高氯酸盐作为一种强氧化剂，被广泛应用在火箭和导弹固体推进剂、烟花、照明弹、电子产品、汽车安全气囊等制造中[1,2]。随着我国军事化不断推进，产生了大量废弃固体推进剂，一般采用水冲方式将报废推进剂中的高氯酸铵冲出。ClO4-极易溶于水并在水中稳定存在[3,4]。由于ClO4-大小和碘（I-）相似，会代替I-被哺乳动物吸收，进而干扰对碘的摄取，而碘是产生甲状腺激素必备的元素之一，缺少甲状腺激素会引起内分泌失调和中枢神经的不良发育[1,5]。在美国德克萨斯州中东部一条受ClO4-污染的河里面收集的鱼体内检测到高于水体污染浓度的ClO4-存在，鱼类因此出现甲状腺滤泡增生、肥大等症状[6,7]。美国、加拿大、韩国和中国等地受污染的饮用水中也陆续检测到了ClO4-[8,9,10,11]。另外研究还发现，ClO4-可以直接在自然界中形成[12]。因此，寻求一种有效降解高氯酸盐污染水体的技术迫在眉睫。研究证明生物法具备经济、高效、二次污染少等优势，是一种极具前景的ClO4-降解还原途径[13,14]。众多研究人员从土壤、造纸厂污泥、污水处理厂、河流、动物排泄物潟湖等体系中分别筛选出了高氯酸盐还原菌[15,16,17,18,19]，并考察了其降解ClO4-的特性和机理。也有许多学者致力于ClO4-还原过程中额外电子供体投加的研究，考察不同电子供体对ClO4-的去除效果和不同电子供体、电子受体相互间的影响。随着研究的不断深入，其他因素对生物法去除ClO4-的影响也不断得到开展并取得了一些结论。鉴于生物法作为一种高效降解ClO4-的手段，不仅应用在废水处理中，研究报道该技术也逐渐被应用在饮用水中ClO4-的处理[20]。因此本文就近年来生物法还原ClO4-研究进展及应用进行了总结并对未来研究方向提供了一些新见解，以期为生物法广泛应用提供理论依据和现实基础。

1、高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的机理

在ClO4-中，氯离子呈+7价，处于四面体结构的正中间，周围被4个氧原子紧紧包围，结构极其稳定，且活化能很高（120kJ/mol），一般条件下很难发生氧化还原反应[21]，研究发现给微生物提供足够的电子供体可还原ClO4-[22]。参与生物还原过程的氯氧阴离子对具有较高的氧化还原电位[E0(ClO4-/ClO3-)=1190mV,E0(ClO3-/ClO2-)=1640mV,E0(ClO2-/Cl-)=1490mV]，可作为微生物代谢过程的优良电子受体，在额外提供电子供体条件下易发生氧化还原反应[23]。自1976年第一株高氯酸盐还原菌筛选出来后[24]，关于高氯酸盐还原途径和机理方面的研究逐渐增多[25,26]。目前公认的高氯酸盐还原途径主要为：ClO4-→ClO3-→ClO2-→Cl-+O2[27,28]。参与该过程的微生物主要为高氯酸盐还原菌（PRB）和氯酸盐还原菌（CRB），均为变形菌[29]。研究发现，所有的PRB都是CRB，会参与ClO3-→ClO2-还原过程，但反之，却不是所有的CRB都可以将ClO4-还原为ClO3-[30,31]。参与该途径的主要酶包括高氯酸盐还原酶（pcr）或氯酸盐还原酶（clr）和亚氯酸盐歧化酶（cld），最终将ClO4-还原为Cl-并释放到细胞外。高氯酸盐降解机理中酶的主要作用如图1所示。

图1高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的过程

首先，ClO4-进入微生物细胞，在pcr作用下将ClO4-还原为ClO3-。其中pcr是位于细胞周质中的二聚体（αβ）[31]，但其活性的激发与细胞膜相结合的能量有关[32]。pcr基因通过pcrABCD操纵子进行编码，pcrD在酶组装过程中起作用，pcrC作为一种细胞色素将电子受体传递给pcrA和pcrB，有氧条件下pcrA的表达会受到抑制[27]。

第一阶段产生的还原产物ClO3-继续被pcr或clr还原为ClO2-。clr是处于细胞周质中的三聚体（αβγ），其基因通过clrABCD操纵子进行编码。与pcr一样，clr含有辅助因子钼、铁硫簇[33]。由于pcr可以继续将ClO3-还原ClO2-，因此上一阶段产生的ClO3-和初始ClO4-会共同竞争pcr，使得ClO4-→ClO3-成为整个还原过程中的限制步骤，由E0(ClO4-/ClO3-)=1190mV最小也可以看出这一点，因此ClO3-的降解是非常重要的[34]。

经两级还原后ClO2-在cld作用下被还原为Cl-和O2。ClO2-对微生物有毒害，因此继续还原ClO2-非常必要[35]。cld可以分为两大类，第一类是位于细胞周质中的五聚体或六聚体，该酶的产生来自于以高氯酸盐或氯酸盐为基质生长并具有还原能力的细菌中。另一类酶是位于细胞质中的二聚体，该酶基于以硝酸盐为基质生长并具有还原能力的细菌中[36]。一般来说，高氯酸盐还原反应都在厌氧条件下进行，理论上反应途径最后一步ClO2-还原过程中产生的O2会破坏厌氧环境。但经研究发现，由于末端氧化酶（Tox）的存在，氧气不会在液体中积累而会被末端氧化酶（Tox）利用生成H2O[37]。

在微生物与高氯酸盐发生氧化还原的过程中，消耗8个电子，如式(1)所示，将O2氧化为H2O的过程中消耗4个电子，如式(2)所示[14]。

另外，研究发现在高温油库中的A.fulgidus菌还原高氯酸盐时存在一种非完全生物法还原路径。在这种还原途径中不存在传统路径cld，而是一种类似于nar型硝酸盐还原酶的细胞周质酶（pNar）首先将ClO4-还原为ClO2-[38]。然后利用硫化物等还原性物质将ClO2-采用化学法还原为Cl-。同时其他还原性物质[Fe(Ⅱ)/碘化物]亦可代替其还原途径如图2所示[39]。

从以上得出，目前对于公认的高氯酸盐还原途径研究基本较为清晰，但鉴于菌株筛选的局限性，高氯酸盐还原过程可能存在其他菌的还原过程和不同的途径，今后研究应进一步从自然界筛选新的菌种并加强其机理方面的研究。

图2A.fulgidus菌还原菌高氯酸盐的过程

2、高氯酸盐还原菌的筛选及鉴定

2.1 高氯酸盐还原菌的筛选

高氯酸盐还原菌广泛存在于自然环境中，随着研究的深入，众多学者致力于从自然界不同体系（气体储存库、污水厂活性污泥、河流沉积物、土壤等）中筛选高氯酸盐还原菌，将筛选得到的菌种应用于不同浓度高氯酸盐降解实验中，均取得了较好的结果。目前筛选出来的大多数高氯酸盐还原菌都属于变形菌，包括α-、β-、γ-、ε-变形菌属[38]。主要有α-变形菌中的脱氯螺旋体属（Dechlorospirillum）、固氮螺菌属（Azospirillum）和β-变形菌中的脱氯螺旋属（Dechlorospirillum）和脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、偶氮螺旋体属（Azospira）[或称脱氯螺体属（Dechlorosoma）]，另外还包括α-变形菌中的格氏磁螺旋体菌属（Magnetospirillumgryphiswaldense）和磁刺螺菌属（Magnetospirillummagnetotacticum）。γ-变形菌主要包括一些氯酸盐还原菌，目前只报道了W.succinogenesstrainHAP-1属于ε-变形菌。一般筛选到的高氯酸盐还原菌都为兼性厌氧菌，呈革兰氏阴性，非孢子菌属[40]。但是Balk从俄罗斯地下气体储存库中筛选到了非变形菌，如Sporomusasp.An4和Moorellaperchloratireducenssp.nov.An10为Clostridia梭菌属，且为革兰氏阳性[41,42]。另外，Heinz等[43]从月壤中筛选到了高氯酸还原菌嗜盐球菌P.halocryophilus。Acevedo等[44]在哥伦比亚加勒比地区高盐土壤中也筛选到了多株嗜盐性高氯酸盐还原菌，其中BBCOL023和BBCOL025分别为奈氏杆菌属和莎琳弧菌属，在3.5%NaCl盐浓度下，对10000mg/LKClO4还原率最高可达25%。Rikken等[35]从市政污水处理厂活性污泥中筛选到了一株高氯酸盐还原菌Vibrio.GR-1，呈革兰氏阳性棒状菌，在30℃，pH=7时处理高氯酸盐过程中取得了较好的效果。表1列举了近年来从自然界及实验室中获取到的高氯酸盐还原菌和将其应用在高氯酸盐去除中产生的效果。可以看到，主要菌属有梭菌属（Clostridia）、偶氮螺旋体属（Azospira）[脱氯螺体属（Dechlorosoma）]、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）等，在中性、中温条件下（pH=7.0左右，温度30℃左右），高氯酸盐去除率达90%以上，电子供体主要以乙酸为主。

表1不同来源中筛选的高氯酸盐还原菌及特性

2.2 高氯酸盐还原菌的鉴定

随着生物技术地不断发展，为了更精确地研究不同类型的高氯酸盐还原菌，菌株的鉴定分析必不可少。目前菌株鉴定手段包括聚合酶链式反应（PCR）、荧光原位杂交（FISH）、变性梯度凝胶电泳（DGGE）等。检测高氯酸盐还原菌时通常用16SrRNA和16SrDNA基因引物判定其种类，常用功能基因包括pcrABCD和cld。然而，并不是所有高氯酸盐还原菌都具有cld基因，但pcr基因几乎存在于所有高氯酸盐还原菌中，因此对于高氯酸盐还原菌的检测建议采用pcr基因。表2列举了一些高氯酸盐还原菌鉴定过程中常用的PCR引物。表中pcrA320和pcrA598、341F和805R、320F和589R、341F和518R、1070F和1392R、8F和1525R均为pcr基因检测引物对，只有UCD-238F和UCD-646R属于cld基因检测引物对。

3、高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响因素

研究者们已经筛选出了多株高氯酸盐还原菌并将其应用在高氯酸盐去除中，但在实际操作中，由于地域、实验条件等原因，不同因子会对反应效果产生一定的影响。

3.1 不同电子供体对高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响

高氯酸盐还原菌可以分为异养菌和自养菌，在异养过程中，乙酸、甲烷、乙醇、甘油、乙酸和葡萄糖等有机化合物可作为碳源和有机电子供体。在自养过程中，硫、铁、氢气等无机物可作为电子供体。研究表明无机物质作为电子供体时，其机理大都是利用反应产生的H2作为直接的电子供体传递给高氯酸盐，进而将其还原为氯离子[23]。不可发酵的电子供体，如乙酸、乳酸、乙醇、甲醇、氢和酵母抽提物，可直接供应高氯酸盐还原培养物，更适合用于高氯酸盐还原[62]。同时，微生物对于不同电子供体利用存在一定差异性。Xu等[45]对比了不同电子供体（乙酸、琥珀酸、丙酸、葡萄糖、甘油、苯甲酸酯、乙酸+丙酸和乙酸+琥珀酸）对高氯酸盐的还原效果，发现葡萄糖、甘油和苯甲酸酯不能被Azospirasp.KJ利用，不同电子供体还原高氯酸盐的效果由强到弱依次为乙酸>丙酸/琥珀酸，但是在乙酸-丙酸和乙酸-琥珀酸混合体系中，由于乙酸氧化菌在混合体系中会受到丙酸和琥珀酸的抑制，丙酸和琥珀酸优于乙酸先作为电子供体。Mamie等[46]研究了乙酸改良土壤中高氯酸盐还原菌Dechloromonasspp.PBR去除高氯酸盐的影响，发现乙酸会抑制高氯酸盐的还原并且不同土壤对乙酸的耐受能力不同。Waller等[63]发现乙酸改良的土壤中高氯酸盐可被完全降解，对比发现两者乙酸浓度存在较大差异。Nor等[64]发现随着电子受体乙酸浓度增加至4.0g/L以上时，高氯酸盐的还原速率不再有大幅提升。同理Shrout等[65]也发现电子供体累积，造成经济浪费的同时会加速硫酸盐还原菌的生长，从而产生硫化物抑制高氯酸盐还原菌的活性。表3列举了部分高氯酸盐还原菌可利用的电子供体。

表2高氯酸盐还原菌鉴定常用的PCR引物

综上，不同菌株及不同体系中，细菌对电子供体的利用能力存在差异，电子供体的适用依赖于不同的菌种和浓度，一般投加电子供体多以乙酸为主，但要控制其投加量，防止乙酸过多产生的抑制及带来的二次污染。并对不同投加电子供体进行有效组合，促进高氯酸盐还原菌最大程度利用电子供体，在实际工程应用之前需进行深入研究。另外，未来研究方向应探索更多有机废料作为电子供体和碳源方面的研究，以期降低操作费用，促进生物法的广泛应用。

3.2 不同电子受体对高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响

研究认为，高氯酸盐还原菌可以将硝酸盐作为电子受体。但是后来筛选出来的部分高氯酸盐还原菌不能还原硝酸盐[68]。表明高氯酸盐和硝酸盐具有不同的还原路径。由于高氯酸盐和硝酸盐一般并存于污染水体中，因此研究高氯酸盐还原的同时需考虑硝酸盐的同步硝化作用。另外水体中氧气的存在也会对高氯酸盐还原菌产生影响[69]，但由于菌株适应性和操作条件差异，并非所有高氯酸盐的还原都受到硝酸盐和氧气的抑制。明确反应过程中不同电子受体对高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响至关重要。

表3高氯酸盐还原菌可利用的电子供体

3.2.1 硝酸盐对高氯酸盐降解的影响

ClO4-/Cl-的氧化还原电位（E0=1.28V）和NO3-/N2的（E0=1.25V）很接近，因此在还原高氯酸盐的同时硝酸盐会与其产生竞争。分离出的D.agitatastrainCKB菌是一株不能利用硝酸盐作为电子受体的菌株[15]。Xu等[68]分离出了硝酸盐和高氯酸盐的不同还原途径，当细菌单独生在高氯酸盐培养基上时，对硝酸盐的还原效果非常小，同理当细菌初始生长培养基只有硝酸盐时，后期对高氯酸盐和氯酸盐没有去除效果。但当培养基中同时存在硝酸盐和高氯酸盐时，后期对两种电子受体去除均得到提升。当硝酸盐和高氯酸盐同时存在时，纯菌还原高氯酸盐一般会受到硝酸盐的抑制，并且随着硝酸盐浓度的升高，高氯酸盐还原效果逐渐变差[70]。Chaudhuri等[66]也认为高浓度氧气和硝酸盐会抑制高氯酸盐还原菌的活性。Xu等[45]研究不同电子受体体系（ClO4-、ClO4-+O2、ClO4-+NO3-、ClO4-+ClO3-和ClO4-+ClO3-+NO3-）中，发现氯酸盐和硝酸盐还原均会抑制高氯酸盐的降解，其中，硝酸盐产生的抑制作用最明显。Luo等[56]研究表明，在以甲烷作为电子供体和碳源的体系中，ClO4-还原受到NO3-和NO2-的抑制，其中NO3-和ClO4-共同竞争电子供体，NO2-会对高氯酸盐还原菌产生毒害，当没有NO2-存在时，高氯酸盐完全被还原，但是当有NO2-存在时，高氯酸盐还原效率低至50%及以下。但是Shang等[52]的研究表明在纯菌Azospirasp.KJ中，高氯酸盐的还原在硝酸盐还原之前，对于混合菌MPRB来说，硝酸盐还原在高氯酸盐之前。同理，Xiao等[51]研究了一株耐盐菌halocryophilusP4B1在硝酸盐和高氯酸盐两种电子受体下的还原时发现，硝酸盐还原酶的活性极低，只有当高氯酸盐浓度降至100mg/L后硝酸盐才会被还原。Bardiya等[71]发现在高氯酸盐上生长的Citrobacter菌株优先选择高氯酸盐作为电子受体而非硝酸盐，在反应40h时高氯酸盐从600mg/L完全降解，运行至160h时，硝酸盐降解率仅为20%左右。综上，高氯酸盐还原和硝酸盐还原存在不同的还原路径。一般而言，高氯酸盐还原菌均能以硝酸盐为电子受体，体系中硝酸盐的存在会在一定程度上抑制高氯酸盐的还原。但对于有些菌株，硝酸盐和高氯酸盐之间不存在竞争关系，甚至硝酸盐存在会促进高氯酸盐的还原，关于硝酸盐与高氯酸盐的作用有待进一步深入研究。

3.2.2 氧气对高氯酸盐降解的影响

由于氧气对高氯酸盐还原酶有毒性，因此一般通入氧气会降低高氯酸盐还原菌的活性，典型生物法还原高氯酸盐都在厌氧条件下进行。Chaudhuri等[66]发现氧气通入后，尽管细菌密度会增加，但D.suillum菌还原高氯酸盐性能立马受到抑制。但Shrout等[65]研究发现4.8mg/LO2依旧可以完全还原高浓度ClO4-，认为在一定范围内，提供足够的电子供体可以缓冲氧气带来的抑制作用。不同菌种对氧气的耐受能力不同，因此氧气对高氯酸盐还原抑制程度不同。同时，学者也发现好氧条件下可以还原高氯酸盐的节杆菌属Arthrobacter[72]。Xu等[68]还发现Pseudomonassp.PDA可以在好氧条件下还原氯酸盐，通过研究该菌的氯酸盐还原酶，证明其与常规厌氧条件下氯酸盐还原酶具有不同特征。因此，氧气对不同菌株的影响存在一定差异，并非所有菌株都受到氧气的抑制，氧气高氯酸盐还原影响程度与菌株代谢过程息息相关。

3.2.3 硫酸盐对高氯酸盐降解的影响

研究一般认为硫酸盐不会竞争高氯酸盐。Attaway等[73]接种污水处理厂消化液作为菌种时发现硫酸盐对高氯酸盐还原未产生影响。Chung等[59]发现即使硫酸盐浓度高达1000mg/L，高氯酸盐在一定条件下仍可被还原。但Nor等[64]发现随着反应中硫酸盐从0增加至25mg/L，高氯酸盐还原率从100%降至10%左右，关于硫酸盐抑制作用研究者认为有三个方面，即竞争抑制、硫酸根离子的高盐性和硫酸盐还原产物硫化氢气体具有毒性[74]。但是Nor等[64]在实验过程中检测到了硫化氢气体存在的同时并未发现硫酸根降低，因此其影响有待进一步考察。

由上可知，不同菌株对于硝酸盐、氧气和硫酸盐产生的影响不一，绝大多数菌株因其代谢过程所致，均会受到硝酸盐和氧气的抑制，但也有少数菌不受其影响。不同电子受体产生的影响取决于还原过程中菌株的属性和操作条件，对不同菌株应进行深入研究以获取其影响效果和影响机制。

3.3 pH和温度对高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响

研究认为中性偏碱性条件高氯酸盐菌的活性最佳[75]。Wu等[76]研究表明最有利的pH为8.0，在pH为6.0时反应明显受到抑制。Nor等[64]以污水处理厂污泥作为接种物时发现，还原高氯酸盐的pH范围较宽，为pH=7～9之间。Xu等[45]研究了不同pH条件（6.2、6.7、7.3、7.7、8.0和8.3）对高氯酸盐去除效果的影响，研究结果表明，pH在7.2～8.0之间时高氯酸盐去除效果在60h内达到100%，当pH为6.2时，还原效率下降到20%，并进一步对pH影响反应的原因进行了分析，因pH一般可以调节多种生化反应的酶过程/电子转移过程。其影响机制有：(1)pH的变化会影响酶活性位点上酸根和碱基的离子形式；(2)pH的变化会改变酶的三维形状；(3)pH变化会影响基质的离子基团，从而改变基质和酶之间的亲和力。

温度主要通过影响酶的活性改变微生物的还原性能，目前报道的大多数高氯酸盐还原菌都为中温菌和常温菌，但是也发现了在高温或超高温情况下生长并且还原高氯酸盐的菌株。如表1中所示，从俄罗斯地下气体储存库中筛选出的Moorellaperchloratireducenssp.nov.An10菌株。另外Liebensteiner等[39]接种了热油库中筛选出的的古菌A.fulgidusVC-1，发现其在80℃条件下可还原高氯酸盐。

可见，环境因素对菌株会产生较大的影响。pH和温度作为高氯酸盐还原菌去除高氯酸盐的重要影响因素，对未来高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐废水处理工艺具有重要科学研究意义。可以根据不同环境因素，制备专门细菌用于受高氯酸盐污染水体中，例如筛选嗜高温菌用于处理高温污染废水，筛选偏酸性菌用于偏酸性污染水体中等。实现生物法在各种污染水体中的有效应用。

3.4 其他因素对高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的影响

水体中盐度作为一个重要的影响因子，当浓度过高时，会导致细胞失水而影响其代谢过程，但是不同菌株对盐度的耐受能力不同。研究发现当盐浓度高于2.5%时大多数高氯酸盐还原菌生长活性会受到抑制。随着盐浓度升高，对于耐盐菌和非耐盐菌来说，其还原活性都会受到抑制[77]。Xiao等[51]在研究耐盐高氯酸盐还原菌MarinobactervinifirmusP4B1时发现该菌在1.8%～10.2%NaCl区间都可以降解高氯酸盐。Aupama等[55]将已筛选的Serratiamarcescens菌株用于高氯酸盐去除过程中发现，即使盐浓度高达15%时仍可以有效去除高氯酸盐。因此，对盐度的耐受能力取决于不同菌株的特性。通过研究高氯酸盐还原菌耐盐能力，接种相应耐盐度的菌剂，对不同盐度高氯酸盐污染水体的治理有着重大意义。

微量元素对微生物生长代谢至关重要，大量研究表明添加金属可有效促进微生物酶的活性。Lin等[78]发现当加入Mg2+使Mg2+/Na+摩尔比在系统中达到0.11时对高氯酸盐的还原效果最佳。Xiao等[51]也发现在反应中以高氯酸盐单独作为电子受体时，添加Mg2+有利于高氯酸盐的还原。关于Mg2+的作用机理目前尚未研究清楚。同时有关其余微量元素的影响研究尚缺乏，未来研究就该方面应考虑延伸。

高氯酸盐还原酶由钼、铁-硫簇、硒等元素组成。Chaudhuri等[66]研究Dechlorosomasuillum菌株降解高氯酸盐时发现，只有在厌氧条件下存在钼时，高氯酸盐还原反应才可以发生。但关于铁和硒投加的影响目前未见大量报道。

另外，对于还原高氯酸铵过程中铵根产生的影响及去除目前报道少见，目前只查阅到Bardiya等[79]对铵根离子对高氯酸盐菌产生的影响进行了报道，认为铵根离子高于0.4%时使得生物法还原高氯酸盐效果降低80%以上。未来研究可以就该问题进行深入考察。

4、高氯酸盐还原菌的应用

生物法还原高氯酸盐在高氯酸盐污染水体的处理过程中发挥着重要的角色，但基于实际污染水体的复杂性等限制性因素，目前研究集中在以实验室规模为主的高氯酸盐还原菌的筛选和特性研究上，国内外对实际高氯酸盐污染水体的研究鲜见报道。Ahn等[80]以威明顿污水处理厂曝气池中未富集培养的活性污泥作为接种物处理美国军方产生的炸药废水PAX-21[主要成分为高氯酸铵+六氢-1,3,5-三硝基-1,3,5-三嗪（RDX)+2,4-二硝基茴香醚（DNAN）]时取得了较好的结果，同时发现RDX和DNAN会对高氯酸盐还原菌产生毒害作用，引入Fe(0)预处理后可有效将RDX和DNAN分别转化为甲醛和2,4-二氨基苯胺（DAAN），促进炸药废水的降解，其中甲醛可作为电子供体供高氯酸盐还原菌使用。Hatzinger等[81]在印度马里兰海军作战中心对受高氯酸盐污染的地下水进行现场原位修复时发现，给土著微生物高氯酸盐还原菌（PBR）提供乳酸作为电子供体，并用缓冲液调节水体，发现对171mg/L的高氯酸盐去除效果高达95%，同时硝酸盐浓度也大幅下降。

另外，由于纯菌易受环境因素和操作条件等的影响，因此近年来学者关于混合菌的利用进行了研究[82]。Liu等[83]接种了来自实验室UASB系统中的厌氧颗粒污泥用于去除不同负荷的高氯酸盐，研究发现反应过程中生物种群结构发生了较大变化，在门水平上，系统中变形菌纲不断增加达50%以上，细菌占比也有所增加，在属水平上，最初种群以Sulfurospirillum为主，约占35%左右，随着高氯酸盐负荷不断增高，Sulfurospirillum几乎降至0，因此系统去除高氯酸盐能力也随之降低，但整体去除效果均在85%及以上。并且去除效果较好的Acinetobacter（一种高氯酸盐还原菌）丰度较初始会有所增加。

同时，为了进一步优化高氯酸盐的去除效果，将生物法和其他物化法结合的技术也不断得到发展，主要包括吸附法-生物法[84]、离子交换-生物法[85]、电化学-生物法结合等[86]。谭心[84]利用改性麦草作为吸附剂联合微生物还原技术实现了对高氯酸盐进行彻底无害化的处理。Lehman等[85]采用离子交换树脂富集地下水中高氯酸盐和硝酸盐，后连接SBR生物反应器，可将3000µg/L高氯酸盐降至500µg/L。王悦静[86]等通过硫自养与电化学氢自养-生物法研究表明，在联合工艺条件下，反应器出水SO42-浓度降低，ClO4-去除效率可达99%以上。

5、结语与展望

本文总结了近年来高氯酸盐还原菌去除高氯酸盐的研究进展与应用，得出了如下结论，并进行了展望。

(1）高氯酸盐存在于各种环境中（污水厂活性污泥、土壤、动物粪便潟湖、生物反应器、海洋沉积物等），将这些菌应用在高氯酸盐去除过程中均取得了较好的效果，去除率高达95%以上。高氯酸盐还原途径较明确，但是，关于部分菌株去除高氯酸盐的途径仍有待进一步研究，并且有待从自然界其他环境中筛选新菌株并进行研究。

(2）高氯酸盐还原菌受多种因素（电子供体和电子受体种类、pH、温度、盐度、重金属等）影响。但由于污染体系的复杂性和不同菌种的耐受力差异，关于影响机理尚没有确切的结论，需进一步深入考察。同时，对于其他影响因素（其他水质影响因子如铵根、硫酸根、碳酸根、碱度等以及钼、铁、硒重金属和微量元素等）的研究有望进一步加强。

(3）鉴于高氯酸盐还原过程主要以微生物合成的酶参与反应，可考虑制备相应的还原酶，解除微生物的参与，使得反应条件更容易控制并实现工程应用。另外，对于异养过程中电子供体和微生物所需微量元素投加带来的操作成本，可投加富含有机物和重金属的废料以减少成本并实现废物合理利用。

(4）混合菌具有耐受能力强、培养方便、代谢途径多、去除污染物效果好等优点，考虑后期以分离混合菌种为主并将其实现大规模应用。同时未来研究方向应将物化法与生物法的结合技术进行拓展。

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