在低碳氮比废水处理中，传统依赖有机碳源的异养反硝化工艺面临碳排放高、运行成本大等困境。近年来，零价铁（ZVI）这一无机电子供体因其良好的电子供给能力受到广泛关注。现有研究普遍认为，ZVI可通过厌氧腐蚀产氢，进而驱动氢自养反硝化反应，然而由于氢气在水中传质效率低，严重影响ZVI电子的生物可利用性。构建零价铁-微生物间的高效电子传递路径，是开发高效铁基自养反硝化技术的关键。

在国家重点研发计划课题（2021YFA1201701）资助下，上海交通大学团队开发以零价铁（ZVI）为唯一电子供体的低碳硝酸盐废水自养反硝化新技术，通过构建ZVI-希瓦氏菌-脱氮副球菌三元体系，提出“直接铁电子驱动自养反硝化策略”。研究表明，在不添加任何外源有机碳源的情况下，该体系可在6天内将废水总氮浓度由28.2 mg/L降至2.4 mg/L。希瓦氏菌作为生物导电通道，可高效接收ZVI释放的电子并传递至脱氮副球菌，从而驱动反硝化反应。具体而言，希瓦氏菌膜结合细胞色素c通过其表面羧基与ZVI氧化壳层稳定结合，加速电子从铁核跨界面转移至细胞色素。电化学原位红外光谱证实该直接电子转移途径的存在。细胞色素蛋白中的Hem-805在界面电子转移过程中展现最高活性，DFT计算进一步表明，ZVI与Hem-805在结合过程中发生约1.33 e^-的界面电荷迁移。ZVI在腐蚀过程中形成的次生导电矿物也可能在微生物间作为“电子桥”，进一步增强种间电子转移及反硝化效率。生命周期分析表明，该体系的碳排放约为2.51 kg CO₂eq/kg N，远低于传统异养反硝化处理工艺（4.04 kg CO₂eq/kg N）。本研究提出一种基于优化电子转移路径的废水脱氮新模式，为低碳高效的生物脱氮技术体系构建提供理论基础和工程应用潜力。

上述研究以“Direct iron-electron driven autotrophic denitrification for low-carbon nitrate wastewater treatment”为题，在线发表于环境领域学术期刊Journal of Environmental Sciences（https://doi.org/10.1016/j.jes.2025.05.067）。华中师范大学博士生马思聪为该文章第一作者，华中师范大学孙红卫副教授，上海交通大学张礼知教授为共同通讯作者。

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