高浓度的硝酸盐会导致人体面临严重的健康风险。而限制天然水体中微生物脱氮效率低下的因素主要是水中总有机碳不足,因此低碳氮比水体脱氮一直以来是水处理领域的难点问题。比起好氧反硝化细菌,真菌由于其孢子可在恶劣环境下萌发、具有厚实的细胞壁能在酸性或碱性环境存活等优势,可作为低碳氮比水体微生物脱氮的新选择。然而目前大多数研究主要集中在好氧反硝化细菌脱氮方面,鲜有对好氧反硝化真菌脱氮的报道。因此本研究以中国南北方6座水源水库为研究对象,通过高通量测序技术探究了南北水库真菌种群的差异性及其与水质的耦合关系。随后分离鉴定了好氧反硝化真菌,分析了好氧反硝化真菌的脱氮特性,明确了其最优脱氮条件,成功将好氧反硝化真菌应用到景观原水的脱氮实验中。最后对筛分出的两株脱氮效果不佳的好氧反硝化真菌利用共培养的方式对其进行脱氮强化,分析了其共培养方式下的脱氮特性,探讨了真菌共培养的脱氮机制,最后将其应用到水库原水的脱氮实验中。研究的主要结论包括:1.以南北方6座水源水库为研究对象,采用原位监测、纯培养计数和高通量测序技术,探究了南北方水库水质参数、真菌数量及真菌种群结构的地理差异特征。研究结果表明:(1)水库水质理化参数呈显著南北差异。北方水库平均溶解氧浓度为南方水库的1.2倍,南方水库平均总氮浓度为北方水库的2.08倍。(2)真菌数量存在南北差异。真菌数量在地理分布上呈现出南方高于北方,其中南方石岩水库数量最高(4.3×10~2 CFU/L),北方金盆水库最低(1.4×10~2 CFU/L),两者相差3倍。(3)南北水库真菌群落结构呈现明显南北差异。高通量测序分析真菌种群演替结果表明,南方水库真菌丰度明显高LGK-974于北方。囊担菌属(Cystobasidium sp.)和顶孢霉属(Acremonium sp.)分别在北方水库(50.34%)和南方水库(39.18%)占据主导地位。(4)随机森林模型结果表明,Cryptococcus saitoi和Exophiala xenobiotica是北方水库和南方水库真菌群落内的潜在关键物种。通过关联性矩阵热图分析真菌群落与水质参数之间的相关性,结果表明水温和总有机碳是影响南北方真菌种群结构演替的关键因素。该研究结果将为水源水库中真菌种群结构的地理差异和驱动因素提供科学依据。2.从不同水源水库水样中分离出三株好氧反硝化真菌,运用ITS真菌鉴定技术鉴定出绿木霉(Trichoderma viridans)、巴西青霉(Penicillium brasiliensis)和腐皮镰刀霉(Fusarium solani),对其脱氮除碳性能、最优条件及其原水应用进行探究,结果表明:(1)三株菌对硝酸盐的去除率分别为:89.93%、89.20%和87.76%,对总有机碳的去除率均高于90%。(2)氮平衡分析结果表明,三株真菌可以将初始氮的53.10%、52.26%和53.77%转化为气态氮。(3)单因素实验结果表明,三株真菌的最优脱氮条件为:C/N=15、转速=160 rpm、温度为30℃、碳源为醋酸钠。(4)添加可降解塑料后,三株真菌的硝酸盐去除率分别提升了1.4、1.68和1.46倍。(5)傅立叶红外光谱、X射线衍射仪和有机元素分析仪结果表明,木霉属、青霉属和镰刀菌属可以分泌相关的水解酶来破坏可降解塑料的酯键从而作为碳源利用。(6)三株真菌对湖水的总氮去除率均大于80%且可去除水中的腐殖质等有机物。本研究结果将为好氧反硝化真菌处理低碳氮比原水的应用提供科学依据。3.为了探究好氧反硝化真菌共培养的强化脱氮作用,本研究对两株硝酸盐去除率小于50%的好氧反硝化真菌黑曲霉H1(Aspergillus niger)和非洲哈茨木霉C1(Trichoderma afroharzianum)进行共培养,同时结合电子传递活性、胞内ATP及反硝化酶活性来阐述真菌共培养脱氮机制,最后将真菌共培养用于水库水体脱氮。结果表明:(1)好氧反硝化真菌共培养提升了硝酸盐的去除率(69.71%)。(2)氮平衡分析结Alisertib配制果表明:共培养菌株可以将初始氮的33%转化为气态氮。(3)单因素实验表明,好氧反硝化真菌共培养对于低C/N水体脱氮的最优条件为C/N=5,温度30℃,接种比为3:1。(4)电子传递活性、胞内ATP及反硝化酶活性结果表明,真菌共培养脱氮能显著提升电子转移、胞内ATP浓度以及亚硝酸还原酶活性。(5)真菌共培养对水库原水的总氮去除率接近70%且可去除水中富里酸等有机物。本研究结果将为好氧反硝化真菌共培养原Plasma biochemical indicators位脱氮的实际应用提供参考。