碳源对反硝化细菌的反硝化速率和群落结构的影响

为探究碳源类型在反硝化过程中对氮素转化和微生物群落组成的影响,分别建立R1(以C6H12O6为碳源)和R2(以CH3COONa为碳源)反应器,通过分析R1和R2反应器中反硝化过程的氮素转化情况,评价C6H12O6和CH3COONa对脱氮效果的影响,并运用动力学模型对R1和R2反应器中反硝化能力进行评价;同时,采用高通量测序技术表征2种碳源对反应器中微生物群落结构和多样性的影响.结果表明:(1)运行后期的R1、R2反应器中单位生物量的反硝化速率(以NO3--N计,下同)分别为8. 56、11. 26 mg/(g·h),R1反应器中NO2--N累积平均值为11. 34 mg/L,显著高于R2反应器(0. 20 mg/L),且R1反应器中NH4+-N累积平均值为6. 58 mg/L,是R2反应器(0. 65 mg/L)的10. 11倍.(2)反应器中NO3--N还原过程均符合Haldane模型,其中R1、R2反应器中单位生物量的rmax(最大降解速率)分别为35. 61、47. 79 mg/(g·h),表明R2反应器中的反硝化能力强于R1反应器.(3)微生物经过富集后,其细菌多样性和物种丰度下降,但发挥反硝化作用的微生物相对丰度逐渐增加. R1和R2反应器中共同的优势菌门有Proteobacterias、Bacteroidetes、Firmicutes和Gracilibacters,其在R1反应器中的相对丰度依次为96. 14%、2. 06%、0. 66%和0. 47%,在R2反应器中依次为79. 75%、6. 88%、9. 47%和2. 13%,优势菌门在不同运行时间的丰度表达上存在消长变化状态.研究显示,C6H12O6和CH3COONa在反硝化过程的氮素转化上存在明显差异,对各类优势菌群的相对丰度有明显影响.

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