活性污泥是微生物群體依附可以實現(xiàn)生存與繁殖的有機物以及無機物的總稱，主要包括細菌、真菌、病毒、原生動物和后生動物等。其中細菌是活性污泥的重要組成部分，占到活性污泥的90%以上，能夠在降解水中的有機污染物和有毒有害物質(zhì)方面均發(fā)揮著重要作用。通過生物的方式進行污水處理主要就是通過細菌發(fā)揮作用的，通過探究生物凈化之后的活性污泥細菌群落結(jié)構(gòu)則可以充分的了解水體凈化的具體效果。通過分析城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細菌群落結(jié)構(gòu)特征，可以有效的了解水體凈化處理效果與水平狀態(tài)。
一、資料與方法
1.1 工藝手段
某工業(yè)污水處理廠主要利用UASB+好氧池+基礎(chǔ)氧化池的二級生化處理技術(shù)進行處理。分析歷年數(shù)據(jù)信息水質(zhì)符合一級標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 實驗對象提取通過正常處理之后的活性污泥樣品2L，將樣品放在冰上進行密封處理，進行離心處理至50mL離心管，在-20℃環(huán)境中根據(jù)規(guī)范要求進行樣品保存。
1.3 取樣檢測方式
通過冷凍干燥劑進行樣品凍干處理，提取樣品0.25g，通過DNA提取試劑盒進行處理，分析樣品DNA。通過1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測并且提取DNA樣品，在-20℃環(huán)境中保存。通過細菌通用引物進行樣品的PCR擴增反應(yīng),對樣品中的熒光標(biāo)記。根據(jù)流程進行基因組的DNA提取，保障樣本水分充足，補充50μL的水分。假設(shè)PCR反應(yīng)條件為在95℃之下保持3min，94℃溫度之下保持3s，54℃溫度之下保持3s，在72℃溫度之下保持1min。分寫循環(huán)30次，在72℃溫度之下保持7min。通過處理獲得PCR擴增產(chǎn)物，將獲得的擴增產(chǎn)物通過2%瓊脂糖凝膠進行電泳檢測。
1.4 生物信息學(xué)檢測
(1)進行數(shù)據(jù)采集。要除去在序列末端的后引物以及接頭的序列、多堿基N以及polyA/T尾巴等相關(guān)物質(zhì)。
(2)排序。將獲得序列進行標(biāo)簽序列以及前引物序列處理。
(3)排序處理。舍棄小于短于200bp的序列以及糊堿基數(shù)大于0的序列，要忽略序列平均質(zhì)量不足25的序列。
(4)數(shù)據(jù)提取。提取非重復(fù)序列，對比分析數(shù)據(jù)庫中的核糖體序列數(shù)據(jù)，在進行去雜處理之后生產(chǎn)分類操作單元。
(5)數(shù)據(jù)占比分析。應(yīng)用Mothur軟件對比分析全部序列，確定最相近的可信度高于80%的種屬信息。
(6)數(shù)據(jù)種屬分析完成。對低于97%相似水平的OTU的序列進行處理，通過一致性分析確定不同序列數(shù)據(jù)的具體種屬信息。
二、城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細菌群落結(jié)構(gòu)特征
2.1 生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計
在生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究中，通過將統(tǒng)計結(jié)果與數(shù)據(jù)庫MICA3與PAT數(shù)據(jù)信息對比獲得的群落性質(zhì)分類信息，了解到在此次統(tǒng)計中共獲得微生物435種。其中門分布比例數(shù)據(jù)統(tǒng)計中變形菌門為整體的31.11%，擬桿菌門占比為26.13%，綠彎菌門為整體的17.33%，厚壁菌門占比為12.34%，互養(yǎng)菌門占比為7.37%，螺旋體門為整體的3.11%，浮霉菌門占比為2.61%。
2.2 城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細菌群落結(jié)構(gòu)特征
通過對生物多樣性定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究，可以確定不同分類水平上中污水處理廠活性污泥樣品中的細菌菌落群結(jié)構(gòu)的聚類分析因為生物信息量少，基于門、綱的分類水平上來說其正常與不正常運行狀態(tài)之下的菌落結(jié)構(gòu)類似。而通過分析目的分類水平其正常運行的活性污泥樣品有著更為類型的菌群結(jié)構(gòu)，其與不正常狀態(tài)之下的活性污泥細菌菌落結(jié)構(gòu)不同，基于科和屬的分類分析，因為存在大量的生物信息，在正常運行狀態(tài)之下的污水處理廠中的細菌菌群結(jié)構(gòu)之間也存在較大的差別性。
基于目的分類水平上來說，在不正常運行狀態(tài)中的污水處理廠中缺乏核心功能菌群，導(dǎo)致其細菌菌群結(jié)構(gòu)與正常運行狀態(tài)之下的處理廠中菌群結(jié)構(gòu)存在一定差異性。同時，達標(biāo)與不達標(biāo)的污水處理中雖然存在類似的物種多樣性以及均勻度指數(shù)，但是核心功能菌群結(jié)構(gòu)還是存在一定的差異?；谀康乃椒治?，相對于正常狀態(tài)之下的核心功能菌群來說，出水不達標(biāo)污水處理廠則缺少部分功能細菌，這些細胞在有有機物以及脫氮中具有重要的作用。
三、結(jié)語
分析城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥細菌群落結(jié)構(gòu)特征，可以了解其主要構(gòu)成以及核心菌群。通過分析工業(yè)污水廠的具體豐度、多樣性可以確定UASB可以有效的處理多樣性的菌群，其具有良好的凈化作用。通過分析綜合細菌群落結(jié)構(gòu)特征可以確定在工業(yè)生產(chǎn)中通過稀H2SO4調(diào)節(jié)進水的pH，可以有效的測去除在工業(yè)廢水中的氨氮元素。( >
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