科研 | Water Research：过氧化氢对饮用水库中天然浮游植物和浮游细菌的影响：围隔尺度研究( 五 )

p = 0.2）、未分类的丛毛单胞菌科（OTU29）（p = 0.6）和突柄杆菌属（OTU88）（p = 0.2）与120 h的处理条件有关，但它们与非生物因素没有显著相关性（补充表5）。此外，绿藻叶绿素与蓝菌属（OTU16）呈正相关（r = 0.62），在对照条件下保持其存在，在处理样品中略有增加。突柄杆菌属（OTU88）与硅藻叶绿素正相关（r = 0.74），而未分类的丛毛单胞菌科（OTU29）与这两个因子均正相关（r = 0.6）（绿藻r = 0.6 ，硅藻组r = 0.73）。

本文插图

图6 典型对应分析（CCA）在每个采样时间，有助于区分对照和处理的主要OTUs（通过SIMPER）和在每个时间物理化学参数的显著不同。讨论
所研究的水库用于饮用水供应，近期有蓝藻增殖的历史，优势种群为阿氏浮丝藻和尖头藻属。在这项研究中， H2被应用于围隔尺度以抑制蓝藻水华和改善水质参数。研究了这种处理对浮游细菌群落组成的影响。加入单一浓度（10 mg/L）的H22 ，并在120 h（5天）内监测生物和非生物参数。有研究表明，在淡水环境中， 5 mg/L的H10mg/L）是考虑到水库富营养化状态和高有机碳含量。该浓度抑制蓝藻，但对真核浮游植物影响较小。尽管与其他浮游植物相比，蓝藻会选择性地受到H220 mg/L H2H2H2对蓝藻的原位抑制效率取决于其降解时间，而降解时间受有机碳浓度和浮游细菌密度和组成的影响。 Fan等人使用太湖水样发现， 10 mg/L的H2H2H22抑制蓝藻超过120 h ，这与那些在低有机碳浓度环境中应用10 mg/L的研究相比，时间缩短了。在本实验中，从72 h开始没有检测到HH22处理抑制，但降解后以绿藻为主，表明蓝藻对处理的敏感性更高，或绿藻的恢复/适应性更高。 Sinhá等人观察到，蓝藻生物量减少，其后真核硅藻Synedra sp.和绿藻Cladophora sp.的丰度增加，表明这些物种得益于蓝细菌的崩溃并利用了可用的养分。在另一项研究中，通过施加H抑制了铜绿微囊藻的开花，绿藻（衣藻属）的生长得到了促进。本实验虽未对浮游生物的组成进行评估，但对其组成进行了分析。浮生直链藻属和脆杆藻属被确定为原水中的主要硅藻物种，而浮丝藻属和尖头藻属在研究时存在。与其他研究不同的是，随着浮游植物的抑制， H处理后的透明度增加，且随着时间的推移与蓝藻叶绿素有关。因此，在本研究中，使用高浓度的H2改善了水质参数。在72 h时， DO浓度下降，这可能与蓝藻的崩溃和减少光合活性导致产氧降低有关。在淡水环境中的其他研究表明，酸碱度和溶解氧的增加可归因于蓝藻在大量水华和高营养水平下的生长。基于H处理被描述为触发再营养化，导致环境中的另一种平衡，但是在本实验中，没有观察到由于添加H2而引起的营养物浓度的变化。随着时间的推移，营养物质的维持或增加将有利于蓝藻的再生。此外，营养浓度的变化可能与蓝藻水华的物种组成、水体的氧化还原电位以及相关微生物群落的生长有关。 H2降解后，在120 h观察到蓝藻生物量和序列相对丰度的增加，表明再生具有不同于最初的群落组成。蓝藻属在处理后的群落中占主导地位，但也检测到了浮游丝体和微囊藻的序列。微浮游海藻（0.2-2 μm）数量丰富，但忽略了淡水系统中低营养或富营养条件。在缺乏营养的海洋环境中，微浮游蓝藻的代表性种类可以达到0.5 d-1的生长速率。在本实验中，由于H2抑制了蓝藻水华，所以相对较快的生长速率可能得益于竞争的缓解和营养物质的可用性。因此，长期显微镜分析、叶绿素测量和分子工具对于监测剩余蓝细菌群落的发展和优化缓解策略非常重要。 H22处理后，除蓝藻外，其他门的丰度均下降。放线菌门、疣状芽胞菌没门、浮霉菌门和绿弯菌门的情况就是这样，这表明这些门的成员对氧化过程也很敏感。相反，一些细菌类群对处理具有抗性，包括厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门。副球菌和耐辐射球菌对处理样品的细菌群落的贡献比例相似（24 h和72 h）。已知这两个属的成员都产生参与细菌防御氧化应激有害效应的酶。异常球菌属以其在电离、紫外线辐射和脱水等各种极端环境条件下生存的能力而闻名。电离和紫外线辐射可以介导和增强活性氧的产生。耐辐射球菌细胞具有较高的过氧化氢酶活性，当暴露于H2H22预处理时，细胞变得对更高浓度的处理条件下的主要菌属是微小杆菌属，其世界性分布可能与对包括高紫外线强度在内的极端环境条件的适应性有关。这个属的一个固有特征是过氧化氢酶的强烈活性。来自该属的菌株呈现类胡萝卜素C30合成的完整途径，这可能有助于ROS淬灭以及保护免受光损伤。微小杆菌与透明度呈正相关，这是蓝藻崩溃的结果。 Tian等人表明，微小杆菌属的提取物对蓝藻有较强的杀藻活性， 2天内抑制浮丝藻、聚球藻和微小色球藻的生长，对绿藻无抑制作用。 H22降解后，微小杆菌丰度降低，蓝藻占优势。后来的一个主要贡献者是与对照条件相比丰度增加的黄杆菌属。此前已有报道称，在聚球藻属为主的蓝藻爆发期间，该属与微型蓝藻之间存在相关性。此外， Cardman等人提出疣微菌门的成员，包括黄体杆菌可能参与了海洋环境中藻多糖的降解。这些结果表明，使用宏基因组学方法的进一步研究可以证实特定细菌分类群在氧化过程和随后蓝藻再生长之前的组成变化之后的流行。在这种情况下，了解水处理氧化处理后浮游细菌中占主导地位的抗性细菌非常重要，因为它们可能意味着耗水风险。此外，了解H处理后微生物群落的动态可以揭示细菌类群在蓝藻水华恢复前的生物监测条件中可能有用。本研究没有评估H22对蓝藻毒素的潜在影响，因为在整个实验过程中没有检测到常规监测的蓝藻毒素（微囊藻毒素、石房蛤毒素和柱胞藻毒素）。尽管在原位和蓝藻培养中都观察到了H2H22处理的优点是它不需要在WTP中增加新的基础设施，只有当原水水质恶化到某一阈值时，才能应用于水库的一小部分（靠近取水口）。评论