砷输入对河口沉积物微生物厌氧发酵的影响

为探究外源五价砷(arsenate,As(Ⅴ))输入对砷污染环境沉积物原位微生物厌氧发酵和群落结构影响,阐释As(Ⅴ)与砷污染河口沉积物微生物群落结构互作效应,本研究以辽宁省葫芦岛市某锌厂排污口下游高砷污染的五里河河口沉积物为对象,通过外源添加As(Ⅴ)(1、10、60 mg·L^(-1))进行富集培养,测定产氢产酸、pH与碳源消耗等理化参数,结合高通量测序技术检测沉积物中微生物群落组成变化;同时采用平板稀释涂布方法筛选高浓度As(Ⅴ)富集菌液中优势菌株。结果表明,富集培养过程中,所有处理组的砷形态都发生了转化,其中在60 mg·L^(-1)外源As(Ⅴ)投加下,约43%的As(Ⅴ)转化为三价砷(tarsenite,As(Ⅲ));微生物群落组成自原始沉积物的11个门转为单一厚壁菌门(Firmicutes),优势菌属狭义梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)占据优势生态位。自60 mg·L^(-1)的As(Ⅴ)输入的富集菌群中,筛选分离出一株厌氧发酵丁酸梭菌(Clostridium butyricum CXL⁃1),该菌株具有较高的As(Ⅲ)耐受性(≥200 mg·L^(-1)),并能利用葡萄糖发酵代谢产生有机酸和H2等发酵产物,为硫酸盐还原菌、产甲烷古菌等提供氢气和碳源。本研究结果可为砷污染环境微生物厌氧矿化修复提供参考。