王爱杰团队WR：水处理系统污泥微生物群落构建及其功能的电选择效应

近日，王爱杰教授团队在Water Research 上发表了题为“Electrical selection for planktonic sludge microbial community function and assembly”的研究论文。论文第一作者为王爱杰教授，通讯作者为王爱杰教授、梁斌副教授，通讯单位为城市水资源与环境国家重点实验室。该项研究发现了弱电介入对厌氧水解酸化系统污泥降解效能的强化作用；揭示了弱电介入对微生物互作和功能菌群构建的选择机制；提出了定向调控工程系统微生物群落功能的可行策略 。

弱电介入型水解酸化系统（electrostimulated hydrolysis acidification, eHA）是指对常规厌氧水解酸化系统（Hydrolysis acidification, HA）施加小于1.0 V的外电压，为厌氧微生物提供额外的“还原力”，协助其跨越呼吸能垒，大幅加速毒害性有机物（特别是硝基芳烃、偶氮化合物、卤代化合物）的生物降解转化和高效去除。王爱杰教授团队发明和创制了工程化电极，建立了模块化设计和即插即用的现场装配模式，突破了弱电介入技术工程化应用的关键技术瓶颈（该技术入选2019年国家先进污染防治技术名录；示范工程入选国家水专项第一批优秀示范工程）。

前期，大量研究报道过电极生物膜微生物群落结构与功能。但是，与电极生物膜相比，悬浮污泥具有更高的生物量和代谢活性，对污染物去除发挥着更为重要的作用。因此，揭示悬浮污泥微生物群落如何响应弱电刺激，对于定向调控工程系统的效能具有重要价值。

本研究构建了弱电介入型水解酸化反应器（eHA），探究了eHA反应器与常规HA反应器处理效能（模式污染物偶氮染料茜素黄R降解速率）的差异，基于16S rRNA基因测序和宏基因组测序分析了弱电刺激对悬浮污泥微生物群落结构和功能的影响，并通过基于系统发育进化树分箱的零模型算法（iCAMP）解析了弱电刺激下悬浮污泥微生物群落与典型功能菌属的构建机制。

　　由此得出重要结论：电选择作用赋予悬浮污泥更高的污染物降解效率；弱电介入显著改变了悬浮污泥微生物群落结构与组成，不同功能微生物之间的互作关系显著增强；电选择作用使微生物降解污染物的典型功能基因和电子中介体合成基因得到显著富集；电选择作用下悬浮污泥微生物群落构建更多受确定性过程主导，且确定性过程在污染物降解菌和电活性菌构建过程中更重要。

原文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0043135421009386