【摘 要】
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诺氟沙星具有强抗菌性,被广泛的用于预防治疗各种传染病,因此大量的滥用导致污水处理厂中诺氟沙星检测频率居高不下,但诺氟沙星的生物毒性会影响污水处理厂中微生物的生长及其胞内聚合物的合成代谢,降低污水处理效果。目前关于诺氟沙星对生物除磷过程中微生物及其胞内聚合物的影响机制研究较少,因此,该文通过向SBR反应器中投加不同浓度的诺氟沙星（0 mg/L、5μg/L、100μg/L、500μg/L、1 mg/L
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诺氟沙星具有强抗菌性,被广泛的用于预防治疗各种传染病,因此大量的滥用导致污水处理厂中诺氟沙星检测频率居高不下,但诺氟沙星的生物毒性会影响污水处理厂中微生物的生长及其胞内聚合物的合成代谢,降低污水处理效果。目前关于诺氟沙星对生物除磷过程中微生物及其胞内聚合物的影响机制研究较少,因此,该文通过向SBR反应器中投加不同浓度的诺氟沙星（0 mg/L、5μg/L、100μg/L、500μg/L、1 mg/L、5 mg/L）,利用化学法与傅里叶红外光谱仪分析不同浓度诺氟沙星对生物除磷过程中微生物胞内主要物质合成代谢以及结构的影响。另外,采用高通量测序技术,基于Bray Curtis距离算法对微生物种群结构进行差异性分析;采用不对称相关矩阵分析环境因子与微生物的相关性;构建加药前后微生物属水平下共现网络揭示诺氟沙星对生物除磷过程中微生物间相互作用关系的影响。主要结论如下:（1）采用SBR反应器研究诺氟沙星对生物除磷系统的影响。当诺氟沙星浓度为5μg/L时对磷与COD的去除没有不良影响,而暴露于高浓度诺氟沙星下,出水磷与COD浓度逐渐上升。表明诺氟沙星对生物除磷系统中微生物的污染物去除效果具有抑制作用,且抑制作用具有剂量依赖性。（2）采用化学法研究诺氟沙星对典型周期胞内主要物质含量的影响。投加诺氟沙星浓度分别为0 mg/L、5μg/L、100μg/L、500μg/L、1 mg/L、5 mg/L时,反应器中厌氧释磷量与好氧吸磷量随着投加浓度的增加逐渐降低。除此之外,典型周期内胞内PHB与poly-P的合成降解受到抑制,但胞内糖原的代谢量逐渐增加。（3）结合傅里叶红外光谱分析诺氟沙星对胞内主要物质结构的影响。研究表明:提取的胞内poly-P样品随着诺氟沙星投加浓度的增加,代表官能团P-O-P处的透过率逐渐增大,表明加入诺氟沙星可能会导致胞内poly-P的链长减少,聚合度降低。当投加诺氟沙星浓度大于500μg/L时,胞内PHB羰基的吸收峰发生蓝移,提取的PHB样品中可能含有PHV共聚物,但诺氟沙星不会对胞内PHB的结构造成影响。提取的胞内糖原样品均属于吡喃型多糖,当投加诺氟沙星浓度大于1 mg/L时,胞内糖原可能与诺氟沙星发生了酯化反应,并且新增了β-糖苷键的吸收峰,因此投加诺氟沙星可能还改变了糖原的连接方式,进而改变了其空间结构。（4）通过OTU聚类分析投加诺氟沙星前后反应器之间微生物物种数量的变化。随着诺氟沙星浓度的增加,生物除磷反应器中消失的物种数逐渐增加。（5）通过微生物丰度气泡图与多样性分析不同浓度诺氟沙星影响下生物除磷系统中微生物群落组成与特征的变化。在诺氟沙星的影响下,除磷微生物的丰度随着诺氟沙星浓度的增加逐渐减小,与糖原降解相关微生物的丰度随着诺氟沙星浓度的增加逐渐增加,成为优势菌属之一。与脱氮和有机物降解相关的微生物随着诺氟沙星浓度的增加丰度呈现不同的变化趋势。另外,当投加诺氟沙星浓度大于100μg/L时,生物除磷反应器中微生物丰度及多样性随着诺氟沙星浓度的增加逐渐降低。5μg/L的诺氟沙星作用下生物除磷系统中微生物群落结构变化不大,大于5μg/L的诺氟沙星作用下生物除磷系统中微生物微生物群落结构具有明显差异性。（6）通过环境因子Spearman秩相关性热图分析生物除磷系统中微生物与诺氟沙星、PO43-、COD、DO和p H的相关性。研究表明,该试验条件下,系统中微生物与p H、DO基本无相关性,与其余环境因子的相关性随着菌种功能不同而呈现不同程度的正负相关性。（7）通过构建微生物共现网络分析生物除磷系统中微生物之间的相互作用关系。投加诺氟沙星后微生物共现网络仅含有26个点,60条边,网络密度与正关联比例分别降为0.185和51.66%,因此诺氟沙星会降低生物除磷反应器中微生物之间的共生关系,生态网络结构也更加简单,微生物群落变得不稳定。除此之外,部分丰度较低的微生物也在生物除磷系统中起到关键作用。该文研究了诺氟沙星对生物除磷过程中胞内主要物质的合成代谢与结构的影响,并通过高通量测序探究了诺氟沙星作用下微生物多样性以及群落结构的变化,为磷去除率的提高增加了理论基础,进一步完善氟喹诺酮类抗生素对生物除磷系统影响的研究,具有一定的理论与应用价值。图[28]表[10]参[123]
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