近日，我院博士研究生蒋敏敏在张学洪教授团队的指导下，在氢自养反硝化领域取得重要进展：设计了一套以CO₂作为无机碳源和控制pH值的氢基质生物膜反应器（CO₂ source H₂-based MBfR）用于处理地下水中的硝酸盐污染，并建立了数学模型对生物膜内的微生物代谢过程机理进行了原位解析。相关研究成果以标题“New insight into CO₂-mediated denitrification process in H₂-based membrane biofilm reactor: An experimental and modeling study”发表于环境领域国际顶级学术期刊《Water Research》（一区Top，2019年影响因子9.13）。

氢基膜生物膜反应器（H₂-based MBfR）是一种基于氢自养反硝化过程的新型微生物系统，与异养生物膜反应器相比，由于其利用无毒廉价的H₂作为电子供体（通常比普通有机物电子便宜3～15倍），无机碳作为碳源，脱硝效率高，产生的剩余污泥量少，氢气利用率高（通常利用率可达100%）等诸多优点，受到了人们的广泛青睐。反应器设置的中空纤维膜组件以无泡形式扩散H₂至中空纤维膜外上附着的生物膜中，硝酸盐从另一侧的水相中扩散至生物膜内，生物膜中的微生物以H₂为电子供体、NO₃^-为电子受体发生氢自养反硝化作用，将NO₃^-还原成N₂去除。然而，生物膜双向扩散的特殊性和反硝化过程导致的pH升高会抑制反硝化效率。因此，厘清双向扩散生物膜中底物的扩散转运规律以及微生物生长动力学反应特性、有效的pH值控制方式，对有效提高H₂-MBfR的脱氮效率至关重要。

该论文中，桂林理工大学环境科学与工程学院为第一单位，博士生蒋敏敏为第一作者，我院张学洪教授、李海翔副教授、林华副教授和美国圣母大学Robert Nerenberg教授为论文合作者。该论文获得了国家自然科学基金项目（51878197、51768012）的支持。

图1 CO₂介导的氢自养反硝化机理

图2 蒋敏敏在实验室开展研究

全文网址：https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116177