科研 | Water Research：微曝气对黑水厌氧消化池微生物生态位及耐药性的影响( 二 )

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图1. 在每个阶段的最后一个循环中，不同氧气剂量下的反应器性能。从第1阶段到第4阶段， HRT在达到稳定性能后依次从5 d降低到4 d、3 d和2 d 。（A）水解和产甲烷效率。（B）总VFA总浓度。误差线代表两次测量的标准偏差。2 微生物群落多样性的时间变化在图2A中显示了古细菌群落中观测到的属水平的数量 (群落丰富度) 。在低氧剂量反应器 (0、5和10 mgg?1CODfeed) 中的古细菌群落 (分别为8-13、10-12、10-12属) 通常显示出比高氧剂量反应器 (50和150 mg g?1 COD feed分别为5-9和7-10属) 群落更高的丰富度。在第一阶段 (HRT 5 d) ， 50 mgg?1CODfeed使丰富度由厌氧条件下的13个属降至5个属；然而丰富度在随后的几个阶段逐渐恢复。 150 mgg?1CODfeed的高氧剂量导致群落丰富度从10属逐渐减少到7属。在第4阶段 (HRT 2 d) ，古细菌群落丰富度（分别为12、12、11、9和7属）与耗氧量（0、5、10、50和150 mgg?1CODfeed）呈负相关 (皮尔逊相关系数r = -0.96 ， p = 0.01)；总古菌相对丰度也与氧剂量呈负相关 (0、5、10、50和150 mgg?1CODfeed分别为0.94%、0.58%、0.41%、0.28%和0.21% ，皮尔逊相关系数r = -0.97 ， p = 0.005) ，表明较高的氧剂量可能抑制一些古菌的生长。图2 B中的维恩图显示了最后阶段共有和独特的古细菌属的数量。所有反应器中共有的四个属，为甲烷丝菌属（Methanosaeta）、甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）、甲烷螺菌属（Methanospirillum）和来自甲烷瓣孢菌（Methanomassiliicoccaceae）科的未鉴定属。如图2 C所示，对于所有0、5、10、50和150 mg g?1CODfeed反应器 (属数分别为562至384、566至397、532至375、496至328和485至343) ，细菌群落丰富度从第1阶段至第2阶段 (HRT 5 d至4 d) 急剧下降。在最后阶段，随着HRT的减少，属的数量进一步减少到386、338、323、301和266 。很可能随着逐渐适应和降低HRT (较高的有机负荷率) ，由于引入了较高的底物负荷和较高浓度的抑制化合物，形成了多样性较低但功能性较强的群落。高氧剂量群落 (50和150 mg g?1CODfeed)显示较低的细菌丰度，可能是因为氧对严格厌氧细菌的抑制作用。最后一个阶段共有153个属，包括脱硫微生物（Desulfomicrobium）、Christensenellaceae R-7群、帕鲁丁杆菌（Paludibacter）和硫磺菌（Sulfurovum）。每个反应器包含独特的属，与低氧剂量相比，高氧剂量导致较少的独特属 (分别为150、50、10、5、0 mg g?1CODfeed使用Bray-Curtis距离矩阵加权评估微生物群落距离，并在主坐标分析 (PCoA) 图上进行排序 (图3) 。古菌群落 (图3 A) 沿PCoA1轴的变化最大 (占总群落变化的55.7%) ，与氧剂量有关。低氧投加量 (0、5和10 mg g?1CODfeed)与高氧投加量(50和150 mg g?1CODfeed)之间存在边界。第二轴 (PCoA2 ，占群落总变化的21.5%) 与运作阶段相关，可区分3个群落阶段：阶段1、阶段2-3和阶段4 。相似性分析 (Analysis ofsimilarities ， ANOSIM) 检验表明，不同氧剂量组 (r = 0.36,