污水處理廠活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征

　　活性污泥是微生物群體依附可以實(shí)現(xiàn)生存與繁殖的有機(jī)物以及無(wú)機(jī)物的總稱(chēng)，主要包括細(xì)菌、真菌、病毒、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等。其中細(xì)菌是活性污泥的重要組成部分，占到活性污泥的90%以上，能夠在降解水中的有機(jī)污染物和有毒有害物質(zhì)方面均發(fā)揮著重要作用。通過(guò)生物的方式進(jìn)行污水處理主要就是通過(guò)細(xì)菌發(fā)揮作用的，通過(guò)探究生物凈化之后的活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)則可以充分的了解水體凈化的具體效果。通過(guò)分析城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征，可以有效的了解水體凈化處理效果與水平狀態(tài)。

　　一、資料與方法

　　1.1 工藝手段

　　某工業(yè)污水處理廠主要利用UASB+好氧池+基礎(chǔ)氧化池的二級(jí)生化處理技術(shù)進(jìn)行處理。分析歷年數(shù)據(jù)信息水質(zhì)符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象提取通過(guò)正常處理之后的活性污泥樣品2L，將樣品放在冰上進(jìn)行密封處理，進(jìn)行離心處理至50mL離心管，在-20℃環(huán)境中根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行樣品保存。

　　1.3 取樣檢測(cè)方式

　　通過(guò)冷凍干燥劑進(jìn)行樣品凍干處理，提取樣品0.25g，通過(guò)DNA提取試劑盒進(jìn)行處理，分析樣品DNA。通過(guò)1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)并且提取DNA樣品，在-20℃環(huán)境中保存。通過(guò)細(xì)菌通用引物進(jìn)行樣品的PCR擴(kuò)增反應(yīng),對(duì)樣品中的熒光標(biāo)記。根據(jù)流程進(jìn)行基因組的DNA提取，保障樣本水分充足，補(bǔ)充50μL的水分。假設(shè)PCR反應(yīng)條件為在95℃之下保持3min，94℃溫度之下保持3s，54℃溫度之下保持3s，在72℃溫度之下保持1min。分寫(xiě)循環(huán)30次，在72℃溫度之下保持7min。通過(guò)處理獲得PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，將獲得的擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)2%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)。

　　1.4 生物信息學(xué)檢測(cè)

　　(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。要除去在序列末端的后引物以及接頭的序列、多堿基N以及polyA/T尾巴等相關(guān)物質(zhì)。

　　(2)排序。將獲得序列進(jìn)行標(biāo)簽序列以及前引物序列處理。

　　(3)排序處理。舍棄小于短于200bp的序列以及糊堿基數(shù)大于0的序列，要忽略序列平均質(zhì)量不足25的序列。

　　(4)數(shù)據(jù)提取。提取非重復(fù)序列，對(duì)比分析數(shù)據(jù)庫(kù)中的核糖體序列數(shù)據(jù)，在進(jìn)行去雜處理之后生產(chǎn)分類(lèi)操作單元。

　　(5)數(shù)據(jù)占比分析。應(yīng)用Mothur軟件對(duì)比分析全部序列，確定最相近的可信度高于80%的種屬信息。

　　(6)數(shù)據(jù)種屬分析完成。對(duì)低于97%相似水平的OTU的序列進(jìn)行處理，通過(guò)一致性分析確定不同序列數(shù)據(jù)的具體種屬信息。

　　二、城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征

　　2.1 生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

　　在生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究中，通過(guò)將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與數(shù)據(jù)庫(kù)MICA3與PAT數(shù)據(jù)信息對(duì)比獲得的群落性質(zhì)分類(lèi)信息，了解到在此次統(tǒng)計(jì)中共獲得微生物435種。其中門(mén)分布比例數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中變形菌門(mén)為整體的31.11%，擬桿菌門(mén)占比為26.13%，綠彎菌門(mén)為整體的17.33%，厚壁菌門(mén)占比為12.34%，互養(yǎng)菌門(mén)占比為7.37%，螺旋體門(mén)為整體的3.11%，浮霉菌門(mén)占比為2.61%。

　　2.2 城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征

　　通過(guò)對(duì)生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，可以確定不同分類(lèi)水平上中污水處理廠活性污泥樣品中的細(xì)菌菌落群結(jié)構(gòu)的聚類(lèi)分析因?yàn)樯镄畔⒘可?，基于門(mén)、綱的分類(lèi)水平上來(lái)說(shuō)其正常與不正常運(yùn)行狀態(tài)之下的菌落結(jié)構(gòu)類(lèi)似。而通過(guò)分析目的分類(lèi)水平其正常運(yùn)行的活性污泥樣品有著更為類(lèi)型的菌群結(jié)構(gòu)，其與不正常狀態(tài)之下的活性污泥細(xì)菌菌落結(jié)構(gòu)不同，基于科和屬的分類(lèi)分析，因?yàn)榇嬖诖罅康纳镄畔?，在正常運(yùn)行狀態(tài)之下的污水處理廠中的細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)之間也存在較大的差別性。

　　基于目的分類(lèi)水平上來(lái)說(shuō)，在不正常運(yùn)行狀態(tài)中的污水處理廠中缺乏核心功能菌群，導(dǎo)致其細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)與正常運(yùn)行狀態(tài)之下的處理廠中菌群結(jié)構(gòu)存在一定差異性。同時(shí)，達(dá)標(biāo)與不達(dá)標(biāo)的污水處理中雖然存在類(lèi)似的物種多樣性以及均勻度指數(shù)，但是核心功能菌群結(jié)構(gòu)還是存在一定的差異?；谀康乃椒治觯鄬?duì)于正常狀態(tài)之下的核心功能菌群來(lái)說(shuō)，出水不達(dá)標(biāo)污水處理廠則缺少部分功能細(xì)菌，這些細(xì)胞在有有機(jī)物以及脫氮中具有重要的作用。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　分析城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征，可以了解其主要構(gòu)成以及核心菌群。通過(guò)分析工業(yè)污水廠的具體豐度、多樣性可以確定UASB可以有效的處理多樣性的菌群，其具有良好的凈化作用。通過(guò)分析綜合細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征可以確定在工業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)稀H2SO4調(diào)節(jié)進(jìn)水的pH，可以有效的測(cè)去除在工業(yè)廢水中的氨氮元素。(來(lái)源：新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院)