在污水处理厂的曝气池里，藏着一个热闹非凡的“微观美食城”。这里没有米其林大厨，没有外卖小哥，甚至连现成的“盒饭”都寥寥无几。而活性污泥中的自养型微生物，就是这群美食城里最特立独行的“干饭人”——别人抢着吃污水里的有机碎屑，它们却偏要自己动手，从“空气和石头”里抠出能量，硬生生把无机物做成“满汉全席”。今天，咱们就来揭秘这群“自给自足的干饭王者”，是怎么在污水里把“穷日子”过成“富二代”的。
 

　　先给大家科普个小背景：活性污泥这玩意儿，说白了就是一团由亿万微生物组成的“环保战队”，它们的终极使命是净化污水，把里面的污染物啃干净。战队里分两大派系：异养型微生物是“贪吃的吃货”，专捡污水里现成的有机物(比如淀粉、蛋白质、油脂)当大餐，吃嘛嘛香；而自养型微生物则是“硬核的手艺人”，天生自带“厨房buff”，根本看不上那些“别人剩下的残羹剩饭”，非要自己找原材料，从零开始做“有机大餐”。你以为它们是清高？不，是人家进化出了“不用抢饭”的超能力，在污水这种“资源内卷”的环境里，硬生生开辟出了一条“自给自足”的干饭之路。
 

　　要说自养型微生物里的“顶流干饭人”，那必须是硝化细菌家族——这群家伙堪称“污泥里的化学大厨”，最擅长用“无机物氧化”这门手艺做饭。你可能会问：无机物？那不是石头、氨气、硫化物之类的“硬茬子”吗？在咱们看来难以下咽的东西，在硝化细菌眼里，那可是比“佛跳墙”还鲜美的原材料。
 

　　硝化细菌家族里有两位核心“大厨”：氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，它们俩是“最佳拍档”，分工明确得像餐厅里的前菜师傅和主菜师傅。首先登场的是氨氧化细菌，它的“拿手绝活”是把污水里的氨氮(NH3)当成“开胃小菜”。别小看这氨氮，在污水里浓度不算高，还带着股刺鼻的“厕所味”，异养菌们都躲着走，氨氧化细菌却视若珍宝。它会用自己体内的“氧化酶工具”，把氨氮一点点“拆解氧化”，这个过程就像用打火机点燃天然气，虽然没有明火，但能释放出源源不断的能量——这就是它们的“烹饪燃料”。
 

　　但氨氧化细菌的“厨艺”只到前菜为止，它把氨氮氧化成亚硝酸盐(NO2-)后，自己就吃饱喝足了，剩下的“半成品”亚硝酸盐，就交给了它的“好兄弟”亚硝酸盐氧化细菌。这位“主菜师傅”更厉害，它能把亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐(NO3-)，这个过程又能释放出一波能量。你以为它们这么折腾只是为了自己吃？不，它们在氧化这些无机物的同时，还在偷偷“搞副业”——用释放的能量，把空气中的二氧化碳(CO2)当成“面粉”，再从污水里捞点水(H2O)、无机盐(比如钾、磷、铁)当成“调料”，在体内合成葡萄糖、蛋白质这些“有机硬菜”。这操作，相当于别人在抢馒头的时候，它们已经自己种小麦、磨面粉、蒸包子了，简直是微生物界的“自给自足天花板”。
 

　　更绝的是，硝化细菌这群“大厨”还特别“耐饿”。它们的“烹饪效率”虽然不算高——合成1克有机物，可能要氧化几十克甚至上百克的氨氮，但架不住它们“不挑食、不抢食”。在活性污泥里，当污水中的有机物被异养菌抢得差不多的时候，异养菌们饿得嗷嗷叫，甚至开始“内卷互吃”，而硝化细菌却能靠着污水里残留的一点点氨氮和空气中的二氧化碳，悠哉悠哉地“慢工出细活”，把无机物慢慢变成自己的口粮。就像在美食节散场后，别人都在捡地上的零食碎屑，它们却拿出自带的工具，把现场的“空气和石头”加工成了大餐，这生存智慧，不得不服。
 

　　除了硝化细菌这个“化学烹饪流派”，活性污泥里还有另一波自养“干饭人”——光合自养微生物，比如蓝细菌、紫硫细菌之类的“阳光大厨”。不过它们在污水处理厂的“戏份”不如硝化细菌多，毕竟曝气池里光线不算充足，而且整天被曝气装置搅得“天旋地转”，想安安静静晒太阳都难。但架不住它们“心态好、手艺巧”，只要有一点点光线，再加上污水里的硫化氢(H2S)、亚铁离子(Fe²+)这些“特殊调料”，它们就能开启“光合作用2.0模式”——普通植物的光合作用是用二氧化碳和水，靠光能合成有机物，还会释放氧气；而这些光合自养微生物更“接地气”，它们能用硫化氢代替水，用光能把二氧化碳和硫化氢变成有机物，同时还能把硫化氢里的硫元素“抠”出来，变成单质硫颗粒储存在体内，相当于一边做饭一边“囤货”。
 

　　你可以想象一下这个场景：在曝气池的角落里，一束微弱的光线照进来，蓝细菌们立刻“精神抖擞”，纷纷展开自己的“光合小翅膀”(光合片层)，像一群拿着太阳能板的“小厨师”，一边晒太阳充电，一边把污水里臭烘烘的硫化氢当成“酱油”，把二氧化碳当成“米饭”，一顿操作猛如虎，硬是做出了香喷喷的“有机套餐”，还顺便把硫化氢这种臭味污染物给处理了——既解决了吃饭问题，又完成了环保KPI，简直是“干饭工作两不耽误”的典范。
 

　　不过话说回来，这些自养型微生物虽然“手艺高超”，但也不是“不食人间烟火”。它们在做“有机大餐”的时候，也需要一些“微量元素调料”——比如从污水里吸收的铁、锰、锌这些矿物质，就相当于咱们做饭用的盐、味精，少了它们，做出来的“大餐”就没味道，微生物自己也长不大。而且它们的“烹饪节奏”特别慢，异养菌吃一顿饭可能只需要几小时，而硝化细菌想“吃饱喝足长身体”，可能需要几天甚至几周的时间。所以在活性污泥里，它们虽然不用抢饭，但也得“低调发育”，避免被异养菌们“误伤”(毕竟异养菌数量多、繁殖快，有时候会抢占它们的生存空间)。
 

　　但千万别小看这些“慢节奏的干饭人”，它们可是污水处理厂的“隐形功臣”。你想啊，污水里的氨氮是个大麻烦，要是不处理掉，排到河里会导致水体富营养化，长出一大堆水华、赤潮，把鱼虾都毒死。而硝化细菌这群“化学大厨”，能把氨氮一步步变成硝酸盐，后续再由反硝化细菌把硝酸盐变成氮气排到空气中，相当于把污水里的“有毒废料”彻底变成了“无害气体”。要是没有它们，污水处理厂根本没法完成“脱氮”任务，咱们的河水可能早就变成“绿汤”了。
 

　　更有意思的是，这些自养型微生物还特别“团结”。硝化细菌的两个“大厨”——氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，从来不会“单打独斗”，它们总是凑在一起，形成“硝化菌群”。氨氧化细菌产生的亚硝酸盐，刚好是亚硝酸盐氧化细菌的“口粮”；而亚硝酸盐氧化细菌把亚硝酸盐吃掉，又能避免亚硝酸盐在环境中积累，反过来保护了氨氧化细菌(高浓度亚硝酸盐对氨氧化细菌有毒)。这种“你做饭我洗碗，你生产我消耗”的默契，简直是微生物界的“模范夫妻”，难怪它们能在污水里稳稳立足，成为“干饭界的常青树”。
 

　　有时候我真的会佩服这些微观世界的“干饭人”：它们没有眼睛，没有嘴巴，甚至没有大脑，却能精准地找到自己需要的“原材料”，用最原始的化学反应，把无机物变成有机物，把污水变成干净的水。它们不像异养菌那样“见啥吃啥”，而是坚持“自己动手，丰衣足食”，在别人内卷抢食的时候，默默修炼自己的“厨艺”，最终在活性污泥这个“微观美食城”里，占据了不可或缺的一席之地。
 

　　其实想想，这些自养型微生物的“干饭哲学”，还挺值得我们学习的：不依赖外界的“现成资源”，而是培养自己的“核心技能”，靠着自身的能力创造价值，既解决了自己的“吃饭问题”，又为整个生态系统(污水处理厂)做出了贡献。它们就像一群在污水里“默默搞事业”的手艺人，不求轰轰烈烈，但求自给自足、踏实靠谱。
 

　　所以下次当你路过污水处理厂，闻到那股淡淡的“消毒水味”时，不妨想想曝气池里的那些自养型微生物——它们可能正在忙着氧化氨氮，可能正在晒太阳合成有机物，可能正在和同伴们“分工合作”做大餐。这群不起眼的“微观干饭人”，用自己独特的方式，在污水里书写着“自给自足”的传奇，也用自己的“厨艺”，守护着我们的水环境。向这些活性污泥里的“自养干饭王者”致敬，毕竟能把“空气和石头”做成大餐的，放眼整个微生物界，也就它们能做到了！
 

　　原标题：【干货】活性污泥中的自养型微生物