典型微塑料对普通脱硫弧菌脱硫性能影响机理的研究

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基于含硫酸盐废水对水环境造成的严重破坏,硫酸盐还原菌(SulfateReducing Bacterium,SRB)作为一种重要的生物脱硫治理方法,成为了近年来水污染治理领域的研究热点;此外,随着微塑料在自然水体中被广泛检出,其势必会对环境中微生物的生存和发展产生重要的影响,但是目前关于微塑料对SRB生存发育的影响研究相对较少。本文以普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris,D.vulgaris)为模式菌种,以聚酰胺(PA)和聚苯乙烯(PS)作为典型微塑料,研究了微塑料胁迫下其生长发育以及脱硫性能所产生的变化,并对D.vulgaris进行长期的微塑料驯化,记录了驯化过程中其脱硫性能的变化。同时从生长增殖、脱硫性能、污泥浓度和性能、酶活性以及基因表达水平等角度出发,探讨了微塑料对D.vulgaris脱硫性能的影响机制,得出以下结果:(1)不同浓度的两种典型微塑料PA、PS存在于其生长环境中,对D.vulgaris生长繁殖起到了不同程度的抑制作用。经过长期的微塑料驯化后,D.vulgaris有一定的适应性,恢复了一定程度的生长繁殖水平。(2)微塑料胁迫降低了D.vulgaris的脱硫性能,虽然D.vulgaris对此有一定的适应性,但仍然难以恢复原有的脱硫性能水平。(3)微塑料的存在大大降低了D.vulgaris形成活性污泥的浓度,且其活性污泥性能也受到较大的影响,微塑料的存在也会造成溶解性微生物产物(SMP)浓度的累积,对D.vulgaris产生毒害作用。(4)两种微塑料对菌体的活性也产生了一定影响,这反映在其酶活性的降低,经过长期驯化后,其总酶活性逐渐恢复到其原有的活性水平,但总酶活性中各种酶的活性水平是否与原水平一致仍待进一步研究。(5)编码腺苷-5’-磷酸硫酸还原酶(APS还原酶)的aps.A基因表达水平在经过微塑料的长期胁迫后有了明显的下降,而这种基因表达水平的下降,会直接导致D.vulgaris硫代谢强度的降低,对其脱硫性能造成严重影响。目前微塑料对微生物影响的研究主要集中在微塑料在微生物体内的累积、微塑料表面形成生物膜以及微生物对微塑料的降解等方向,而微塑料胁迫对微生物生命活动的影响,尤其是对SRB脱硫性能影响的研究还相对较少。SRB对自然界的硫循环起着重要的作用,其也在生物脱硫和生物腐蚀领域有着重要地位,由于微塑料在自然界的普遍存在,微塑料胁迫对于脱硫弧菌脱硫性能的影响及其机制的相关研究对于SRB处理含硫酸盐废水的应用以及防治SRB的生物腐蚀具有重要的现实意义。
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