植物影响污水处理系统重金属抗性基因分布特征研究

作     者：杨晶涵 余凯锋 

作者机构：中交上海航道勘察设计研究院有限公司 上海交通大学环境科学与工程学院 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.22206126) 

主　　题：重金属 重金属抗性基因 活性污泥-植物体系 根际 微生物群落 

摘      要：重金属离子对于污水处理系统中的微生物具有毒害作用，影响污水处理效能.如何提高污水处理系统的重金属耐受性是研究难点.本研究以植物耦合活性污泥系统的立体生物生态技术(处理规模25000 m3·d-1,2015年后一直24 h稳定运行)为研究对象，通过考察污水-植物体系中13种重金属离子（砷、镉、钴、铬、铜、铁、汞、锰、镍、铅、锑、锶和锌）、9种重金属抗性基因（MRGs）和2种可移动遗传元件（int I1和tnp A6）的分布特征，探究植物影响污水处理系统重金属耐受性的机制.结果表明，该厂进水和出水中总的重金属离子浓度分别为（347.4±9.0）和（148.4±1.9）μg·L-1，平均去除率为57.3%，降低了污水中重金属离子的胁迫压力.通过区分污水中颗粒态（PA）和浮游态（FL）微生物，发现FL态MRGs的种类和相对丰度要高于PA态.而4种植物根际中MRGs的检出数量和相对丰度均较污水低.结构方程模型（SEM）表明，影响污水中MRGs丰度变化的因素排序为：微生物多样性微生物形态可移动遗传元件重金属离子.总之，引入植物可以改变污水处理系统中PA和FL态微生物群落结构，并通过根系分泌物以及与根际微生物的协同作用等途径，提高污水处理系统的重金属耐受性.本研究可为污水处理系统通过生态方法应对重金属胁迫提供科学参考.