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污泥是污水处理的必然产物,城镇污泥的年产量在2000万吨以上,处置不当易造成二次污染。传统污泥处理方法具有浪费资源和危害环境等缺点,蚯蚓处理污泥技术作为一种环境友好和可持续资源化的处理技术,基于蚯蚓与微生物(基质微生物和蚓粪微生物)的共同作用,将污泥中的有机物转化为一种更稳定的物质。尽管微生物是有机物的主要分解者,但蚯蚓活动显著影响微生物特性和种群结构。本研究利用赤子爱胜蚓和人工湿地污泥建立蚯蚓-污泥系统,设计三个处理实验,分别为蚯蚓直接处理污泥实验、蚯蚓处理外加碳源(葡萄糖、乳糖、淀粉、纤维素)和抗生素(氯霉素、四环素、链霉素、青霉素)污泥实验,采用高通量测序技术分别研究三个处理实验的基质污泥与蚓粪微生物群落结构多样性与组成,并分析蚯蚓生物量、污泥肥力、重金属和污泥细菌总数的变化。通过研究得到以下结论:(1)通过对蚯蚓-污泥系统效能的监测发现,外加纤维素实验中蚯蚓生长状况最佳,四环素对蚯蚓毒害作用最大。蚯蚓直接处理污泥和外加碳源实验中的氮、磷、钾含量增加或变化不明显,4种重金属含量均有不同程度降低,有机质降解效率高于抗生素实验;而外加抗生素实验中氮含量降低,磷、钾和重金属变化不明显。平板菌落计数结果表明,蚯蚓直接处理污泥和外加碳源实验中,细菌总数增加明显,外加乳糖中的细菌总数最多,高达9.1×106 CFU/mL;外加抗生素实验中,细菌总数明显低于未接种蚯蚓的对照组,均在6.5×106 CFU/mL以下。(2)高通量测序结果发现,分析不同处理条件下的蚓粪与污泥微生物群落门和纲组成可知,蚓粪大部分固有菌群属于变形菌门中的γ-变形菌纲和拟杆菌门中的黄杆菌纲;常见菌群包括属于拟杆菌门的鞘脂杆菌纲和噬纤维菌纲细菌,变形菌门的α-变形菌纲和β-变形菌纲细菌,放线菌门的放线菌纲细菌,绿弯菌门的厌氧绳菌纲细菌等。污泥细菌群落组成受蚯蚓活动和外加碳源以及抗生素的影响较大,但污泥优势菌门中的拟杆菌门和变形菌门相对稳定,厚壁菌门和绿弯菌门占比明显变化;优势菌纲发生较大变化,γ-变形菌纲为污泥中最常见的纲类。(3)通过对蚓粪微生物属种的分析可知,蚓粪优势种均为气单胞菌属和黄杆菌属细菌,但类别相差较大。蚓粪菌群受碳源影响较大的有腐败希瓦氏菌、鱼乳球菌、海氏肠球菌和芽孢杆菌属细菌B.toyonensis。外加抗生素实验中新增菌群占比较大的有外加氯霉素实验中的约翰逊不动杆菌,四环素实验中的Luteolibacter luojiensis和鞘氨醇杆菌肠球菌,链霉素实验中的黄杆菌属细菌F.aquaticum,青霉素实验中的Fluviicola taffensi和黄杆菌属细菌F.spartansii;占比减少或消失的菌群包括发菌属、鞘氨醇杆菌属、虫原体属和固氮弓菌属细菌等。(4)通过对污泥优势种的分析可知,蚯蚓活动能减少污泥中致病菌种类和数量,有效增加有益菌,其中与污泥处理过程相关的细菌有15余种,如具有硝化功能的亚硝化螺菌属细菌N.Multiformis、芽孢杆菌属细菌B.toyonensis等,与除磷有关的细菌如芽单胞菌属细菌G.phototrophica、约翰逊不动杆菌等,与有机质降解有关的细菌如鞘氨醇杆菌肠球菌、Dehalogenimonas alkenigignens等。外加碳源实验中发现多种与糖类降解有关的细菌,胚芽乳酸杆菌和Lactococcus piscium能发酵葡萄糖或乳糖,Hydrogenispora ethanolica能发酵葡萄糖、半乳糖、淀粉等。外加抗生素实验中发现多种对抗生素具有耐药性的细菌,如鱼乳球菌、芽孢杆菌属细菌B.toyonensis等对氯霉素具有耐药性,黄杆菌属细菌F.resistens对氯霉素和链霉素具有极强的抗药性,四环素和青霉素对铜绿假单胞菌P.alkylphenolica的毒害效应较小。