硝酸盐（NO3−-N）是水环境中最常见的污染物之一，其主要来源于化学肥料流失、动物粪便以及生活和生产废水[1]、[2]。在不同水环境中均检测到高浓度的硝酸盐，例如地下水（7.4 mg·L−1）[3]、地表水（0–40.3 mg·L−1）[4]、污水处理厂出水（0.32–60 mg·L−1）[5]以及灌溉农业区的河流（3.3–48.3 mg·L−1）[6]。高浓度的硝酸盐会导致富营养化（如水华和赤潮），威胁人类健康（如甲基汞血红蛋白血症和呼吸道感染）以及生态系统服务（如氮循环）[7]、[8]、[9]。因此，有必要控制水环境中硝酸盐的浓度。
硝酸盐可通过物理、化学和生物技术去除，包括反渗透、离子交换、电渗析[10]以及硝化和反硝化[11]、[12]。由于生物技术相比非生物技术具有高效性和低成本的优势，人们对其在原位应用方面的兴趣日益增加[13]。生物反硝化被认为是去除硝酸盐的有效且环保的方法，包括厌氧和好氧反硝化[14]。传统的生物脱氮过程主要包含好氧自养菌的硝化和厌氧异养菌的反硝化[15]。与传统生物脱氮过程相比，好氧反应器中的好氧反硝化过程可以提高生化反应效率并降低运营成本[16]、[17]。传统上，硝酸盐的反硝化被认为是厌氧过程，在低溶解氧（DO）条件下，硝酸盐可被还原为气态氮（如N2、NO或N2O）[18]。然而，20世纪80年代首次发现了一种新的生物脱氮技术，该技术以硝酸盐和氧气作为最终电子受体，有机碳作为电子供体，在好氧条件下进行反硝化[19]、[20]。近年来，从多种环境介质（如活性污泥、沉积物、水库和废水）中分离并鉴定出了具有好氧反硝化能力的细菌，如Ochrobactrum anthropic sp. [22]、Acinetobacter sp. [23]、Pseudomonas stutzeri sp. [20]和Paracoccus versutus sp. [24]。好氧反硝化菌能够在好氧条件下同时进行反硝化，并能与硝化过程同步进行，这简化了废水处理过程并提高了反硝化效率。此外，好氧反硝化菌还具备异养硝化和好氧反硝化（HNAD）的能力（NH4+-N → NH2OH → NO2−-N → NO3−-N → NO2−-N → N2O → N2），表明其具有更高的活性和代谢特性[25]、[26]。好氧反硝化菌的高活性和独特代谢特性源于酶系统的特异性（如胺氧化酶、氨基酸氧化酶、Nap和Nir）、碳氮代谢耦合调节（如电子供体的利用和氧气分压的调节）以及环境适应性（如耐氧性、广谱底物和强抗逆性）的共同作用。好氧反硝化菌的周质酶系统突破了氧气对反硝化过程的抑制，异养代谢过程提高了能量利用效率。好氧反硝化过程能够克服单一反硝化过程的局限性，使其能够在自然水环境中由反硝化细菌实现[27]。反硝化酶及其相关基因在硝酸盐去除过程中发挥重要作用，例如硝酸盐还原酶（Nr，NO3−-N → NO2−-N）由硝酸盐还原酶基因（NapA/B）编码，亚硝酸盐还原酶（Nir，NO2−-N → NO）由亚硝酸盐还原酶基因（NirK）编码[28]，一氧化氮还原酶（Nor，NO→N2O）和一氧化二氮还原酶（NosZ，N2O → N2）[29]。目前已有大量关于好氧反硝化菌的分离和鉴定研究以及工艺优化的综述，但过去9年中缺乏将好氧反硝化与其他功能菌株结合的研究，也缺乏对其面临困难的系统分析以及与新污染物的结合研究。基于此，本文系统回顾了2016年至2025年间好氧反硝化菌的筛选和反硝化机制，以及多功能耦合菌株的筛选。本研究为好氧反硝化菌在水体和地下水处理中的工程应用提供了更全面的理论参考。通过了解水环境中硝酸盐去除的研究进展，有助于进一步探索好氧反硝化菌的特性和功能。
自2016年以来，本文系统回顾了影响好氧反硝化菌的因素、特性和机制，以及与特定功能菌株结合的好氧反硝化过程。详细讨论了好氧反硝化菌的评估和应用，以进一步探索氮转化过程，并提出了好氧反硝化菌在硝酸盐去除方面的未来发展方向。因此，本研究对于深入理解当前和未来的好氧反硝化菌具有重要的指导意义。
