污水處理廠活性污泥微生物菌群多樣性、群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系.pdf

1、隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，大量肆意排放的廢水造成水體嚴(yán)重污染，導(dǎo)致“水危機(jī)”日趨嚴(yán)重。廢水在排入水體前，應(yīng)首先由污水處理廠進(jìn)行處理。較之于增加污水處理廠數(shù)量需要耗費(fèi)大量資金成本，提高現(xiàn)有污水處理設(shè)施的廢水處理效率至關(guān)重要?；钚晕勰喾ㄊ俏鬯幚韽S應(yīng)用最廣泛的廢水處理方式之一。由于在活性污泥系統(tǒng)中，微生物是去除污染物的主體。因此，深入了解活性污泥中微生物的群落結(jié)構(gòu)與功能，理解其時(shí)空分布格局及受控機(jī)理，對(duì)于深化認(rèn)識(shí)污水處理

2、系統(tǒng)的本質(zhì)，進(jìn)而提高污水處理效率具有重要意義。此外，由于活性污泥中還存在著大量的重金屬、病原微生物和寄生蟲卵等，因此污水處理廠每年產(chǎn)生的巨量剩余污泥的處理和處置，也需要有一個(gè)全面的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。本論文采用第二代高通量測(cè)序技術(shù)、生物信息分析和多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，研究了國內(nèi)兩大城市（廈門和重慶）13個(gè)污水處理廠活性污泥中細(xì)菌和古菌的群落組成與結(jié)構(gòu)，分析了污水處理廠中可能的核心微生物種群，初步探討了污水處理廠中微生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子之間的關(guān)系，

3、并構(gòu)建本地致病菌16S rRNA基因數(shù)據(jù)庫，鑒定了活性污泥中分布的疑似致病菌。
　　 高通量測(cè)序結(jié)果表明:污水處理廠活性污泥中微生物的多樣性極高。種-面積關(guān)系(Species-area relationship，SAR)這一基本島嶼生物地理學(xué)模型可能同樣適用于污水處理廠這一工程生物系統(tǒng)。
　　 群落組成分析表明:從活性污泥中得到的121268條細(xì)菌序列中，94.3％的序列被分為27個(gè)門（50個(gè)綱），其中Proteobac

4、teria是活性污泥中細(xì)菌的最主要組成部分，其相對(duì)豐度占到總細(xì)菌群落的38％;Actinobacteria和Bacterioidetes次之，其相對(duì)豐度分別占總細(xì)菌群落的16.3％和13％;而Firmicutes、TM7和Chloroflexi約占總細(xì)菌群落的5％～10％。從活性污泥中得到的2865460條古菌序列中，有14.5％的序列無法被分類到門，35.7％的序列無法被分類到綱，其他序列被分為2個(gè)門、7個(gè)綱（12個(gè)目），85.5％的

5、序列屬于廣古菌門，甲烷菌，包括Methanomicrobia及Methanobacteria等，為活性污泥中古菌的最主要組成部分，其相對(duì)豐度分別占總古菌群落的51.1％和11.5％，大量無法被明確分類的古菌序列表明對(duì)活性污泥中古菌的了解還不夠充分，未來尚需更多的研究工作。調(diào)查結(jié)果表明在活性污泥中可能存在著一個(gè)重要的核心微生物種群，在不同污水處理廠微生物群落中均占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，它們可能在活性污泥的穩(wěn)定及污染物的去除過程中發(fā)揮著重要作用。

6、r>　　 群落結(jié)構(gòu)分析表明:廈門、四川兩地的污水處理廠細(xì)菌群落存在顯著差異，古菌群落也同樣存在著一定的差異。多元統(tǒng)計(jì)分析表明:環(huán)境因子（包括地理距離、污水處理方式、日平均污水處理量、進(jìn)水組成、理化參數(shù)等）可能影響著活性污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)特征。這表明由于隨機(jī)分布和環(huán)境選擇，每處污水處理廠活性污泥中都包含有一些獨(dú)特的微生物種群，活性污泥中微生物的分布具有一定的地域性特征。
　　 致病菌分析結(jié)果表明:從活性污泥中得到的389條（

7、占總細(xì)菌序列數(shù)的0.32％）疑似具致病性的序列分屬于18個(gè)屬。其中Afipia分布最為廣泛，在12個(gè)活性污泥樣品中均有檢出。Eubacterium和Brucella分布也很廣泛，分別在9個(gè)和8個(gè)活性污泥樣品中有檢出。Aeromonas和Afipia為致病屬中的最主要組成部分，其相對(duì)豐度分別占總致病菌的24.2％和22.1％。包括Clostridium，Mycobacterium，Shigella，Staphylococcus和Strep