关键词:
绿球藻
市政污水
碳源
细菌
群落结构
摘要:
利用微藻处理污水,具有污染物降解效率高、成本低等特点。微藻在去除污染物的同时,还会积累大量生物质,实现了污水的资源化利用。然而,不同来源的污水中,碳源的种类是复杂多样的,不同碳源可能会影响微藻的生长趋势,进而影响其对污染物的去除效率。在本研究中,将绿球藻(Chlorococcum sphacosum GD)分别接种于含有4种不同碳源(葡萄糖、乙酸钠、蔗糖和淀粉)的模拟市政污水中,研究不同碳源对绿球藻处理市政污水效率的影响。另外,碳源不同可能会导致市政污水中细菌群落结构的变化,进而也会对微藻处理污水的性能产生影响。基于此,采用16S r DNA扩增子测序技术,探究不同碳源对模拟市政污水中细菌群落结构的影响,并与环境因子进行了相关性分析,同时也对细菌群落的功能进行了预测。研究结果如下:
(1)不同碳源对绿球藻处理市政污水性能的影响存在差异。以葡萄糖和乙酸钠为碳源时,绿球藻降解污染物的效率最好,对氨氮、COD和总磷的去除效率分别达到99%、81%和48%以上,而且绿球藻的生长状况也较好,叶绿素a含量分别达到21.63 mg/L和18.11 mg/L。以蔗糖和淀粉为碳源时,对污染物的降解效率略低且速率较慢,但污水中细菌的生长情况较好,细菌数量高于葡萄糖和乙酸钠处理组。
(2)不同碳源对污水中细菌群落的影响显著。以淀粉为碳源时,污水中的细菌群落具有最高的丰富度和均匀度。以乙酸钠为碳源时,细菌群落结构较其他碳源的差异最大。在门和属分类水平上,不同碳源污水中细菌群落结构组成不同且优势菌种类也各不相同。其中,变形菌门(Proteobacteria)是4种碳源污水中共有的优势菌门。此外,以葡萄糖、蔗糖和淀粉为碳源时的优势菌门还有蓝菌门(Cyanobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)和放线菌门(Actinobacteriota),而以乙酸钠为碳源时的优势菌门还包括放线菌门和酸杆菌门(Acidobacteriota)。属水平上的细菌群落结构组成差异显著。其中,当碳源为乙酸钠时,丰度最高的优势菌属为根瘤菌属(Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)。当碳源为葡萄糖和蔗糖时,丰度最高的优势菌属均为norank_Chloroplast。而当碳源为淀粉时,丰度最高的优势菌属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)。环境因子对细菌群落的影响较大,主要通过氨氮、细菌数量、叶绿素a含量和p H对细菌群落产生影响。在功能基因的预测方面,以乙酸钠为碳源时,细菌群落的功能基因丰度变化较大,葡萄糖次之,均对碳代谢和氮代谢产生一定的影响。其中,以乙酸钠为碳源时,可以有效促进氮代谢,实现对氨氮的去除。