不同生境来源硝化细菌群对氨氮的去除性能

2022-02-20杜杭涛徐睿徐慧施文卿邓皓元何俊龙朱琳

环境工程技术学报 2022年1期

关键词：市售硝化生境

杜杭涛，徐睿，徐慧，施文卿,2，邓皓元，何俊龙，朱琳*

1.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室

2.中国科学院水生生物研究所

3.中国环境科学研究院

4.国家长江生态环境保护修复联合研究中心

5.中国科学院生态环境研究中心，环境水质学国家重点实验室

近年来，随着城市人口的急剧增长和工农业生产的快速发展，造成污染源和外排污染物数量剧增，不少受纳水体生态环境严重失衡[1]。氮作为水体中重要营养元素之一，当其含量超出一定水平后，则会引起水体富营养化，导致蓝藻水华和赤潮现象频发，对水生生物生存与人类健康构成巨大威胁。因此，如何高效脱氮成为了环境学科领域的研究重点[2-3]。在当前众多脱氮技术中，微生物脱氮因效率高、费用低、安全性好等特点被广泛运用于污水脱氮处理[4-5]。

微生物脱氮是利用硝化作用将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮，最后由反硝化作用将硝态氮还原成氮气从水体逸出的过程，从而达到从污水中脱去超标氮素的目的[6]。氮在污水中主要以氨氮、有机氮以及少量的亚硝态氮和硝态氮等形态存在。由于有机氮可被枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌、腐败梭菌、变形杆菌等多种异养型细菌转化为氨氮（氨化作用），且转化效率很高，硝化过程则成为了微生物脱氮的关键，制约着后续反硝化过程的进行。因此，如何筛选高效硝化细菌是污水脱氮的关键。

硝化细菌是生物脱氨氮过程的主要功能菌群，可分为2 类：一类是将氨氮转化为亚硝态氮的氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）；另一类为将亚硝态氮转化为硝态氮的硝化细菌（nitriteoxidizing bacteria,NOB）[7-8]。目前，国内外众多学者已对硝化细菌开展了大量的相关研究，但这些研究主要集中在硝化细菌脱氨氮效率及其影响因素等方面[9-14]，而有关从何种生境筛选硝化细菌尚不清楚。笔者比较了沉积物、土壤自然环境和市售人为环境3 种生境硝化细菌，并利用分子生物学方法对各种群结构进行深入分析，以期为微生物脱氮工艺中硝化细菌菌种筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 硝化细菌富集

沉积物和土壤生境硝化细菌分别采集于云南省昆明市船房河沉积物和某菜地土壤，市售生境硝化细菌为天津日野南洋水族厂生产的硝化细菌菌液。富集培养液为人工配制，具体成分见文献[15]。富集装置为4 L 塑料桶，加入适量培养液后，用电磁式空气压缩机曝气使水体DO 浓度大于2 mg/L。富集过程中，每2 d 换水1 次，每次换水前，先沉淀2 h，用虹吸法吸去上层水体，再加入等量的培养液。富集过程中温度维持在（22±1）℃，pH 维持在8.0±0.2。

1.2 不同生境硝化细菌硝化速率

硝化速率测定在1 000 mL 锥形瓶中进行。为了利于硝化细菌附着，在每个锥形瓶中放置200 g 沸石。考虑到沸石对氨氮具有吸附性，本试验硝化速率是通过测定反应器中硝酸氮浓度升高速率来实现的。硝酸氮浓度采用紫外分光光度法测定[16]。试验前，为使得各反应系统稳定，加入沸石和等体积硝化细菌富集菌液后，在温度为（22±1）℃，pH 为8.0±0.2条件下，用25 mg/L 氨氮浓度的人工配制污水曝气培养，监测各反应器中的硝化速率，直至反应器的硝化速率稳定（约2～4 周）。每个生境类型硝化细菌设置3 个平行反应器。

1.2.1人工配制污水硝化速率

分别向各反应器中加入1 000 mL 25 mg/L 氨氮浓度的人工配制污水，在温度为（22±1）℃、pH 为8.0±0.2、连续曝气条件下培养，测定各反应器的硝化速率。

1.2.2生活污水硝化速率

实际生活污水取自昆明市兰花沟河。将污水加入反应器前，过滤掉悬浮物杂质。取1 000 mL 预处理后的污水，分别加入各反应器中，用NaOH 溶液调pH 至8.0±0.2，在温度（22±1）℃下曝气运行，测定各反应器的硝化速率。

1.3 硝化细菌对不同环境因子的适应性

为了分析硝化细菌适应性，设置了各环境因子极端值。虽然在实际污水脱氮处理时这些极端条件不常见，但对于确定硝化细菌的各环境因子适应范围，分析硝化细菌种群与功能差异性具有重要意义。

为研究硝化细菌对氨氮初始浓度的适应性，配制了氨氮初始浓度分别为5、50、100、150、200、250、300 mg/L 一系列人工污水。在温度为20 ℃，pH为8.0，连续曝气条件下，测定各反应器硝化速率。

为研究硝化细菌对温度的适应性，将各反应器置于大容器全温振荡器（不使用振荡功能）中，加入氨氮初始浓度为25 mg/L 人工配制污水，用导气管连接气泵对各反应器连续曝气，调节pH 为8.0，测定5、10、20、30、40 ℃下各反应器的硝化速率。

为研究硝化细菌对pH 的适应性，在温度为20 ℃，连续曝气的条件下，用NaOH 调节反应器pH，测定各反应器在pH 为5.0、6.0、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、10.0、11.0 的硝化速率。

为研究硝化细菌对盐度的适应性，在25 mg/L氨氮浓度的人工配制污水中加入NaCl，配制成盐度梯度为0、5、10、15、20、25 g/L 的污水，在温度为20 ℃，pH 为8.0 条件下，对各反应器连续曝气，测定各反应器在各盐度梯度下的硝化速率。

1.4 硝化细菌分子生物学分析

硝化细菌丰度采用MPN-PCR 计数法。从各反应器中取适量菌液，用Power Soil DNA Isolation Kit（MO BIO Laboratories,Inc.，Carlsbad，CA，美国）提取DNA，取定量DNA 进行梯度稀释（1:10），然后对各梯度DNA 进行PCR 扩增（3 个重复），记录各梯度下扩增条带数目，由三管最大或然数表计算AOB、硝化杆菌(Nitrobacter)和硝化螺旋菌(Nitrospira)生物量。

利用引物amoA-1F 和amoA-2R 对amoA目的基因进行扩增，利用Gel Extraction Kit（Omega，美国）回收，连接到PEGMT-easy T 载体上后，转化到Trans 5α 感受态细胞里，在Amp+LB 琼脂平板培养基上培养，形成单菌落，挑选适量圆形白色菌落在500 µL Amp+LB 培养基里培养，委托中国科学院水生生物研究所分析测试中心测序，对测序结果进行系统发育分析。

由于Nitrobacter和Nitrospira是各生境主要的NOB 菌群[17-18]，因此只对这2 个属进行16S rRNA基因序列分析。Nitrobacter和Nitrospira的16S rRNA基因序列测定过程，除引物与AOB 的amoA基因测序不同外，其余步骤均相同。Nitrobacter和Nitrospira所使用的引物分别为FGPS 1 269/FGPS 872 和 NSR 113f/NSR 1264r。将测得的16S rRNA 基因序列分别进行基因型分析。

2 结果与讨论

2.1 不同生境来源硝化细菌硝化速率差异

不同生境来源硝化细菌处理人工配制污水和实际生活污水时的硝化速率如图1 所示。从图1 可以看出，沉积物生境硝化细菌在处理人工配制污水和实际生活污水过程中，均表现出较高的效率，其硝化速率明显高于土壤和市售生境。在处理人工配制污水时，沉积物生境硝化细菌的硝化速率达1.02 mg/(L·h)，而土壤和市售生境硝化细菌的硝化速率仅为0.36 和0.56 mg/(L·h)；在处理实际生活污水时，沉积物生境硝化细菌硝化速率为0.55 mg/(L·h)，同样显著高于土壤和市售生境的0.18 和0.14 mg/(L·h)。不仅如此，与处理人工配制污水相比，3 种生境硝化细菌处理实际生活污水的硝化速率均有不同程度的下降。市售生境硝化细菌的硝化速率从0.56 mg/(L·h)降至0.16 mg/(L·h)，降幅最大，达到71.4%；土壤生境硝化细菌次之，硝化速率从0.36 mg/(L·h)降至0.18 mg/(L·h)，降幅为50%；沉积物生境硝化细菌降幅最小，硝化速率从1.02 mg/(L·h)降至0.55 mg/(L·h)，降幅为46.1%。这表明，硝化细菌的活性易受外界环境条件的影响，污水水质的变化则会导致硝化速率的改变；并且，不同生境中的硝化细菌对环境条件的适应性不同，沉积物生境硝化细菌对环境的适应性最高，硝化速率随环境条件的改变波动较小，土壤生境次之，市售生境适应性最低，硝化速率变化较大。这可能与它们的生存环境有关，沉积物生境受上覆水水质频繁波动的影响变化较大，土壤生境较为稳定，而市售生境在人为调控作用下最为稳定。在这些不同生境条件的长期影响下，沉积物生境硝化细菌群落结构组成及其对环境的适应性要高于土壤和市售生境。

图1 不同生境来源硝化细菌硝化速率差异性Fig.1 Differences in nitrification rates of nitrifying bacteria from different habitats

2.2 不同生境来源硝化细菌对环境因子适应性差异

2.2.1氨氮初始浓度

不同生境来源硝化细菌硝化速率对氨氮初始浓度的响应见图2。从图2 可以看出，沉积物和土壤生境硝化细菌的硝化速率随氨氮初始浓度的升高变化趋势相似，均呈先上升后下降的趋势。主要原因是：氨氮作为硝化反应的底物，当其浓度升高时，促进硝化反应的进行，硝化速率随之增大；当氨氮浓度超过一定水平后，游离氨浓度上升，对硝化细菌有一定的毒害作用，硝化细菌活性受到抑制，硝化速率随之降低[19-21]。相比之下，市售生境硝化细菌的硝化速率随氨氮初始浓度升高逐渐下降，表明稍高的氨氮初始浓度就会对市售硝化细菌活性产生抑制作用，该类硝化细菌对氨氮耐受力较差。沉积物生境硝化细菌耐受氨氮初始浓度的阈值为200 mg/L，低于此阈值时，硝化速率随氨氮初始浓度增加快速上升，氨氮初始浓度每升高50 mg/L，硝化速率增加约0.15 mg/(L·h)；当超过此阈值，硝化速率快速下降。土壤生境硝化细菌耐受氨氮初始浓度的阈值为150 mg/L，并且低于此阈值时，硝化速率随氨氮初始浓度增加的变化趋势不如沉积物生境明显。这表明，沉积物生境硝化细菌耐受氨氮的能力高于土壤生境。

图2 不同生境来源硝化细菌硝化速率对氨氮初始浓度的响应Fig.2 Nitrification rate response of denitrifying bacteria from different habitats to initial ammonium concentrations

2.2.2环境温度

温度对硝化细菌活性及其生长繁殖均有较大影响。大量研究表明，硝化细菌的适宜生长温度为15～35 ℃，当温度低于10 ℃时，硝化作用会受到抑制；高于20 ℃时，硝化细菌的活性较高，但超过38 ℃后硝化作用将会消失[22-23]。3 种生境来源硝化细菌的活性随温度升高的变化趋势大体相同（图3）。温度低于10 ℃时，硝化速率较低；随着温度的上升，硝化速率逐渐增加；当温度升高至30 ℃左右时，硝化速率最高；当温度超过30 ℃后，硝化速率急剧下降。原因是硝化细菌的生物膜结构、蛋白质和核酸等活性容易受温度的影响，主要体现在2 个方面：1）随着环境温度升高，硝化细菌体内酶活性增强，促使体内生化反应加快，硝化活性提高；2）当环境温度超过一定范围时，细胞中蛋白质、核酸等物质将受到不可逆转的破坏，硝化细菌活性急剧下降，甚至出现菌体死亡现象[24]。然而，3 种生境硝化细菌的硝化速率随温度的变化幅度存在明显差异，沉积物生境硝化细菌的变化幅度明显高于土壤和市售生境。如当温度从10 ℃升至20 ℃时，沉积物、土壤和市售生境硝化细菌的硝化速率增加幅度分别为0.70、0.24、0.34 mg/（L·h）；当温度从20 ℃升至30 ℃时，硝化速率增加幅度分别为1.33、0.47、0.02 mg/（L·h）。这主要是由硝化细菌生物量与种群组成的差异造成的。

图3 不同生境来源硝化细菌硝化速率对环境温度的响应Fig.3 Nitrification rate response of denitrifying bacteria from different habitats to temperature

2.2.3环境pH

适宜硝化作用的pH 为7.0～8.0，而适宜AOB和NOB 生长的pH 分别为6.0～7.5 和7.0～8.5[25-26]。当pH＞8.0 时，AOB 的生长受到抑制，硝化活性降低，硝化作用进行缓慢；当pH＜7.0 时，NOB 生长缓慢，硝化作用受到影响；pH 过高（＞ 9.0）或过低（＜6.0），硝化作用则会变得十分微弱[27]。不同生境硝化细菌活性随pH 变化趋势相似，即pH 为7.0～8.0 时，3 种生境硝化细菌均表现出较高活性；当pH＜7.0 和pH＞8.0 时，硝化细菌活性受到抑制而降低（图4）。pH 对硝化作用的影响主要通过以下3 种途径实现：1）硝化细菌的活化与钝化[28]。H+和OH-离子与硝化反应所涉及酶的可逆性结合，导致酶的失活与活化，从而引起硝化细菌活性的改变。2）对无机碳源的影响[29]。可溶性碳酸盐作为硝化细菌的无机碳源，其含量高低容易受到pH 的影响。当pH 较低时，可溶性碳酸盐转化为CO2而逸出；当pH 较高时，可溶性碳酸盐则转化为难溶性碳酸盐，很难被硝化细菌吸收利用。3）游离氨、亚硝酸[30]以及重金属[31-32]的抑制作用。能为硝化细菌提供能量的氨氮和亚硝态氮，当以离子态NH3和HNO2存在时，对硝化细菌活性产生抑制作用。离子态NH3和HNO2浓度受pH 的影响较大。当pH 较低时，HNO2浓度较高；当pH 较高时，NH3浓度较高。因此，pH 过高或过低均会对硝化细菌产生抑制作用。

图4 不同生境来源硝化细菌硝化速率对环境pH 的响应Fig.4 Nitrification rate response of denitrifying bacteria from different habitats to pH

虽然不同生境硝化细菌活性随pH 变化趋势相似，但在适宜的pH 范围内，各生境硝化细菌的硝化速率存在明显差异（图4）。pH 为7.0～8.0 时，沉积物生境硝化细菌硝化速率明显高于土壤和市售生境，且与2.1 节的研究结果一致。另外，沉积物生境硝化细菌的硝化速率在pH 大于8.5 时开始快速下降；而土壤和市售生境硝化细菌在pH 为8.0 时，硝化活性就已经开始表现出受抑制现象。这说明了沉积物生境硝化细菌耐受pH 的能力要稍高于土壤和市售生境。

2.2.4环境盐度

当生活在淡水中的微生物受到含盐废水的冲击时，一般能通过调节自身的渗透压来保护细胞内的原生质。但盐度过高时，微生物体内的水分子则会大量渗透到体外，导致微生物自身细胞因发生质壁分离而死亡。因此，污水盐度的高低对微生物脱氮中硝化细菌的活性具有重要影响[33]。尽管各生境来源硝化细菌的活性均受盐度的抑制，但沉积物生境硝化细菌表现出较高的耐盐性（图5）。当盐度大于10 g/L 时，沉积物生境硝化细菌活性受到明显抑制，硝化速率大幅度下降，盐度为15 g/L 时硝化速率较盐度为10 g/L 下降约54%。而土壤和市售生境硝化细菌的活性在盐度大于5 g/L 时就已经开始受到明显抑制，当盐度升至10 g/L 时，硝化速率分别下降42.8%和65.2%。这可能是因为沉积物生境硝化细菌种群组成中存在某些耐盐性菌类。

图5 不同生境来源硝化细菌硝化速率对环境盐度的响应Fig.5 Nitrification rate response of denitrifying bacteria from different habitats to salinity

2.3 各生境硝化细菌的MPN-PCR 计数

基于硝化细菌MPN-PCR 产物的电泳图谱（图6），经由三管最大或然数表[34]计算得出，沉积物、土壤和市售生境AOB 的生物量分别为1.1×107、3.5×108、6.3×107个，Nitrobacter生物量分别为5×104、1.9×105、5×104个，Nitrospira生物量分别为5×104、2.3×104、7.5×103个。进一步分析得知，土壤生境硝化细菌生物量（AOB 和NOB 的总生物量）最高，分别是沉积物和市售生境的31.8 和5.6 倍。但在种群结构组成上，沉积物生境硝化细菌种群较为平衡，AOB 生物量约为NOB 的110 倍，而土壤和市售生境AOB 分别约为NOB 的1 600 和1 100 倍。另外，3 种生境NOB 的组成也存在差异（图7），沉积物生境NOB 的Nitrobacter和Nitrospira较为均衡，各占约50%；而土壤和市售生境NOB 主要为Nitrospira，分别占各自NOB 的89.2%和87.0%。

图6 不同生境来源硝化细菌MPN-PCR 产物的琼脂糖凝胶电泳图谱Fig.6 Agarose gel electrophoresis for MPN-PCR products of denitrifying bacteria from different habitats

图7 Nitrobacter 和Nitrospira 在硝化细菌中所占比例Fig.7 Percentages of Nitrobacter and Nitrospira in nitrifying bacteria

2.4 AOB 的系统发育分析

将测得的amoA基因序列构建NJ（Neighbor-Joining）系统树，如图8 所示。从图8 可以看出，沉积物、土壤和市售生境AOB 均属于Nitrosospira和Nitrosomonas，符合二者具有广布性的特点[35]。土壤Nitrosospira和Nitrosomonas主要集中在系统树中的Cluster 1 和Cluster 7，而沉积物和市售生境AOB 在系统树中的位置较为分散。这表明土壤生境AOB 的特异性较高，即AOB 多样性低于沉积物和市售生境，这可能是由生存环境稳定性差异引起的。由于上覆水水质频繁波动的影响，沉积物生境硝化细菌的生存环境变异性要高于土壤生境，导致沉积物生境AOB 多样性较高；市售生境硝化细菌的多样性较高，有可能是其最初来源的自然生存环境条件的不稳定所致。虽然Nitrosospira和Nitrosomonas均存在于沉积物、土壤和市售等生境中，但其在各生境AOB 的相对组成上存在差异（图9）。在沉积物生境中，Nitrosomonas是AOB 的主要组成部分，约占81.6%，为优势属，Nitrosospira仅占18.4%；在土壤和市售生境AOB 组成中，Nitrosospira与Nitrosomonas所占比例相当，分别占AOB 生物量的47.1%和52.9%、49.0%和51.0%。有报道称[36]，Nitrosomonas能耐受较低浓度的氧气，即使在厌氧条件下，Nitrosomonas仍可达到总细菌生物量的1/4，这可能是在缺氧的沉积物环境中，Nitrosomonas在AOB 中占比高于土壤和市售生境AOB 的主要原因。

图8 基于amoA 基因序列所构建的NJ 树Fig.8 NJ tree of amoA genes

图9 amoA 基因克隆子中Nitrosospira 和Nitrosomona 占比Fig.9 The abundances of Nitrosospira and Nitrosomona in amoA gene clones

2.5 NOB 的16S rRNA 基因序列

将Nitrobacter和Nitrospira所测得的16S rRNA基因克隆子序列进行基因型分析，结果如表1 和表2所示。Nitrobacter基因型多样性较高，114 个克隆子基因型可分为51 种，其中沉积物生境39 个克隆子有18 种基因型，土壤生境38 个克隆子有18 种基因型，市售生境37 个克隆子有21 种基因型。这表明在沉积物、土壤和市售这3 种生境中Nitrobacter多样性相似，种类较多。基因型1、2、3 的Nitrobacter在这3 种生境中均存在，为广布菌，其中基因型1 的Nitrobacter为优势菌，克隆子数约占总克隆子数的28.1%，基因型2 的Nitrobacter为次优势菌，占比为13.2%。沉积物、土壤和市售生境Nitrobacter结构组成上存在一定的差异。沉积物生境中，基因型1 和基因型2 的Nitrobacter占主要优势；土壤和市售生境中，多种基因型的Nitrobacter并存。沉积物、土壤和市售生境中Nitrospira多样性较低，94 个克隆子仅有8 种基因型。基因型1 占比最高，达91.5%，并且在3 种生境中均广泛存在。这表明，基因型1 细菌是沉积物、土壤和市售生境中Nitrospira的广布菌和绝对优势菌，相比于其他基因型的Nitrospira，它在硝化反应中可能起着最为重要的作用。综上，3 种生境的Nitrospira种群结构相似，都是由1 种主要的细菌（基因型1）和少量其他种类的细菌组成。

表1 各生境中Nitrobacter 的基因型分析Table 1 Genotype analysis of Nitrobacter from different habitats

硝化细菌的种群组成和丰度影响着硝化速率的大小[37]。在众多生境中，NOB 的生物量是AOB 的3～30 倍，这是因为NOB 的底物是AOB 的产物，NOB 在生物量上的优势能够保证硝化反应的顺利进行，避免由于积累对硝化细菌带来的毒害作用[38-39]。本研究中，3 种生境AOB 生物量均高于NOB，这可能与实验室内硝化细菌的富集培养条件与其自然生存环境条件的不同有关。在实验室内富集时，硝化反应产物不能即时消除而不断积累，对NOB 的生长产生抑制作用，造成NOB 生物量低于AOB；而在硝化细菌自然生存环境中，能通过反硝化过程和水生生物直接吸收等途径来消除。因此，在本试验中，由于生物量的不均衡，NOB 对各反应器的硝化效率起着决定性影响。大量研究表明[40-41]，Nitrospira是污水处理系统、生物反应器以及淡水养殖塘中起主要作用的NOB。对Nitrospira克隆子基因型分析已知（表2），沉积物、土壤和市售生境Nitrospira组成结构相似，即由1 种优势菌和少量其他种类硝化细菌组成，但生物量存在差异，即沉积物生境Nitrospira的生物量高于土壤和市售生境。有可能是该原因导致沉积物生境硝化细菌的硝化速率要高于土壤和市售生境，因此，在处理人工配制污水和实际生活污水时，沉积物生境硝化细菌的硝化速率明显高于土壤和市售生境（图1）。

表2 各生境中Nitrospira 基因型分析Table 2 Genotype analysis of Nitrospira from different habitats

Nitrospira对游离氨的敏感性高于Nitrobacter[42]。当氨氮初始浓度较高时，游离氨浓度随之升高，Nitrospira活性受到抑制。此时，Nitrobacter取代Nitrospira成为硝化过程中起关键作用的细菌，这就意味着Nitrobacter的种群组成和丰度影响着整个硝化反应的速率。由于土壤生境Nitrobacter生物量明显高于沉积物和市售生境，理论上，土壤生境硝化细菌的硝化速率受氨氮初始浓度影响较小，即耐受氨氮的性能较好。但实际上，沉积物生境硝化细菌耐受氨氮的能力高于土壤和市售生境（图3）。这可能是由各生境中Nitrobacter种群组成不同引起的。在沉积物生境中，基因型1 和基因型2 的Nitrobacter占比高于土壤和市售生境（表1）。据此推测，基因型1 和基因型2 的Nitrobacter在整个Nitrobacter属中起着主要的作用。利用Blast 程序进行序列比对得出，基因型1 和基因型2 的Nitrobacter均为不可培养微生物，需采取其他方法做进一步研究。pH 主要通过引起硝化细菌的活化与钝化，对无机碳源的影响，借助游离氨的抑制作用等多种途径来影响硝化作用，但通过游离氨的抑制作用被认为是最主要的途径[29]。沉积物生境硝化细菌对游离氨耐受能力高于土壤和市售生境，相应地，沉积物生境硝化细菌对pH 的耐受能力也高于土壤和市售生境，这与pH 对各生境硝化细菌影响的试验结果（图4）相一致。

在特殊环境条件的长期影响下，淡水水体中的部分硝化细菌种类具有耐受高盐度的能力。以AOB 为例，人们已从污水处理厂和富营养化淡水中分离出耐盐或适度嗜盐的Nitrosomonas europaea和N.eutropha[43]。对amoA基因序列进行系统发育分析发现（图8），土壤生境硝化细菌种群中存在耐盐或适度嗜盐的Nitrosomonas europaea和不耐盐的Nitrosomonasoligotropha，沉积物和市售生境硝化细菌种群中只鉴定出不耐盐的Nitrosomonas oligotropha，而沉积物生境硝化细菌的耐盐性高于土壤和市售生境（图5）。可能是沉积物生境硝化细菌种群中存在更为丰富的不可培养耐盐度种类，需利用其他生物学方法做进一步分析。