「プロテクター」DNRA細菌、亜硝酸蓄積を軽減することによりアモックスシステムをペルフルオロオクタン酸から保護する

科学分野:

• 環境微生物学
• 廃水処理技術
• バイオリアクター工学

背景:

• 嫌気性アンモニウム酸化（アモックス）プロセスは、廃水処理における窒素除去に不可欠です。
• ペルフルオロオクタン酸（PFOA）は、アモックスプロセスの効率を阻害する可能性のある汚染物質です。
• PFOA毒性に対する保護メカニズムを理解することは、アモックス性能を維持するために不可欠です。

研究 の 目的:

• 嫌気性アンモニウム酸化（アモックス）-膜バイオリアクター（AnMBR）におけるPFOA毒性に対するジサシミトリーニトレート還元からアンモニウム（DNRA）への還元の保護的役割を調査すること。
• PFOA曝露下での微生物群集の動態と防御応答を分析すること。
• DNRAがアモックス細菌に対するPFOAの影響を軽減するメカニズムを解明すること。

主な方法:

• 100日以上にわたる実験室規模の嫌気性膜バイオリアクター（アモックス-AnMBR）の運用。
• PFOA濃度（0.25、0.5、0.75 mg/L）の段階的な増加への曝露。
• 窒素除去効率、細胞外高分子物質（EPS）産生、およびメタゲノムシーケンシングによる微生物群集の動態の監視。

主要な成果:

• DNRA細菌は、高濃度でもアモックス細菌よりもPFOAに対する耐性が高かった。
• アモックス機能遺伝子（hzs、hdh）の存在量は、PFOA濃度の上昇に伴い、最初に増加してから減少しました。
• EPS（多糖類およびタンパク質）の有意な増加は、微生物群集による防御応答を示しました。

結論:

• DNRAは、アモックス-AnMBRにおけるアモックス細菌に対するPFOA毒性を軽減する上で保護的な役割を果たします。
• 微生物群集は、PFOAストレスに対する防御メカニズムとしてEPS産生を利用します。
• DNRAの回復力は、PFOA汚染に直面するアモックスシステムの安定性を向上させる上でのその潜在的な有用性を示唆しています。