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厌氧氨氧化
Anammox
1
主要内容
1 Anammox 研究进展 2 Anammox 检测手段 3 Anammox 反应机理 4 Anammox 影响因素 5 Anammox 应用现状
2wk.baidu.com
水体富营养化
3
水体富营养化
▪ 《2011中国环境状况公报》
▪ 在监测的26个湖泊（水库）中，富营养化状态的湖泊（水 库）占53.8%，其中，轻度富营养状态和中度富营养状态 的湖泊（水库）比例分别为46.1%和7.7%。
荧光原位杂交技术 FISH
▪ 荧光原位杂交技术：fluorescent in situ hybridazation，FISH
▪ 20世纪70年代后期
▪ 根据已知微生物不同分类级别上种群特异的DNA序列，以利 用荧光标记的特异寡核苷酸片段作为探针，与环境基因组中 DNA分子杂交，检测该特异微生物种群的存在与丰度。
▪ 荷兰海洋研究中心的Jaap Damste研究团队 ：海洋生态系统有关厌氧氨氧 化的研究，并探明了厌氧氨氧化菌特征性的阶梯烷细胞化学组分 。
▪ MPE Bremen研究团队 ：首次证实海洋中存在厌氧氨氧化活性 。
13
Anammox 生物脱氮研究
▪ 浙大郑平教授团队：研究Anammox 菌种、工艺和设备。 ▪ 2008年， 成功将Anammox 应用于味精废水处理，建立了国内第一个
▪ 美国Cetus公司Mullis等 ▪ 1985年 ▪ 一套大量快速扩增特异DNA片段的系统，属DNA体外环合境成样技品术DNA
▪ 类似于生物体内DNA的复制过程，重复经过若干个变含性量、过退低火、 延伸这3 步循环，就可以使目的DNA 扩增放大。
▪ 通过PCR，可以在几小时内将一个分子的遗传物质成百乃至上亿 倍的复制。该技术具有特异性强、灵敏度高、快速、简便以及重 复性好等特点和优点。
▪ 特点：
1. 可进行样品的原位杂交，避免细菌的纯培养过程 2. 可有效反应环境样品中细菌数量及空间位置，并具有定性、定量分析
和空间位置识别特点
▪ 环境中特定微生物种群的鉴定、种群数量分析及其特异微生 物跟踪检测，采用该技术已发现了许多新的微生物物种。
16
多聚酶链式反应 PCR
▪ 多聚酶链式反应：polymerase chain reaction，PCR
8
Anammox 发展简史
▪ 1977年， Broda根据自由能的变化，预言自然界中存在着 能催化亚硝酸和硝酸氧化氨的细菌，认为它们是隐藏于 自然界的自养型细菌。
▪ 1995年，Mulder和van de Graaf等用流化床反应器研究 生物反硝化时，发现了氨氮的厌氧生物氧化现象，从而 证实了Broda的预言。
▪ 经典PCR ▪ 荧光定量PCR(Real-time PCR)
17
变性梯度凝胶电泳 DGGE
▪ 变性梯度凝胶电泳 denaturing gradient gelelectrophoresis， DGGE：Myers等创建，属于DNA指纹图谱技术。
▪ 2002年，世界第一座Anammox工业化生产反应器在荷兰 鹿特丹污水处理厂投入运行。
9
Anammox 分布
海洋中
2004-2013
2002
波罗的海 过渡区 大陆架沉积物
2003
1 厌氧盆地—黑海 2 哥斯达黎加 Golfo Dulce 海湾
2004
北极圈 极地海冰
Baltimore 内港、日本海 Chesapeake 海湾 波罗地海的芬兰湾 安哥拉的Benguela上升流 英国的泰晤士河口 丹麦Mellerup 河口 南海等
14
分子生物学技术
▪ 分子生物学：在生物化学与遗传学、微生物学、细胞学、 生物物理学等学科相结合的基础上发展起来的崭新学科。
▪ 研究对象：生物大分子—核酸（DNA 和RNA）。 荧光原位杂交技术 FISH 多聚酶链式反应 PCR
分子生物学技术
变性梯度凝胶电泳DGGE
DNA克隆
DNA测序及序列分析
15
10
Anammox 分布
▪ 除了海洋、河口、海湾外，在陆地生态系统中也存在 Anammox，湿地、农田土壤、冻土层、蓄水层等土壤 干湿界面也有探测到Anammox菌。
11
Anammox 生物脱氮研究
▪ 荷兰Delft大学生物技术系：Anammox 研究的发源地；目前 主要研究Anammox脱氮工艺及其应用。
12
Anammox 生物脱氮研究
▪ 澳大利亚昆士兰大学的JS Fuerst团队 ：研究细胞生物学，与奈梅亨大学 团队一起探明了厌氨氧化体的结构及其生理特性。
▪ 法国的国家基因测序公司Genoscope与Nijmegen团队、Vienna团队以及 Munich团队 ：2005年完成了厌氧氨氧化菌Kuenenia Stuttgartiensis全基 因组的测序。
▪ 荷兰的Paques 公司首家将Anammox 工艺工程化应用的公司。
▪ 世界10座Anammox 废水处理工程： 荷兰的Rotterdam， Lichtenvoorde，Olburgen；德国的Hattingen， Mechernich； 日本的Mie Prefecture；澳大利来的 Strass；瑞士的 Glanerland 和Kollikon 以及英国的Pitsea 。
Anammox 处理实际废水工程；
▪ 中国科大俞汉青教授团队： 研究Anammox 污泥颗粒化，成功培育 Anammox 颗粒污泥。
▪ 大连理工杨凤林教授团队：分子生物学手段检测Anammox 的菌群组成。 ▪ 北京建筑工程学院郝晓地教授团队：侧重工艺及实际应用研究。 ▪ 华南理工大学周少奇教授、胡勇为教授团队： Anammox 处理垃圾渗滤液。 ▪ 广州微生物所沈萍教授团队： Anammox 处理垃圾渗滤液。
4
水体富营养化
5
水体富营养化
6
满足
水体氮素污染
传统生物脱氮工艺
低碳氮比、高氨氮有机废水。
厌氧氨氧化工艺
7
Anammox 定义
▪ Anammox：在缺氧条件下通过微生物的作用，以 亚硝酸氮为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸 氮和氨氮同时转化为N2的过程。
NH4 1.32NO2 0.066HCO3 0.13H 0.066CH2O0.5N0.15 1.02N2 0.26NO3 2.03H2O
Anammox
1
主要内容
1 Anammox 研究进展 2 Anammox 检测手段 3 Anammox 反应机理 4 Anammox 影响因素 5 Anammox 应用现状
2wk.baidu.com
水体富营养化
3
水体富营养化
▪ 《2011中国环境状况公报》
▪ 在监测的26个湖泊（水库）中，富营养化状态的湖泊（水 库）占53.8%，其中，轻度富营养状态和中度富营养状态 的湖泊（水库）比例分别为46.1%和7.7%。
荧光原位杂交技术 FISH
▪ 荧光原位杂交技术：fluorescent in situ hybridazation，FISH
▪ 20世纪70年代后期
▪ 根据已知微生物不同分类级别上种群特异的DNA序列，以利 用荧光标记的特异寡核苷酸片段作为探针，与环境基因组中 DNA分子杂交，检测该特异微生物种群的存在与丰度。
▪ 荷兰海洋研究中心的Jaap Damste研究团队 ：海洋生态系统有关厌氧氨氧 化的研究，并探明了厌氧氨氧化菌特征性的阶梯烷细胞化学组分 。
▪ MPE Bremen研究团队 ：首次证实海洋中存在厌氧氨氧化活性 。
13
Anammox 生物脱氮研究
▪ 浙大郑平教授团队：研究Anammox 菌种、工艺和设备。 ▪ 2008年， 成功将Anammox 应用于味精废水处理，建立了国内第一个
▪ 美国Cetus公司Mullis等 ▪ 1985年 ▪ 一套大量快速扩增特异DNA片段的系统，属DNA体外环合境成样技品术DNA
▪ 类似于生物体内DNA的复制过程，重复经过若干个变含性量、过退低火、 延伸这3 步循环，就可以使目的DNA 扩增放大。
▪ 通过PCR，可以在几小时内将一个分子的遗传物质成百乃至上亿 倍的复制。该技术具有特异性强、灵敏度高、快速、简便以及重 复性好等特点和优点。
▪ 特点：
1. 可进行样品的原位杂交，避免细菌的纯培养过程 2. 可有效反应环境样品中细菌数量及空间位置，并具有定性、定量分析
和空间位置识别特点
▪ 环境中特定微生物种群的鉴定、种群数量分析及其特异微生 物跟踪检测，采用该技术已发现了许多新的微生物物种。
16
多聚酶链式反应 PCR
▪ 多聚酶链式反应：polymerase chain reaction，PCR
8
Anammox 发展简史
▪ 1977年， Broda根据自由能的变化，预言自然界中存在着 能催化亚硝酸和硝酸氧化氨的细菌，认为它们是隐藏于 自然界的自养型细菌。
▪ 1995年，Mulder和van de Graaf等用流化床反应器研究 生物反硝化时，发现了氨氮的厌氧生物氧化现象，从而 证实了Broda的预言。
▪ 经典PCR ▪ 荧光定量PCR(Real-time PCR)
17
变性梯度凝胶电泳 DGGE
▪ 变性梯度凝胶电泳 denaturing gradient gelelectrophoresis， DGGE：Myers等创建，属于DNA指纹图谱技术。
▪ 2002年，世界第一座Anammox工业化生产反应器在荷兰 鹿特丹污水处理厂投入运行。
9
Anammox 分布
海洋中
2004-2013
2002
波罗的海 过渡区 大陆架沉积物
2003
1 厌氧盆地—黑海 2 哥斯达黎加 Golfo Dulce 海湾
2004
北极圈 极地海冰
Baltimore 内港、日本海 Chesapeake 海湾 波罗地海的芬兰湾 安哥拉的Benguela上升流 英国的泰晤士河口 丹麦Mellerup 河口 南海等
14
分子生物学技术
▪ 分子生物学：在生物化学与遗传学、微生物学、细胞学、 生物物理学等学科相结合的基础上发展起来的崭新学科。
▪ 研究对象：生物大分子—核酸（DNA 和RNA）。 荧光原位杂交技术 FISH 多聚酶链式反应 PCR
分子生物学技术
变性梯度凝胶电泳DGGE
DNA克隆
DNA测序及序列分析
15
10
Anammox 分布
▪ 除了海洋、河口、海湾外，在陆地生态系统中也存在 Anammox，湿地、农田土壤、冻土层、蓄水层等土壤 干湿界面也有探测到Anammox菌。
11
Anammox 生物脱氮研究
▪ 荷兰Delft大学生物技术系：Anammox 研究的发源地；目前 主要研究Anammox脱氮工艺及其应用。
12
Anammox 生物脱氮研究
▪ 澳大利亚昆士兰大学的JS Fuerst团队 ：研究细胞生物学，与奈梅亨大学 团队一起探明了厌氨氧化体的结构及其生理特性。
▪ 法国的国家基因测序公司Genoscope与Nijmegen团队、Vienna团队以及 Munich团队 ：2005年完成了厌氧氨氧化菌Kuenenia Stuttgartiensis全基 因组的测序。
▪ 荷兰的Paques 公司首家将Anammox 工艺工程化应用的公司。
▪ 世界10座Anammox 废水处理工程： 荷兰的Rotterdam， Lichtenvoorde，Olburgen；德国的Hattingen， Mechernich； 日本的Mie Prefecture；澳大利来的 Strass；瑞士的 Glanerland 和Kollikon 以及英国的Pitsea 。
Anammox 处理实际废水工程；
▪ 中国科大俞汉青教授团队： 研究Anammox 污泥颗粒化，成功培育 Anammox 颗粒污泥。
▪ 大连理工杨凤林教授团队：分子生物学手段检测Anammox 的菌群组成。 ▪ 北京建筑工程学院郝晓地教授团队：侧重工艺及实际应用研究。 ▪ 华南理工大学周少奇教授、胡勇为教授团队： Anammox 处理垃圾渗滤液。 ▪ 广州微生物所沈萍教授团队： Anammox 处理垃圾渗滤液。
4
水体富营养化
5
水体富营养化
6
满足
水体氮素污染
传统生物脱氮工艺
低碳氮比、高氨氮有机废水。
厌氧氨氧化工艺
7
Anammox 定义
▪ Anammox：在缺氧条件下通过微生物的作用，以 亚硝酸氮为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸 氮和氨氮同时转化为N2的过程。
NH4 1.32NO2 0.066HCO3 0.13H 0.066CH2O0.5N0.15 1.02N2 0.26NO3 2.03H2O