人类的工业活动和海水资源的利用,导致了大量含盐污水的产生。每年产生的含盐污水量约占全球污水总量的5%,这类污水中富含有机物、氮、磷等营养物质,其中的高盐分会严重影响常规污水处理方法的效果,不仅为工业含盐污水达标排放带来困难,也容易造成水体的富营养化,威胁生态系统安全。因此,采用有效的手段来去除含盐污水中污染物,成为目前水处理研究领域关注的热点之一,既是突破工业可持续发展瓶颈问题必须面对的挑战,也是缓解含盐污水排放所造成的生态系统恶化亟待解决的难题。生物法除氮是污水处理研究中的重点,也是降低污水排放对生态环境影响的关键。然而,含盐污水中的高盐分严重抑制现有的生物除氮代谢途径,基于硝化-反硝化途径的活性污泥法,在含盐污水处理过程中不可避免的积累中间产物,其他氮代谢途径也存在环境条件敏感、代谢途径不明确、反应复杂难调控等问题。因此,寻找含盐污水氮转化的替代途径是解决盐分对氮代谢抑制的关键。氨氮同化是氨氮在谷氨酸脱氢酶（GDH）谷氨酰胺合成酶-谷氨酸合成酶（GS-GOGAT）的催化下,与酮戊二酸结合,后续参与三羧酸循环的一条途径。这一氮代谢过程是在生物地球化学和海洋环境氮循环通量占比最大的途径,可以实现污水的氮回收,可能是实现含盐污水生物除氮的一条有效替代途径。虽然氨氮同化途径在细胞和基因层面已有较为全面的研究,但这一氮代谢途径在含盐污水中的作用尚未被重视,因此,构建一个以氨氮同化途径实现含盐污水生物除氮的环境微生物组,并探究其在波动的环境条件下的稳定性,是验证氨氮同化途径应用可行性的关键。针对上述问题,本文筛选分离出了一株同时具有生物膜形成能力和氨氮同化能力的海洋细菌,构建了具有稳定氨氮同化功能的微生物组。首先,利用基因组测序分析、15N同位素示踪等方法,验证了该功能菌株的氮代谢路径,并测定初始浓度、碳氮比、盐度等不同影响因素对该菌株氮、磷去除性能的影响;其次,依照合成微生物组的设计理念,以该菌株作为功能微生物,与环境微生物相互作用,发展出了具有高效氮去除回收能力和细菌多样性的氨氮同化微生物组,通过研究该微生物组对含盐污水中基础污染物的长期运行去除效果及污泥性能的变化,证实了利用氨氮同化途径进行含盐污水处理的可行性,并利用氮批次实验、15N同位素示踪、氮代谢功能基因丰度分析等方法,确定了氨氮同化路径在微生物组氮代谢中的主导作用,为解决含盐污水氮转化困难的问题提供了替代策略;最后,探究了碳氮比对于氨氮同化微生物组处理效能的优化,并研究了高盐度和低盐度对于氨氮同化微生物组氮代谢功能稳定性的调控,明确了影响氨氮同化微生物组氮代谢路径稳定性的关键因素。本文取得的主要研究成果如下:（1）采样、分离、筛选、鉴定出了一株具有生物膜形成能力的海洋细菌,该功能菌株主要通过同化的方式利用氨氮,可在好氧条件下,利用氨氮、亚硝氮和尿素等多种氮源,但对硝氮不具备代谢能力。该功能菌株在以氨氮为单一氮源时,将氨氮转化进入生物质,过程中不产生亚硝氮和硝氮等中间产物的积累,也不产生N2O、N2等含氮气体。功能菌株对相对较低的初始氨氮浓度（25 mg/L和50 mg/L）和相对较低的盐度（1-3%）下对氨氮具有较高的去除效果;氨氮同化过程伴随着碳源的利用,碳氮比为25时,菌株有最优的氮、磷去除效果。（2）依照“自下而上”的合成微生物组设计理念,利用功能菌株与环境微生物自组装,构建出了一个以氨氮同化途径实现生物除氮的微生物组。该氨氮同化微生物组可以高效稳定去除含盐污水中的COD、NH4+-N、TN、TP,平均去除效率分别达到88.4%、82.6%、98.7%、84.5%,且未观测到亚硝氮和硝氮的产生和积累。该微生物组对氨氮的转化和利用不受硝化抑制剂的影响,可将氨氮转化为生物质中的氮,不产生N2O、N2等气态氮损失;同时,该微生物组中的氨氮同化基因glnA平均丰度为3.91×105 copies/ng DNA,比硝化微生物组高出1.8倍,硝化功能基因amoA和nxrA丰度平均值远低于硝化微生物组,证实了在氨氮同化微生物组中,氨氮通过同化途径被去除和回收,且在构建和运行期间保持了氨氮同化功能的稳定。氨氮同化微生物组富集了具有相似氨氮同化功能的异养细菌,发展出了具有多样性的微生物群落。（3）碳氮比（10、20、25、30）对于氨氮同化微生物组氮磷去除效能的优化结果表明,碳氮比的升高显著提升了氮、磷的去除效率。在生物量充足的情况下,当碳氮比不低于25时,氨氮去除率大于86%,磷去除率大于73%。碳氮比不影响氮转化路径,在相对较低的碳氮比下,微生物组中的氮代谢途径仍以氨氮同化为主。氮代谢功能基因丰度结果表明,微生物组中的氨氮同化基因glnA丰度显著高于硝化功能基因amoA和nxrA丰度。同时,碳氮比的变化也不显著改变细菌群落结构,但在不同碳负荷下富集了具有不同偏好性的异养微生物。（4）氨氮同化微生物组在高盐度（3-7%）污水中的运行效果表明,过高的盐度显著影响脱氮除磷效率,且对微生物组的氨氮转化效率影响更明显,但高盐度并不影响氨氮转化的途径。在盐度分别为3%和7%的氨氮同化微生物组中,氨氮去除效率从60.8%下降为29.1%,磷去除效率从60.7%下降到33.4%。在盐度3-7%的各系统中,亚硝氮和硝氮平均出水浓度低于3 mg/L,积累现象不明显。氨氮同化微生物组在盐度为3%时,表现出最高的比氨氮利用率（SAUR）为2.08 mg-N/（g MLSS h）,但在3-7%的各盐度下的氨氮同化微生物组中,均未观测到明显的气态氮损失,证实了氨氮同化途径在各盐度下保持了稳定。高盐度刺激了胞外聚合物（EPS）的产生,EPS浓度从盐度3%时的45.36 mg/g MLSS上升到盐度7%下的85.91 mg/g MLSS。盐度的升高也显著改变了氨氮同化微生物组细菌群落结构,并提升了与膜运输和碳代谢相关的功能基因相对丰度,氨氮同化功能基因glnA和gdhA的相对丰度较为稳定,证明了氨氮同化微生物组在高盐度下保持了氮转化功能的稳定。（5）盐度降低（3%下降至0.5%）既显著影响了氨氮同化微生物组的氮去除效能,也改变了氮转化路径。当盐度自3%下降至1.5%时,氨氮去除效率随盐度下降略有下降,但系统内未产生亚硝氮和硝氮积累现象,总氮与氨氮去除效果保持一致,氨氮同化途径是微生物组氮转化的主导代谢路径。盐度降至1%和0.5%后,系统中出现亚硝氮和硝氮积累的现象,总氮去除效率显著低于氨氮去除效率,硝化途径开始在微生物组的氮转化中起作用。当盐度恢复至3%后,微生物组的氮代谢逐步恢复至以氨氮同化途径为主。随着盐度降低,微生物组的污泥粒径增大、污泥沉降性下降,EPS产量随之下降。盐度降低也显著改变了微生物群落结构,当盐度降低至0.5%时,系统内检测出典型硝化微生物AOB,亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）。在1.5-3%的盐度下,氨氮同化基因丰度保持较高的水平,并显著高于硝化功能基因丰度;在0.5-1%的低盐度下,硝化功能基因丰度显著升高。短暂经历盐度降低后,微生物组的氨氮同化功能可以在高盐度下恢复,盐度是氨氮同化途径在微生物组中保持稳定的关键因素。综上所述,本文利用海洋细菌在盐环境中的适应性和高效代谢能力,创造性的提出了由功能菌株构建适盐环境微生物组的方法,成功构建了具有高效氮去除和回收能力的氨氮同化微生物组,不仅证实了氨氮同化途径在含盐污水处理中应用的可行性,也为含盐污水氮转化提供了替代策略。本研究中阐明了氨氮同化途径在含盐污水氮代谢中的重要作用,为盐环境中营养物质转化的调控提供了理论依据,以氨氮同化为代谢特征的微生物组,未来在含盐污水污染物去除、盐碱地营养转化和系统修复调控等领域的应用具有广阔的前景。