2000年,就有硝化作用古菌的报道,后来有研究者发现了具有这种功能的几个新种及其更高的分类单元。但由于这些新的分类单元有的数据有限,按《国际细菌命名法规》的规则将这类分离株归入暂定名称(candidatus)。随之,有相关分类单元名称虽正式发表,但未合格化,所以未被国际认可。2005年,M.科内克等在《自然》(Nature)期刊上发表了一种具有氨氧化功能的古菌,即氨氧化古菌。2014年,M.施蒂格迈尔等建立硝化古菌新属、新种,即亚硝化古球菌属(Nitrososphaera),维也纳亚硝化古球菌(N.viennensis)。同时他们也建立了高级的新分类单元,即亚硝化古球菌科(Nitrososphaeraceae)、亚硝化古球菌目(Nitrososphaerales)等。[2]
硝化细菌属于好氧化自养型细菌群,根据利用的无机氮化物,硝化细菌可分为氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌,前者将氨氮氧化成亚硝态氮,后者将亚硝态氮氧化成硝态氮。[3]
氨氧化细菌
所有氨氧化细菌都为专性好氧菌、革兰阴性菌,在低氧压下能生长。通过化能无机营养,氧化NH3-N为NO2--N,从中获得能量供给合成细胞和固定CO2。温度范围为5~30℃,最适温度为25~30℃;pH值范围为5.8~8.5时,最适pH值为7.5~8.0。高的光强度和高氧浓度都会抑制该类细菌的生长。[3]
亚硝酸盐氧化细菌
亚硝酸盐氧化细菌为革兰阴性菌,多数在pH7.5~8.0、温度25~30℃、亚硝酸浓度2~30mmol/L条件下化能无机营养生长最佳,世代时间8h至数天。其包含硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属和硝化螺菌属。硝化杆菌属兼具化能无机与有机营养能力,无机营养生长更快,且NO2-氧化能量仅2%~11%用于细胞生长。硝化螺菌属无机营养世代时间达90h,混合营养缩短至23h。尽管硝化杆菌属曾被广泛应用,但16S rRNA探针研究证实,硝化螺菌属才是废水处理中亚硝态氮氧化的优势菌种。[3]