水體與沉積物中氮、硫的還原過(guò)程及相互作用機(jī)理研究進(jìn)展

孔祥民，盛彥清，王 政

（1. 中國(guó)科學(xué)院 煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái) 264003；2. 山東省海岸帶環(huán)境工程技術(shù)研究中心，山東 煙臺(tái) 264003；3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，水體和沉積物污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻。造紙、制革、制藥、屠宰、食品加工和石油精煉等行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含氮、硫污染物的廢水。其中氮污染物有硝酸鹽（NO3-）和亞硝酸鹽（NO2-），硫污染物有硫酸鹽（SO42-）和硫化物（S2-）等［1］，這些污染物不僅危害環(huán)境［2-3］，同時(shí)也嚴(yán)重威脅人體健康［4-5］。氮、硫元素有著豐富的中間價(jià)態(tài)，能夠形成不同形態(tài)的氮、硫物質(zhì)，這些物質(zhì)之間還能夠彼此轉(zhuǎn)化、相互耦合，進(jìn)而造成更為嚴(yán)重的污染問(wèn)題［6］。各種氮、硫污染物中，NO3-和SO42-由于性質(zhì)穩(wěn)定、溶解度較大，在水體和沉積物中最為常見。因此，研究不同形態(tài)氮、硫污染物間的相互作用過(guò)程，并對(duì)NO3-、SO42-污染問(wèn)題進(jìn)行有效治理迫在眉睫。

目前，關(guān)于NO3-和SO42-污染治理的方法較多，其中將NO3-和SO42-還原成無(wú)毒無(wú)害的N2和單質(zhì)S被認(rèn)為是污染物去除最徹底、最有效的方式。一些學(xué)者利用氮、硫元素之間的耦合循環(huán)，開發(fā)了同步去除氮、硫污染物的一系列新工藝［7-9］，用于控制油田酸化［10］、排水管道中H2S、N2O的釋放［11］等。然而，關(guān)于氮、硫元素之間的耦合循環(huán)以及不同形態(tài)氮、硫污染物之間的相互作用機(jī)理尚不明確。

本研究綜述了水體與沉積物中NO3-/SO42-的同步還原過(guò)程以及該過(guò)程中氮、硫元素之間的相互作用，展望了未來(lái)同步脫氮除硫工藝的研究方向，以期為NO3-和SO42-污染控制技術(shù)的開發(fā)提供參考。

1 NO3-/SO42-的同步還原過(guò)程

1.1 NO3-/SO42-的生物還原過(guò)程

水體或沉積物中的NO3-和SO42-可以通過(guò)物理法、化學(xué)法和生物法進(jìn)行處理。相比較而言，生物法具有效率高、成本低、不使用化學(xué)藥劑、不產(chǎn)生化學(xué)污泥、在自然環(huán)境條件下即可運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。在水體和沉積物中，微生物介導(dǎo)的傳統(tǒng)氮循環(huán)過(guò)程包括硝化作用、反硝化作用和固氮作用。首先，在硝化作用中，NH4+被硝化菌氧化為NO2-或NO3-；然后，在反硝化作用中，NO2-或NO3-被硝酸鹽還原菌（NRB）還原為N2；最后，N2在生物體內(nèi)通過(guò)生物固氮作用被還原為NH4+，完成氮的循環(huán)。在氮循環(huán)過(guò)程中，反硝化、異化NO3-還原為NH4+（DNRA）和厭氧氨氧化（Anammox）是實(shí)現(xiàn)NO3-還原的3種主要途徑，合稱為“NO3-異化還原過(guò)程”［12］。其中，反硝化和Anammox將NO3-或NO2-轉(zhuǎn)化為N2的過(guò)程被認(rèn)為是生態(tài)系統(tǒng)中徹底去除活性氮的過(guò)程；DNRA可以將NO3-還原為NH4+，從而被固定在生態(tài)系統(tǒng)中［13］。

以微生物介導(dǎo)的硫循環(huán)主要包括SO42-還原和S2-氧化兩個(gè)重要過(guò)程。在厭氧條件下，SO42-通過(guò)SO42-運(yùn)輸、 SO42-激活、5-磷酸腺苷（APS）還原和SO32-還原4個(gè)步驟［14］被還原為S2-或H2S等硫化物。SO42-還原的途徑有同化SO42-還原（ASR）和異化SO42-還原（DSR）兩種。ASR是SO42-在微生物作用下合成有機(jī)硫化物的過(guò)程，即在微生物的作用下，SO42-首先被轉(zhuǎn)化為還原態(tài)硫，參與微生物的代謝活動(dòng)，最終轉(zhuǎn)化為半胱氨酸和胱氨酸等有機(jī)硫化物，構(gòu)成生物體的細(xì)胞組分；DSR是硫酸鹽還原菌（SRB）通過(guò)有機(jī)化合物或氫氣的氧化與SO42-的還原相結(jié)合來(lái)獲取能量，并產(chǎn)生無(wú)機(jī)碳和硫化物的過(guò)程。ASR和DSR之間最明顯的區(qū)別在于：SO42-通過(guò)ASR合成含硫氨基酸，而硫酸鹽在DSR中用于產(chǎn)生能量。SO42-還原生成的還原態(tài)硫化物，在好氧或光照條件下，被硫氧化菌氧化成單質(zhì)S、SO42-等產(chǎn)物，從而完成硫循環(huán)。

除上述傳統(tǒng)的氮、硫循環(huán)途徑外，隨著研究的深入，人們還發(fā)現(xiàn)了一些新的氮、硫循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程。FDZ-POLANCO等［15］利用厭氧流化床反應(yīng)器進(jìn)行甜菜酒糟廢水處理時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了SO42-型厭氧氨氧化（SRAO）現(xiàn)象，該反應(yīng)可以同時(shí)去除NH4+和SO42-，并且生成N2和S單質(zhì)。WANG等［16］在研究濕地生態(tài)系統(tǒng)Anammox過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：DNRA細(xì)菌可以利用S2-作為電子供體來(lái)生產(chǎn)NH4+和NO2-，DNRA的產(chǎn)物（即NH4+和NO2-）被Anammox細(xì)菌所利用，生產(chǎn)NO3-作為反應(yīng)的最終產(chǎn)物；S2-驅(qū)動(dòng)的DNRA通過(guò)支持Anammox細(xì)菌介導(dǎo)的Anammox，在濕地生態(tài)系統(tǒng)的氮、硫循環(huán)中發(fā)揮重要作用。近年來(lái)，以S2-、S0、S2O32-為電子供體驅(qū)動(dòng)的反硝化反應(yīng)得到了較為深入的研究，并在廢水同步脫氮除硫工藝中得到應(yīng)用，這些研究極大地拓寬了氮、硫循環(huán)的途徑，加深了人們對(duì)微生物介導(dǎo)的氮、硫循環(huán)的理解。

NO3-/SO42-同步還原時(shí)氮、硫的循環(huán)模式見圖1［16］。由圖1可見：在SRB作用下，SO42-被還原為S2O32-、S0和S2-，這些物質(zhì)可作為電子供體驅(qū)動(dòng)NO3-、NO2-進(jìn)行反硝化作用；在Anammox菌作用下，NH4+、NO2-可轉(zhuǎn)化為N2和部分NO3-；硫自養(yǎng)反硝化菌和硫化物驅(qū)動(dòng)的DNRA又可將部分NO3-還原，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物NO2-、NH4+被Anammox菌利用，或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為N2排放，從而形成氮、硫共循環(huán)。

圖1 NO3-/SO42-同步還原時(shí)氮、硫循環(huán)模式

1.2 NO3-/SO42-的化學(xué)還原過(guò)程

與NO3-/SO42-的生物還原相比，關(guān)于NO3-/SO42-化學(xué)還原的研究報(bào)道較少。NO3-的化學(xué)還原是指在堿性條件下，利用還原劑將水中的NO3-還原為N2，以去除NO3-的過(guò)程。根據(jù)還原劑種類的不同，化學(xué)還原法可以分為活性金屬還原法和催化還原法兩種?；钚越饘龠€原法一般使用Fe、Al、Zn和Cu等金屬單質(zhì)作還原劑。催化還原法則是將Pb、Pt、Ru和Rh等重金屬催化劑負(fù)載于多孔介質(zhì)上，利用氫氣、甲酸等物質(zhì)作為還原劑，將水中的NO3-催化還原為N2［17］。關(guān)于SO42-的化學(xué)還原過(guò)程和機(jī)理研究更少，目前鮮有將SO42-化學(xué)還原方法用于SO42-污染治理的報(bào)道。

發(fā)生化學(xué)還原的關(guān)鍵是電極電位差（ε0），因此，探究NO3-/SO42-同步化學(xué)還原過(guò)程，可以從電化學(xué)角度進(jìn)行分析，表1列舉了一些常見氮、硫物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（E）［18-19］。E是用來(lái)推測(cè)氧化還原反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的重要指標(biāo)，當(dāng)氧化劑與還原劑的ε0為正值時(shí)，氧化還原反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。而且ε0越大，氧化還原反應(yīng)越容易發(fā)生。因此，從理論上講，氮、硫物質(zhì)之間可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)見表2。實(shí)際中，氮、硫物質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng)還會(huì)受到反應(yīng)速率及反應(yīng)條件的影響，因此，需要進(jìn)一步探究不同形態(tài)氮、硫物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)及其相互作用。

表1 常見氮、硫物質(zhì)的E（25 ℃）

表2 常見氮、硫物質(zhì)間可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

2 NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中不同形態(tài)氮、硫物質(zhì)間的相互作用

2.1 競(jìng)爭(zhēng)作用

在NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中，NRB和SRB由于生長(zhǎng)環(huán)境相似，可以在同一厭氧環(huán)境中共存。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限時(shí)，二者之間會(huì)發(fā)生激烈的競(jìng)爭(zhēng)［20］。研究表明，在與SRB的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中，NRB通常會(huì)占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從而優(yōu)先利用電子供體［21］。當(dāng)NRB和SRB以乙酸鹽為基質(zhì)時(shí)，相應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)常數(shù)見表3［22］。由表3可見：NRB的米氏常數(shù)（Km）值更低，這表明NRB對(duì)乙酸鹽的親和力高于SRB；從熱力學(xué)角度看，反硝化反應(yīng)的吉布斯自由能（ΔG）值更低，表明NO3-還原釋放的能量高于SO42-還原釋放的能量，所以NO3-還原反應(yīng)更容易發(fā)生。此外，SRB所要求的氧化還原電位（ORP）（-100 mV）比NRB低（+400 mV），所以NO3-還原反應(yīng)優(yōu)先于SO42-還原反應(yīng)發(fā)生［21］。當(dāng)NO3-濃度較高時(shí)，NRB會(huì)通過(guò)基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)作用影響SO42-還原。但是，由于SRB的最大比基質(zhì)降解速率（Vmax）高于NRB，因此能有效地轉(zhuǎn)換基質(zhì)，從而保持物質(zhì)代謝平衡。所以，當(dāng)基質(zhì)充足時(shí)，NRB對(duì)SRB之間的基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)作用并不明顯。

表3 NRB和SRB的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)常數(shù)

基于NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)作用，很多學(xué)者通過(guò)外加NO3-來(lái)控制SO42-還原產(chǎn)H2S和S2-。DAVIDOVA等［23］在研究NO3-對(duì)油田生產(chǎn)廢水中微生物作用過(guò)程的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，向Oklahoma和Alberta油田生產(chǎn)廢水中分別加入5 mmol/L和10 mmol/L的 NO3-可完全抑制S2-的產(chǎn)生，且NRB數(shù)量增加。YANG等［22］分別將Fe3+和NO3-加入到4個(gè)生物反應(yīng)器中，考察它們對(duì)H2S控制的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在反應(yīng)器中添加NO3-后，異養(yǎng)硝酸鹽還原菌（hNRB）陶厄氏菌（Thauerasp.）在與SRB競(jìng)爭(zhēng)電子供體時(shí)占據(jù)優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勢(shì)菌，抑制了硫化物的產(chǎn)生。

2.2 抑制作用

2.2.1 NO3-抑制SO42-還原

NRB除了與SRB競(jìng)爭(zhēng)電子供體外，NO3-的加入還會(huì)抑制SRB的活性，其可能的原因有：

1）NO3-直接抑制SRB生長(zhǎng)。NO3-通過(guò)增大細(xì)胞滲透壓和影響細(xì)胞代謝對(duì)SRB產(chǎn)生負(fù)面影響，從而直接抑制SRB的活性。HE等［24］研究發(fā)現(xiàn)：加入NO3-會(huì)增大細(xì)胞滲透壓，并影響甲基/S-腺苷甲硫氨酸（SAM）代謝和能量代謝等多個(gè)代謝途徑，從而直接抑制變形桿菌（D. vulgaris）的生長(zhǎng)；此外，加入NO3-后，丙酮酸分解代謝所產(chǎn)生的關(guān)鍵中間體的相關(guān)功能基因，如丙酮酸甲酸裂解酶（DVU2824）及其激活酶（DVU2825）的豐度明顯增加，但NO3-抑制作用和變形桿菌能量代謝方式之間的關(guān)系尚不明確。

2）氧化還原電位的變化。在NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中，NO3-被用作氧氣的替代電子受體，NO3-濃度升高降低了溶解氧（DO）消耗，從而引發(fā)了DO的增加和ORP的升高［25］。SRB和NRB所要求的ORP不同，當(dāng)系統(tǒng)ORP高于-100 mV時(shí)，SO42-還原會(huì)受抑制從而減少H2S產(chǎn)生［26］。ALLEN［27］研究發(fā)現(xiàn)，投加質(zhì)量濃度為1.0 g/L 的NO3-至下水道污泥中，可以阻止S2-產(chǎn)生，并且認(rèn)為加入NO3-后，系統(tǒng)的ORP得到提高，從而抑制了SRB的活性。

3）系統(tǒng)內(nèi)部厭氧循環(huán)。NO3-作為NO3-還原硫離子氧化細(xì)菌（NR-SOB）的電子受體，可以將S2-氧化為SO42-。生成的SO42-又可以作為電子受體，還原為S2-后完成硫的循環(huán)。系統(tǒng)內(nèi)部的厭氧循環(huán)也是NO3-抑制SO42-還原的原因，研究表明，NRSOB可通過(guò)生成NO2-或提高系統(tǒng)的ORP來(lái)抑制SO42-還原，同時(shí)S2-經(jīng)NR-SOB重新氧化為SO42-也不利于含硫物質(zhì)的徹底去除。NEMATI等［28］用分離的純NR-SOB屬的脫氮硫桿菌（Thiomicrospirasp.CVO）研究了NO3-抑制SO42-還原產(chǎn)H2S的機(jī)理，結(jié)果表明：可能是Thiomicrospirasp. CVO菌氧化S2-后提升了系統(tǒng)的ORP，從而對(duì)SO42-還原產(chǎn)生抑制作用。HAVEMAN等［29］向純培養(yǎng)的SRB屬的脫硫弧菌（Desulfovibrio）中加入脫氮硫桿菌后，SO42-還原受到了抑制，并且認(rèn)為這種抑制作用主要是由NR-SOB還原NO3-產(chǎn)生的NO2-而引起的。LIU等［30］在研究添加NO3-對(duì)下水道沉積物中SO42-還原菌活性的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)，NO3-的加入刺激了硫自養(yǎng)反硝化菌的生長(zhǎng)和繁殖，系統(tǒng)內(nèi)部的厭氧循環(huán)導(dǎo)致S2-濃度降低。

4）中間產(chǎn)物NO2-、NO和N2O的抑制作用。NO3-加入后由于反硝化作用形成NO2-、NO和N2O等物質(zhì)，這些中間產(chǎn)物也可能對(duì)SO42-還原產(chǎn)生抑制。NO2-是反硝化過(guò)程中最常見的中間產(chǎn)物，NO2-對(duì)SRB的抑制作用在于：NO2-抑制了SO42-還原為S2-過(guò)程中微生物酶的活性。有學(xué)者認(rèn)為發(fā)生抑制作用的主要有毒物質(zhì)是亞硝酸，細(xì)胞外的亞硝酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)作為解聯(lián)劑釋放氫離子，細(xì)胞內(nèi)質(zhì)子直接影響三磷酸腺苷（ATP）合成所需的跨膜pH梯度，從而起到抑制作用［31］；也可能是NO2-在酸性條件下生成游離亞硝酸，游離亞硝酸可使微生物失活，從而抑制SO42-還原。REINSEL等［32］在研究用NO3-、NO2-和戊二醛控制SO42-還原時(shí)發(fā)現(xiàn)，加入0.36 mmol/L的NO3-不能抑制SRB活性，而加入0.51mmol/L的NO3-后能產(chǎn)生 0.51～0.71 mmol/L的NO2-，從而有效抑制了SRB的活性。VESHAREH等［33］通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)值模型比較了NO3-、NO2-和高氯酸鹽在抑制海上油藏中S2-產(chǎn)生方面的作用，結(jié)果表明：NO2-對(duì)S2-積累的抑制作用最強(qiáng)，注入1 mmol/L的NO2-可減少92%的石油酸化。NO由于含有一個(gè)活化態(tài)的未成對(duì)電子，所以對(duì)許多細(xì)菌都有非專性的毒性抑制；N2O可與生物酶內(nèi)的過(guò)渡金屬形成復(fù)合鍵從而改變酶活性，進(jìn)而抑制SRB的代謝［34］。

綜上，NO3-抑制SO42-還原的不同機(jī)理之間緊密聯(lián)系，且存在著連鎖反應(yīng)。如提高NO3-的濃度可能會(huì)直接抑制SRB的活性，且NO3-可以成為氧氣的替代電子受體，提高系統(tǒng)的DO，進(jìn)而使系統(tǒng)ORP提高，抑制SO42-還原。同時(shí)，反硝化反應(yīng)的副產(chǎn)物NO2-、NO、N2O會(huì)抑制SO42-還原。而NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中伴隨的硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)同樣會(huì)通過(guò)生成NO2-或提高系統(tǒng)ORP來(lái)抑制SO42-還原。因此，關(guān)于NO3-抑制SO42-還原的機(jī)理還需要深入研究。

2.2.2 硫化物抑制

S2-可能對(duì)NRB和SRB均有毒性，從而對(duì)NO3-還原和SO42-還原過(guò)程均有抑制作用［35］。關(guān)于S2-的抑制機(jī)理目前爭(zhēng)議較多。一種觀點(diǎn)認(rèn)為H2S能擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)使蛋白質(zhì)失去活性進(jìn)而產(chǎn)生抑制；另一些研究認(rèn)為S2-的抑制效果與總硫化物或非離子態(tài)硫化物的濃度相關(guān)［36］。XU等［37］在反硝化脫硫工藝（DSR）條件下，同時(shí)去除S2-、NO3-和醋酸鹽，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)S2-質(zhì)量濃度達(dá)到718～1 485 mg/L時(shí)，對(duì)NO3-還原產(chǎn)生了抑制作用，同時(shí)，反硝化速率和醋酸氧化速率急劇降低，表明高濃度的S2-對(duì)自養(yǎng)和異養(yǎng)NRB均有毒性。OTWELL等［38］采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)手段分析發(fā)現(xiàn)了S2-和半胱氨酸介導(dǎo)的抑制NRB生長(zhǎng)代謝的機(jī)制：S2-和半胱氨酸通過(guò)破壞分支鏈氨基酸（BCAA）的生物合成、特定碳源的利用和輔助因子代謝等過(guò)程來(lái)抑制NRB的生長(zhǎng)代謝。這進(jìn)一步揭示了S2-抑制NO3-還原的機(jī)制。

2.3 協(xié)同作用

NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中，除競(jìng)爭(zhēng)作用和抑制作用外，還能互相利用代謝產(chǎn)物從而形成協(xié)同或共生體系。一方面，SO42-還原產(chǎn)物可在硫自養(yǎng)反硝化菌的作用下作為NO3-還原的電子供體，研究表明，S2-、單質(zhì)S、S2O32-均可以作為電子供體［39］，反應(yīng)式見式（1）～（3）。

另一方面，S2-驅(qū)動(dòng)的DNRA也是氮、硫之間進(jìn)行協(xié)同作用的方式之一，S2-可作為DNRA的電子供體，其反應(yīng)見式（4）。目前已在水體和沉積物中觀察到高濃度S2-與DNRA的耦合［40-41］。

此外，NO3-還原的產(chǎn)物可在SO42-驅(qū)動(dòng)下發(fā)生SRAO，從而使NO3-還原和SO42-還原產(chǎn)生協(xié)同作用。SRAO過(guò)程中，NH4+和SO42-反應(yīng)生成N2和低價(jià)態(tài)的硫化合物，實(shí)現(xiàn)了高效、低能同步脫氮除硫的目的，因此受到了眾多學(xué)者的關(guān)注。具體來(lái)說(shuō)，SRAO的反應(yīng)過(guò)程分為3個(gè)階段：首先，SO42-與NH4+反應(yīng)生成S2-和NO2-；然后，S2-與NO2-發(fā)生硫自養(yǎng)反硝化反應(yīng)生成單質(zhì)S和N2；最后，剩余的NH4+和NO2-進(jìn)行Anammox反應(yīng)，見式（5）～（7）［15］。

隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)SRAO在有機(jī)碳源或無(wú)機(jī)碳源的條件下均可發(fā)生，并推理出多種SRAO反應(yīng)過(guò)程［42］。這些研究加深了對(duì)氮、硫協(xié)同作用的認(rèn)識(shí)，有助于開發(fā)出更多同步脫氮除硫新工藝，如硫自養(yǎng)反硝化工藝，該工藝無(wú)需外加有機(jī)碳源、有機(jī)殘留物少、污泥產(chǎn)量少、處理成本低［43］，已成為了廢水脫氮除硫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文綜述了NO3-/SO42-的同步還原過(guò)程，總結(jié)了該過(guò)程中不同形態(tài)氮、硫物質(zhì)間的相互作用機(jī)理。與化學(xué)還原法相比，生物還原法由于成本低廉、效率高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。利用NO3-/SO42-同步還原過(guò)程中氮、硫元素之間的競(jìng)爭(zhēng)和抑制作用，人們已經(jīng)開發(fā)出諸如控制油田酸化、控制排水管道H2S、N2O釋放等技術(shù)；利用氮、硫循環(huán)之間的協(xié)同作用，硫自養(yǎng)反硝化、SRAO等同步脫氮除硫工藝得到了開發(fā)與應(yīng)用。作為水體和沉積物中的主要污染物和重要生源要素，氮、硫元素的循環(huán)作用機(jī)理仍需進(jìn)一步探討，因此，今后的研究應(yīng)著重于以下方面。

a）探究NO3-/SO42-發(fā)生同步化學(xué)還原的可能性，研究在化學(xué)還原條件和生物還原條件共存情況下NO3-/SO42-的還原路徑，以及化學(xué)還原和生物還原對(duì)NO3-/SO42-同步還原的貢獻(xiàn)及影響。

b）進(jìn)一步剖析NO3-抑制SO42-還原的過(guò)程，明確各抑制過(guò)程的機(jī)理及可能產(chǎn)生的相互作用，從而為控制油田酸化、排水管道H2S釋放等新技術(shù)的研究提供理論依據(jù)。

c）深入研究硫自養(yǎng)反硝化、硫驅(qū)動(dòng)的DNRA和SRAO等同步脫氮除硫工藝及耦合關(guān)系，不斷優(yōu)化工藝運(yùn)行條件，為工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。