在废水处理过程中,利用流式细胞指纹测量对活性泥微生物组的组成和功能变化进行单细胞分析
Zhe Du1,2, Mariah Dorner2, Sebastian Behrens2,3
1State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, No.8, Dayangfang, Beiyuan, Beijing 100012, China.
Environmental science & technology
|October 23, 2025
概括
流式细胞计 (FCM) 指纹有效地描述活化污泥系统中的微生物社区聚集. 该方法有助于了解水处理动态和性能监测.
科学领域:
- 环境微生物学环境微生物学
- 水处理技术水处理技术.
- 微生物生态学 微生物生态学
背景情况:
- 维持活性污泥系统的性能依赖于了解微生物社区的动态和组装.
- 微生物群落的组成和功能是水处理效率的关键指标.
研究的目的:
- 通过流量细胞计 (FCM) 指纹识别,对活性污泥中的微生物社区聚集模式进行分析.
- 为了比较不同细胞染色技术在活性污泥中的FCM指纹.
- 评估FCM指纹作为一个实时监控活性污泥系统的工具.
主要方法:
- 应用了SYTO9,碳氧化二甲酸 (CFDA) 和生物对等非法典氨基酸标记 (BONCAT) 染色技术.
- 利用流量细胞计 (FCM) 指纹来分析微生物群落在一个测序批次激活污泥系统.
- 在废水处理厂的完整反应周期中,每30分钟收集一次样本.
主要成果:
- SYTO9 FCM指纹和16S rRNA基因测序显示了类似的结果,表明组装主要由同质化分散 (>72.22%) 主导.
- 邦卡特FCM指纹检测有效地揭示了微生物活动的变化,突出了静态填充 (100.00%) 和有氧反应 (96.30%) 阶段的均质分散.
- 在混合填充阶段,分散限制占主导地位 (100.00%),而均分散 (55.56%) 和分散限制 (33.33%) 都影响了沉阶段.
结论:
- FCM指纹,特别是使用BONCAT染色,是用于即时监测活性污泥系统性能的有价值的诊断工具.
- 该研究阐明了活性污泥过程的不同阶段中占主导地位的微生物聚集机制 (同质化分散和分散限制).
- 这些发现支持使用FCM指纹来快速评估废水处理中的微生物群落动态.
