降解氯苯胺类化合物好氧污泥颗粒化过程微生物种群演替的研究

【摘要】：氯代苯胺类化合物是一大类具三致效应与遗传毒性的典型持久性污染物,它们在环境中长期滞留,对生态环境和人类健康构成危险,基于微生物转化、降解作用的生物处理是此类有毒有机物废水废气处理、污染环境生物修复的核心技术之一。众多研究表明,生物工艺处理有毒有机物的性能和稳定性与微生物种群多样性、结构功能及空间分布密切相关,现代分子生物学技术的发展与应用,特别是DGGE、FISH等为生物降解系统的分子生态学研究提供了全新的技术手段。 本文采用PCR-DGGE分析方法,对不同径高比序批式生物反应器(R1、R2)和气提生物反应器(R3)处理氯苯胺类有机废水好氧污泥颗粒化过程中微生物种群结构的动态变化及多样性进行了初步探索,以期在分子生物学水平上揭示降解氯苯胺类化合物好氧颗粒污泥微生物分子生态特性。 三个反应器经长期运行后培养获得可降解4-CA的成熟颗粒污泥,DGGE图谱结果表明,颗粒化过程中污泥微生物种群结构发生了较为复杂的变化,接种污泥中的大部分条带消失并出现新的特异性条带,带谱的这种变化与反应器运行过程中微生物种群演替,特别是参与4-CA降解的菌群发育有关,微生物种群多样性R2R3R1。 反应器运行初期,R1内污泥颗粒形成速度最慢,第10天和第25天污泥样品之间的相似性为45.0%;而R2和R3内颗粒形成较快,第10天和第25天样品之间相关性很差。颗粒污泥形成期内,微生物群落结构稳定性较差,受到4-CA的高负荷冲击时,种群结构即发生明显的变化。 三个反应器在持续高负荷运行条件下失稳,颗粒污泥种群结构发生了一定的变化,主要表现为优势菌群的数量变化及种群演替,R1、R2和R3反应器污泥微生物种群相似性分别为59.1%、61.2%和64.6%,反应器R3培养得到的颗粒污泥具有较高抗负荷冲击能力。 序批式气提生物反应器(SABR)以不同氯苯胺类目标污染物所培养成的好氧颗粒污泥,微生物种群多样性存在明显差异。降解4-CA颗粒污泥,主要细菌分别属于β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Planctomycetales、Flavobacteriales、Clostridiales、Acidobacteria等类群,表明在葡萄糖共基质存在下,多类群微生物组成了共代谢体系,好氧颗粒污泥优势菌大部分与Thauera sp.菌属的菌株有较高