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普羅生物|微生物的除磷作用

2024-05-14

普羅生物

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目前生物除磷理論的內(nèi)源機(jī)制在學(xué)界內(nèi)部仍存在一定爭(zhēng)議，但聚磷菌的厭氧釋磷-好氧吸磷理論還是得到了普遍認(rèn)同。

聚磷菌在好氧時(shí)可以過量攝取磷酸鹽（PO₄^3-），能量以 ATP 的形式存貯，并將一部分磷酸鹽聚集成多聚磷酸鹽（poly-phosphate，poly-P）儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，供內(nèi)源呼吸使用；其在厭氧時(shí)又能釋放磷酸鹽，并從中獲得能量，將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成內(nèi)碳源（PHAs）儲(chǔ)存。

現(xiàn)有大多數(shù)的除磷工藝往往也是基于這一原理，創(chuàng)造厭氧/缺氧和好氧交替的環(huán)境，富集馴化出具有良好吸磷能力的聚磷菌，最后通過排泥從污（廢）水中除去部分磷。

在厭氧條件下，聚磷菌分解體內(nèi)的多聚磷酸鹽（異染粒）產(chǎn)生ATP，利用ATP以主動(dòng)運(yùn)輸方式吸收產(chǎn)酸菌提供的可快速降解基質(zhì)（一般為揮發(fā)性有機(jī)酸VFAs）進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)合成聚β-羥基丁酸（poly-β-hydroxybutyrate，PHB），與此同時(shí)釋放出磷酸鹽。圖中ATP由多聚磷酸鹽分解和糖酵解（Glycogen，Gly）產(chǎn)生，NADH+H⁺由三羧酸循環(huán)（TCA）提供，所合成的PHB儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)。

在好氧條件下，聚磷菌以O(shè)₂/ NOx-N 作為電子受體，分解體內(nèi)的PHB和外源基質(zhì)，產(chǎn)生質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力（pmf）將體外的磷酸鹽輸送到體內(nèi)合成ATP和核酸，將過剩的磷酸鹽合成細(xì)胞儲(chǔ)存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）。

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