一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺污泥膨胀发生和恢复过程中微生物群落演替及PICRUSt2功能预测分析

来源：环境科学杂志2022年第1期北京时间：

作者：李亚男,闫冰,郑蕊,姚丽,隋倩雯,魏源送

单位：中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085,中国科学技术大学生命科学学院, 合肥 230026,中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085,江西省科学院能源研究所, 南昌 330096,河北省安平县弘嘉环保技术有限公司, 衡水 053600,中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085,中国科学技术大学生命科学学院, 合肥 230026,中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085,中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085,中国科学技术大学生命科学学院, 合肥 230026,江西省科学院能源研究所, 南昌 330096

摘要：以中试规模的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化（CPNA）工艺为研究对象，通过对其污泥膨胀发生和恢复过程中活性污泥的16S rRNA高通量测序数据进行数据挖掘和分析，结合PISCRUSt2功能预测分析，旨在揭示一体式CPNA工艺污泥膨胀和恢复不同阶段的微生物群落变化及氮、碳代谢特征.结果表明，污泥膨胀和恢复过程中微生物α多样性呈先上升后下降趋势，污泥膨胀阶段氮素转化菌属Nitrosomonas、Candidatus_Brocadia和Thauera相对丰度分别从12.36%、11.86%和0.272%下降至5.97%、8.30%和0.061%，而Candidatus Kuenenia相对丰度保持稳定，丝状菌Levilinea、Longilinea和Turicibacter相对丰度分别从0.031%、0.018%和0.009%上升至0.055%、0.025%和0.033%.PICRUSt2功能预测分析结果表明，总共有47个参与氮代谢的功能酶基因，其中硝化、反硝化、异化性硝酸盐还原（DNRA）、同化硝酸盐还原（ANRA）和固氮反应的功能酶基因相对丰度均发生了变化.污泥膨胀阶段，部分亚硝化功能基因氨单加氧酶基因（pmoABC-amoABC）和羟胺脱氢酶基因hao相对丰度下降，硝酸盐还原功能基因相对丰度膨胀初期升高，随后呈下降趋势.碳代谢分析表明，乙酸钠对CPNA工艺的异养生长具有促进作用，然而乙酸钠的能量代谢和葡萄糖生成并不活跃.

关键词：厌氧氨氧化(ANAMMOX),微生物群落,多样性,PICRUSt2,高通量测序,氮代谢,碳代谢,