态系统维持的关键元素之一。
对于氨氧化菌的生态功能研究，我们可以通过测量不同环境中的氨氮和硝酸盐含量来了解细菌的作用。
此外，我们还可以通过分子生物学技术来研究氨氧化菌的功能和种群构成。
例如，通过分析氨氧化菌的基因组，我们可以了解它们在不同环境中的适应性和多样性。
近年来，对于氨氧化菌的研究也在不断发展，研究人员通过各种手段不断深入探究氨氧化菌的多样性和功能。
例如，一些研究人员利用高通量测序技术分析了不同环境中氨氧化菌的群落结构和物种多样性。
另外，还有人利用基因组学和功能基因组学的方法来了解氨氧化菌的适应性和功能。
总之，氨氧化菌作为一类非常重要的细菌，其多样性和生态功能的研究对于理解生态系统和氮素循环非常重要。
通过不断深入的研究，我们可以更好地了解氨氧化菌的多样性和功能，为保护生态系统和人类健康提供更加全面的支持。
全程氨氧化菌的发现及其进展研究氨氧化菌是一类重要的微生物，它们在氮循环中起着关键作用。
氨氧化菌通过氨氧化将NH3氧化为NO2，是氮素转化过程中的第一个步骤。
全程氨氧化菌是一类新型的氨氧化菌，它们能够将NH3一步到位氧化为亚硝酸。
全程氨氧化菌的发现和研究，对于深化我们对氮循环的认识、促进土壤和水体氮素污染的治理以及开发新型生物技术都具有重要的意义。
全程氨氧化菌最早是在海洋环境中被发现的。
2005年，美国科学家Michael Wagner 等人从海洋中分离出了一株全程氨氧化细菌，这一发现引起了科学界的广泛关注。
之后，研究人员陆续在多个环境中发现了全程氨氧化菌的存在，包括土壤、淡水、河流等。
这些发现表明了全程氨氧化菌在自然界中的广泛分布，也为我们揭开了这一微生物的神秘面纱。
全程氨氧化菌的发现对于氮循环的认识产生了深远的影响。
在过去，科学家们普遍认为氨氧化是一个两步骤的过程，即首先由氨氧化细菌将NH3氧化为亚硝酸（NO2-），然后由亚硝酸氧化细菌将亚硝酸氧化为硝酸（NO3-）。
全程氨氧化菌的发现颠覆了这一传统观念，它们能够在一步之内将NH3氧化为亚硝酸，极大地简化了氮循环的过程。
这项发现引发了科学家们进一步对氨氧化菌的研究和探索，也为我们提供了新的思路和方法。
随着对全程氨氧化菌的研究深入，人们发现这些微生物在生态环境中扮演着重要的角色。
全程氨氧化菌能够高效地将NH3氧化为亚硝酸，这一过程释放出大量的能量，为其他微生物提供了一个优质的能量源。
它们还能够调节环境中的氮素循环，对环境的稳定和平衡起着至关重要的作用。
在土壤中，全程氨氧化菌能够促进土壤中氮素的循环和转化，提高土壤肥力，对于农业生产具有重要的意义。
在水体中，全程氨氧化菌能够降解水体中的氨氮和亚硝酸盐，减少水体富营养化的风险，保护水生生物的生存环境。
对全程氨氧化菌的研究不仅有助于深化我们对氮循环过程的理解，还具有广泛的应用前景。
在农业生产上，全程氨氧化菌的研究也为我们开发新型的生物技术提供了启示。
氨氧化菌的研究及其在废水处理中的应用废水处理作为环境保护的一项重要工作，关系到人们的生产生活环境。
传统的废水处理方式主要是利用物理和化学方法处理，但这些方法处理完后，仍然会有一定量的氨氮残留在水中，给环境造成严重污染。
因此，一些新型的废水处理技术逐渐得到关注，其中氨氧化菌在废水处理中的应用引起了广泛的关注。
氨氧化菌是一类在自然界中常见的细菌，其主要功能是将含氮物质转化为亚硝酸盐。
氨氧化菌的研究是比较早的一个领域，早在19世纪50年代，科学家们就已经发现了氨氧化菌的存在和作用。
随着人们对环保的高度重视和废水处理技术的不断改进，氨氧化菌在废水处理中的应用逐渐被广泛认可。
氨氧化菌的应用原理基于其对含氨废水中氨氮的转化作用。
对于含氨的废水，通过预处理采用硝化/反硝化过程将氨氮转化为亚硝酸盐，再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，最后利用硝酸盐还原反应降解污染物。
氨氧化菌的参与，能够将废水中高浓度的氨氮转化为亚硝酸盐，降低废水中的氨氮浓度，减轻氨氮对环境的污染。
除了在废水处理方面的应用，氨氧化菌还有其他的应用价值。
例如，氨氧化菌在农业生产中也有应用，可用于改良土壤、提高农作物生产效率和保护生态环境等方面。
然而，氨氧化菌在废水处理中的应用也存在一些问题。
由于氨氮浓度较高，氨氧化反应速率较慢，废水处理效果可能不理想；另外，氨氧化菌的灵敏度较高，容易受到恶劣环境的影响，导致处理效力下降。
针对这些问题，科学家们不断进行研究，试图提高氨氧化菌在废水处理中的应用效果和稳定性。
总的来说，氨氧化菌在废水处理中的应用是一项值得开发和推广的新技术。
其有望在保障水资源安全、改善生态环境等方面发挥积极的作用。
科学家们需要进一步进行深入研究和开发创新，通过科技手段不断推动废水处理技术的创新和提升。
一种自养氨氧化菌及其筛选方法氨氧化菌是一种重要的自然微生物，能够将氨氮氧化为亚硝酸盐，从而达到水体中氮循环的平衡。
因此，氨氧化菌在水处理、养殖及土壤改良等方面有着重要的应用价值。
为了满足产业发展对氨氧化菌的需求，越来越多的研究者投入到氨氧化菌的研究中。
然而，氨氧化菌存在数量稀少、生长缓慢等问题，如何高效地获取氨氧化菌成为了研究的难点之一。
因此，本文提出了一种自养氨氧化菌及其筛选方法，旨在解决氨氧化菌获取困难的问题。
自养氨氧化菌是指在无其他异养菌的情况下，自然环境中氨氧化菌自行生长、繁殖的状态。
其培养方法包括以下步骤：1) 污泥采集：在水体或土壤中采集原始污泥，避免受到极端条件的污染，如高温、强辐射等。
2) 货架定居：将采集的污泥装入氨氧化反应器（HRT = 12 h），加入COD、氨氮等营养物质，待其自行定居。
3) 吸附运移：经过货架定居过程中，污泥中的氨氧化菌在氨氮的作用下逐渐增多。
然后通过吸附运移的方式将氨氮富集到特定的载体上，包括陶瓷珠、活性炭等。
4) 重新悬浮：将载体中的氨氧化菌重新悬浮于水体或土壤中，保持其自然环境下的生长状态。
为了从自养氨氧化菌中筛选出高效、稳定、纯度高的氨氧化菌株，本文提出了一种基于Nessler法的筛选方法。
Nessler法是一种快速检测水体中氨氮含量的方法，具有检测速度快、操作简单等优点。
该方法基于其对氨氧化过程的利用，通过测量反应器内亚硝酸盐浓度的变化，筛选出高效的氨氧化菌株。
具体操作步骤如下：1) 氨氮添加：向含有自养氨氧化菌的反应器中加入一定浓度的氨氮，并在一定时间内保持稳定。
2) 亚硝酸盐检测：用Nessler法测量反应器中亚硝酸盐（NO2）的浓度。
3) 评价筛选效果：根据检测结果评价筛选效果。
4) 鉴定菌株使用：筛选出的氨氧化菌株进行进一步的鉴定，包括形态学特征、生理生化特性等。
通过该筛选方法可以得到高效的自养氨氧化菌株，为其在水处理、养殖等领域的应用提供良好的基础。
氨氧化古细菌（AOA）的研究进展摘要一直以来，氨氧化细菌（AOB）是硝化反应中负责将NH4+ 转化成为NO2- 的一类无机自养微生物。
近几年来国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化反应的环境中，负责将氨转化为亚硝酸盐。
甚至在某些生态环境中，AOA 占主导地位。
概述了国外对不同环境下氨氧化古细菌种群多样性的差异，以及各类环境中共有的氨氧化古细菌种类。
最后，对今后氨氧化菌深入研究的方向及其功能作了进一步的展望。
[关键字]：氨氧化古细菌系统发育生态分布Advances on Ecological Research of AmmoniaoxidizingAbstract：For long times, ammonia oxidation by ammonia-oxidizing bacteria （AOB）is the key process in thenitration reaction. These ammonia-oxidizing bacteria are a kind of inorganic autotrophic microorganism who have theresponsibility of transferring NH4+ to NO2-. But in these several years, some foreign researchers found ammonia-oxidizingarchaea （AOA）who exist in the marine. They are generally in the environment which contains nitration reaction,such as soils, fresh water, wastewater treatment systems. soils and even wastewater treatment. AOA have thesame function as AOB, and in some certain habit, the AOA are the predominant oxidizer. We also summarize thediversity difference between the AOA in various environments. Here we describe our perspectives for the future researchof AOA in applied ecology and environmental protection．Keywords：Ammonia-oxidizing archaea; Phylogeny; Ecological distribution1 氨氧化古细菌在生态环境中的分布1.1 AOA 的发现氨氧化细菌（AOB）在泥土、淡水、海水层、河口以及沉积物等各种生态环境中已经得到了广泛关注，并在海洋的上层和深海层中的生物地球化学循环中起到了关键作用。
氨氧化细菌在生物处理系统中的应用研究一、引言氨氧化细菌是一种重要的生物处理系统中的微生物，对于人类生活中的废水处理起着至关重要的作用。
在过去的几十年里，氨氧化细菌的研究逐渐深入，其在水处理、土壤修复、矿产开采以及抗生素生产等方面都得到了广泛应用。
本文将从氨氧化细菌的基本特征、功能机理和在生物处理系统中的应用方面进行探讨，以期为相关领域的学者提供参考和启示。
二、氨氧化细菌基本特征氨氧化细菌，即广义硝化菌，是一种营养微生物，能利用氨态氮作为能量来源，将其氧化为亚硝酸或硝酸，进而参与氮循环。
氨氧化过程中，氨被氧化成亚硝酸（NH2OH），然后再经过亚硝酸转化成硝酸（NO2-），从而完成氨的氧化过程。
氨氧化细菌的菌体呈棒状或叉形状，直径为0.4~0.6微米，长度为2~6微米。
在形态上，氨氧化细菌与变形菌属的细菌非常相似，但在其他性状上有所不同。
氨氧化细菌属于革兰阴性菌，不产生孢子，对氨和氧的需求比较特殊。
在生长条件方面，氨氧化细菌适宜生长的温度为25~30摄氏度，pH值适宜在7.5~8.5之间。
三、氨氧化细菌功能机理氨氧化细菌的功能机理主要涉及到氨氧化酶。
氨氧化酶是一种能催化氨的氧化反应的酶，它位于氨氧化细菌的细胞外膜上。
氨被氧化为亚硝酸，首先是由氨氧化酶的外层铜离子（CuA反应中心）和内层铜离子（CuZ反应中心）催化的。
氧氧化酶再进一步催化转化亚硝酸为硝酸。
氨氧化酶具有很强的耐受性，在一定程度上可以抵抗氨、氧和氯离子的影响。
此外，氯离子对氨氧化细菌的影响主要来自于对氧化酶的影响。
四、氨氧化细菌在生物处理系统中的应用氨氧化细菌在水处理、土壤修复、矿产开采以及抗生素生产等领域都有着重要应用。
在水处理方面，氨氧化细菌可以用来处理含有高浓度氨的污水，如生物科技工业废水、家禽养殖污水和生活污水等。
适当增加氨氧化细菌的活性可以降低污水处理的成本和时间，提高处理效率。
在土壤修复方面，氨氧化细菌可以通过促进土壤生物转化，有效改善重金属、有机物和辐射等环境污染问题。
毕业论文文献综述生物工程氨氧化菌的分离及其氨氧化条件优化摘要：本文对氨氧化菌的研究现状及其在固定化微生物技术的应用进行了介绍。
描述了固定化微生物在国内外处理氨氮废水、含酚废水以及其他有机废水处理中的研究现状。
指出了微生物固定化技术的应用存在的问题，并提出了氨氧化生物脱氮技术未来的主要发展方向。
关键词:氨氧化菌,氨氮,硝化作用,生物脱氮,固定化技术Ammonium oxidation bacteria research and application progress Abstract:in this paper, ammonium oxidation bacterium research status and the application of the immobilized microorganisms technology were introduced. Describes the immobilized microorganism at home and abroad, the treatment of ammonia nitrogen wastewater, of hydroxybenzene wastewater and other organic wastewater treatment of the current research status. Points out the immobilized microorganisms technology application existing problems, and puts forward the ammonium oxidation biodenitrification technology the main development direction in the future.Keywords:ammonium oxidation bacteria; ammonia nitrogen; nitrification; biodenitrification; immobilized technology引言：目前, 含氮化合物引起的水体污染和富营养化日益加剧, 已经造成了生态破坏、资源匮乏、水环境污染等严重后果。
生物脱氮技术能够有效地去除污染水体和富营养化水体及底泥环境中的氮素, 具有十分重要的意义和极大的实用价值。
生物脱氮的理论基础是微生物作用下的硝化作用和反硝化作用。
硝化作用(nitrification) 作为自然界氮循环的重要环节之一, 是指NH4+ 或NH3被氧化为NO2- 至NO3- 的一系列生化反应。
亚硝化作用则是硝化作用从NH4+ 或NH3到NO2- 的反应过程, 是氮素循环的重要环节, 由氨氧化细菌(NH3oxidizers, 又被称为初级硝化细菌primary nitrifiers) 、亚硝化细菌(ammonia oxidizing bacteria) 来完成。
从氮转化的角度来看, 亚硝化细菌在生态圈中居于重要地位[1-2], 它们转化无机氨态氮为亚硝酸盐氮, 与氨化细菌、硝化细菌等其它微生物共同作用, 推动氮素循环的不断进行[3-4]。
作为生物脱氮硝化阶段的重要限速步骤, 亚硝化的作用机理和基于亚硝化作用的生物脱氮技术的深入系统研究、开发, 能为高效节能的氨氮废水生物处理工艺提供新的理论和思路。
1．氨氧化微生物参与亚硝化作用的微生物主要是亚硝酸细菌,或称氨氧化细菌, 有自养型和异养型之分。
1.1自养氨氧化微生物一般将氨氧化细菌归为硝化杆菌科。
近年在硝化细菌系统发育研究中, 基于16S rRNA 寡聚核苷酸的序列比较分析最先为硝化细菌的系统发育多样性提供了框架。
自养亚硝化细菌为硝化杆菌科的两个生理亚群之一, 在自然界氮循环链中起重要作用, 能将氨态氮转化为亚硝酸盐氮, 并从该氧化过程中获得能量, 同化无机碳化合物如CO32- 、HCO3-和CO2[5-8], 合成细胞物质。
在细菌系统发育图谱中根据16S rRNA 序列同源性分析[9-10], 把亚硝化细菌生理亚群中的亚硝化单胞菌属归为紫色细菌群(Proteobacteria) 的B亚群。
其它基于16S rRNA 序列同源性分析或氨单加氧酶(Ammonia monooxygenase, AMO)序列分析进行系统发育关系的研究表明, 除海洋亚硝化球菌(Nitrosococcus oceanus) 和嗜盐亚硝化球菌(Nitrosococcus halophilus) 为紫色细菌群的C亚群(Gamma subdivision or gamma subclass) 外, 亚硝化细菌各属构成紫色细菌群B亚群。
一般亚硝化细菌的最适酸碱度是从中性趋于弱碱性的区段。
亚硝化细菌的培养温度因菌源而异, 范围较宽。
从中温环境下分离的菌株, 最适生长温度为26 ~28℃, 从高温环境下分离的菌株, 40℃下生长良好。
一般亚硝化细菌最佳生长温度为35 ℃,亚硝化单胞菌在30~ 36℃生长最好。
欧洲亚硝化单胞菌( Nitrosomonas europaea) 是研究得最详细的典型自养型氨氧化细菌。
除了亚硝化单胞菌属(Nitr osomonas) 外, 其它能把氨氧化成亚硝酸的细菌属包括亚硝化螺菌属(Nitrosospir a) 、亚硝化球菌属(Nitr osococcus) 、亚硝化弧菌属(Nitrosovibr io) 、亚硝化叶菌属(Nitrosolobus) 、亚硝化胶团菌属(Nitr osogloea) 、亚硝化囊菌属(Nitrosocystis) 。
土壤生境中常见的是亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属、硝化螺菌属。
海洋生境中常见的是亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属。
盐湖生境中则有亚硝化单胞菌属。
1.2异样氨氧化微生物自养硝化作用在自然界生物硝化过程中占主导地位, 但在某些环境中, 真菌、放线菌、异养细菌等异养硝化微生物进行化能有机营养, 能将氨、羟胺或有机氮化合物如肟等氧化成亚硝酸和硝酸。
实际上, 一个世纪以前就有关于异养硝化微生物及其异养硝化作用的报道, 近几十年研究者相继不同类型生境发现和分离了多种具有硝化活性的异养微生物(包括细菌、放线菌、真菌) 。
其中, 异养硝化细菌有反硝化假单胞菌、铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、产碱杆菌、节杆菌、粪产碱菌、PB16 假单胞菌以及一些新发现的菌种(或属) 。
2．氨氧化机理及分子生物学的研究2.1氨氧化机理：氨氧化细菌是一类化能自养型细菌, 氨是其进行自养生长的唯一能源。
从热力学观点来看, 亚硝化细菌利用的基质为低级能源。
相对于呼吸链上的电子载体而言, 氨氧化的氧化还原电位值E 0c(NO2- / NH4+ ) = 340 mV, 氧化磷酸化效率很低, 所能产生的ATP 非常有限。
亚硝化细菌中不存在基质水平磷酸化, 它们依靠氧化磷酸化来贮存能量。
异养微生物可以利用很多基质, 包括无机N 和有机N, 如铵、胺、酰胺、N- 烷基羟胺、肟、氧肟酸及芳香硝基化合物等生成NO2-[11-15], 这也是异养硝化作用与自养硝化作用不同的特点之一。
也正因为如此, 异养硝化作用的底物及其代谢途径至今仍不甚清楚。
异养硝化微生物的硝化速率较低。
因此, 只有环境条件不利于自养硝化时( 如酸性环境) 才发生异养硝化作用。
尽管单位生物量的异养菌氧化NH3的速率较自养菌要慢2-3 个数量级, 但异养菌的生长速率快, 对环境的适应性也强, 因此其总体的氧化NH3的速率并不比自养菌慢。
2.2分子生物学研究亚硝化主要包括由氨单加氧酶( ammonia monooxygenase, AMO) 催化的氨氧化成羟胺以及由羟胺氧化还原酶( hydroxylamine oxidoreductase,HAO) 催化的羟胺氧化为亚硝酸的系列生化反应。
目前已经在AMO、HAO 的分离纯化以及相关基因序列分析与外源表达方面进行了比较深入的探讨。
3．氨氧化应用的现状—固定化微生物技术固定化微生物技术[16-24]是从60年代开始迅速发展起来的一项新技术，它是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的一种基本技术。
微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用来对微生物细胞进行固定化。
按照固定载体及其作用方式不同，主要有共价结合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交联固定化四大类。
70年代后期，随着水环境污染的日益严重，研究高效生物处理废水系统的要求日益迫切，国内外开始应用固定化技术来处理废水。
国外最早进行硝化、反硝化方面研究的是Nilsso，他用海藻酸钙固定假单孢反硝化菌(Pseudomonas denitrifican s)，取得了一定效果。
随后,Vanotti[21]等用PVA冷冻法把硝化污泥固定在聚乙烯醇小球里，用来处理养猪废水。
采用批量试验和连续试验进行好氧处理，研究结果表明：硝化污泥小球不受养猪废水高BOD浓度的影响，适用于快速和有效地去除厌氧养猪废水塘中的NH4+。
中村[25]用聚丙烯酰胺固定硝化细菌和反硝化细菌，采用厌氧固定床和好氧流化床对含氨废水进行生物脱氮试验，结果表明：在低温时，固定化硝化细菌的硝化速度比悬浮系统增加6~7倍，固定化反硝化菌的反硝化速度比悬浮系统提高3倍。
同时，硝化和反硝化所需的时间分别从4h、3h减少到2h、2h，可以使处理设备减少容积50％。
周定等[26]将脱氮微生物包埋于聚乙烯醇中，结果表明：在低温、低pH值的条件下，固定化细胞能够保留比未包埋细胞更高的脱氮活性，并且可减轻溶解氧对脱氮的抑制作用，脱氮微生物在固定化载体中可以增殖。
这说明利用固定化微生物可以在较低pH值、较低温度和较高溶解度的条件下获得较好的处理效果，即增加了脱氮过程对寒冷气候、入水条件的适应性。
曹国民等[25]利用两种常用的固定化载体海藻酸钠和聚乙烯醇(PVA)混合固定硝化菌和反硝化菌，研究了好氧条件下同时硝化和反硝化的可行性及其脱氮特性。
结果表明：硝化菌和反硝化菌混合固定时，由于载体内部形成了适合硝化和反硝化的环境，可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化，实现单级生物脱氮。
固定化微生物技术以其独特的优点在废水处理领域中引起了普遍的关注，进行了广泛的研究与应用[27-28]，但要实现其实用化或工业化，还有许多问题需要进一步研究解决。
( 1 )针对不同的废水体系，选择合适的微生物固定化载体，以提高废水处理效率。
选用单一载体和混合载体对微生物细胞浓度、活性的影响以及传质性能等因素影响的研究有待进一步深入。
( 2 )固定化微生物细胞球在废水处理过程中可能对某些悬浮物质或高分子物质处理效果欠佳还可能出现发胀上浮或堵塞粘结等现象，所以需对废水进行适当的物理、化学预处理，或与其他工艺组合使用。
