CANON系统中4种脱氮相关菌丰度和多样性

摘要：全程自养脱氮(Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite,CANON)是适用于低碳源、高氨氮水质的极具应用前景的新工艺,研究其中脱氮微生物种群和数量特征具有重要意义.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR等分子生物学技术,研究了小试(Lab-scale,L)和中试(Pilot-scale,P)2个CANON系统中4种与脱氮相关的细菌(分别是氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB)、亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-Oxidizing Bacteria,NOB)、反硝化细菌(De Nitrifying Bacteria,DNB)和厌氧氨氧化细菌(ANaerobic AMMonium Oxidation,Anammox))的数量和种属,并研究了污泥形态对这4种菌的数量影响.结果发现,(1)L和P系统中AOB、NOB、DNB和Anammox菌数量均值分别处于1010、109、108和1010copies/g(以干污泥计)数量级.AOB和Anammox菌是CANON系统的优势菌,而NOB和DNB数量较少.(2)AOB、NOB、DNB和Anammox菌多样性不同:DNB种属最丰富,10多个属划分为5大簇;其次是Anammox菌,主要划分为Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia 2簇;再次是AOB,集中在Nitrosomonas属中的N.europaea和N.eutropha 2小簇;最后是NOB,它的种属最为单一,仅含Nitrospira marine小簇.(3)污泥形态不同影响这4种菌数量:絮体污泥更适合AOB生长,生物膜更适合DNB和Anammox菌生长,但不能确定哪种形态的污泥更适合NOB生存.研究结果将为CANON系统的脱氮机理揭示和工艺优化提供理论支撑.