科研 | Water Research：過氧化氫對飲用水庫中天然浮游植物和浮游細菌的影響：圍隔尺度研究( 三 )

p = 0.0001）也與溶解氧呈負相關（r = -0.75）。在OTU和DOC之間沒有觀察到顯著的相關性（圖6 ，補充表5）。在120 h ，透明度，濁度，酸堿度，電導率和藍藻葉綠素的分區(qū)控制和處理。在處理過程中，許多OTUs與較高的電導率和透明度之間建立了正相關關系。芽胞桿菌（OTU65）（電導率：r = 0.84；透明度：r = 0.68）、紅桿菌（OTU81）（電導率：r = 0.75；透明度：r = 0.80）、乳桿菌（OTU160）（電導率：r = 0.80；透明度：r = 0.75）和一個未分類的螺旋體科（OTU37）（電導率：r = 0.82；透明度：r = 0.72）。未分類的鞘孢桿菌科（OTU25）的豐度僅與電導率有關（r = 0.77）。與酸堿度呈負相關并與處理相關分別為OTUs是螺旋體科（OTU37）（r = -0.74）、根瘤菌（OTU39）（r = -0.62）、黃桿菌（OTU42）（r = -0.80）、芽生單胞菌（OTU65）（r = -0.71）、紅桿菌（OTU81）（r = -0.63）和冰桿菌（OTU160）（r = -0.71）（圖6 ，補充表5）。雖然黃桿菌屬（OTU17）（p = 0.2）、未分類的叢毛單胞菌科（OTU29）（p = 0.6）和突柄桿菌屬（OTU88）（p = 0.2）與120 h的處理條件有關，但它們與非生物因素沒有顯著相關性（補充表5）。此外，綠藻葉綠素與藍菌屬（OTU16）呈正相關（r = 0.62），在對照條件下保持其存在，在處理樣品中略有增加。突柄桿菌屬（OTU88）與硅藻葉綠素正相關（r = 0.74），而未分類的叢毛單胞菌科（OTU29）與這兩個因子均正相關（r = 0.6）（綠藻r = 0.6 ，硅藻組r = 0.73）。

本文插圖

圖6 典型對應分析（CCA）在每個采樣時間，有助于區(qū)分對照和處理的主要OTUs（通過SIMPER）和在每個時間物理化學參數(shù)的顯著不同。討論
所研究的水庫用于飲用水供應，近期有藍藻增殖的歷史，優(yōu)勢種群為阿氏浮絲藻和尖頭藻屬。在這項研究中， H2被應用于圍隔尺度以抑制藍藻水華和改善水質參數(shù) 。研究了這種處理對浮游細菌群落組成的影響。加入單一濃度（10 mg/L）的H22 ，并在120 h（5天）內監(jiān)測生物和非生物參數(shù) 。有研究表明，在淡水環(huán)境中， 5 mg/L的H10mg/L）是考慮到水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)和高有機碳含量。該濃度抑制藍藻，但對真核浮游植物影響較小。盡管與其他浮游植物相比，藍藻會選擇性地受到H220 mg/L H2H2H2對藍藻的原位抑制效率取決于其降解時間，而降解時間受有機碳濃度和浮游細菌密度和組成的影響。 Fan等人使用太湖水樣發(fā)現(xiàn) ， 10 mg/L的H2H2H22抑制藍藻超過120 h ，這與那些在低有機碳濃度環(huán)境中應用10 mg/L的研究相比，時間縮短了。在本實驗中，從72 h開始沒有檢測到HH22處理抑制，但降解后以綠藻為主，表明藍藻對處理的敏感性更高，或綠藻的恢復/適應性更高。 Sinhá等人觀察到，藍藻生物量減少，其后真核硅藻Synedra sp.和綠藻Cladophora sp.的豐度增加，表明這些物種得益于藍細菌的崩潰并利用了可用的養(yǎng)分。在另一項研究中，通過施加H抑制了銅綠微囊藻的開花，綠藻（衣藻屬）的生長得到了促進。本實驗雖未對浮游生物的組成進行評估，但對其組成進行了分析。浮生直鏈藻屬和脆桿藻屬被確定為原水中的主要硅藻物種，而浮絲藻屬和尖頭藻屬在研究時存在。與其他研究不同的是，隨著浮游植物的抑制， H處理后的透明度增加，且隨著時間的推移與藍藻葉綠素有關。因此，在本研究中，使用高濃度的H2改善了水質參數(shù) 。在72 h時， DO濃度下降，這可能與藍藻的崩潰和減少光合活性導致產(chǎn)氧降低有關。在淡水環(huán)境中的其他研究表明，酸堿度和溶解氧的增加可歸因于藍藻在大量水華和高營養(yǎng)水平下的生長。基于H處理被描述為觸發(fā)再營養(yǎng)化，導致環(huán)境中的另一種平衡，但是在本實驗中，沒有觀察到由于添加H2而引起的營養(yǎng)物濃度的變化。隨著時間的推移，營養(yǎng)物質的維持或增加將有利于藍藻的再生。此外，營養(yǎng)濃度的變化可能與藍藻水華的物種組成、水體的氧化還原電位以及相關微生物群落的生長有關。 H2降解后，在120 h觀察到藍藻生物量和序列相對豐度的增加，表明再生具有不同于最初的群落組成。藍藻屬在處理后的群落中占主導地位，但也檢測到了浮游絲體和微囊藻的序列。微浮游海藻（0.2-2 μm）數(shù)量豐富，但忽略了淡水系統(tǒng)中低營養(yǎng)或富營養(yǎng)條件。在缺乏營養(yǎng)的海洋環(huán)境中，微浮游藍藻的代表性種類可以達到0.5 d-1的生長速率。在本實驗中，由于H2抑制了藍藻水華，所以相對較快的生長速率可能得益于競爭的緩解和營養(yǎng)物質的可用性。因此，長期顯微鏡分析、葉綠素測量和分子工具對于監(jiān)測剩余藍細菌群落的發(fā)展和優(yōu)化緩解策略非常重要。 H22處理后，除藍藻外，其他門的豐度均下降。放線菌門、疣狀芽胞菌沒門、浮霉菌門和綠彎菌門的情況就是這樣，這表明這些門的成員對氧化過程也很敏感。相反，一些細菌類群對處理具有抗性，包括厚壁菌門、變形菌門和擬桿菌門。副球菌和耐輻射球菌對處理樣品的細菌群落的貢獻比例相似（24 h和72 h）。已知這兩個屬的成員都產(chǎn)生參與細菌防御氧化應激有害效應的酶。異常球菌屬以其在電離、紫外線輻射和脫水等各種極端環(huán)境條件下生存的能力而聞名。電離和紫外線輻射可以介導和增強活性氧的產(chǎn)生。耐輻射球菌細胞具有較高的過氧化氫酶活性，當暴露于H2H22預處理時，細胞變得對更高濃度的處理條件下的主要菌屬是微小桿菌屬，其世界性分布可能與對包括高紫外線強度在內的極端環(huán)境條件的適應性有關。這個屬的一個固有特征是過氧化氫酶的強烈活性。來自該屬的菌株呈現(xiàn)類胡蘿卜素C30合成的完整途徑，這可能有助于ROS淬滅以及保護免受光損傷。微小桿菌與透明度呈正相關，這是藍藻崩潰的結果。 Tian等人表明，微小桿菌屬的提取物對藍藻有較強的殺藻活性， 2天內抑制浮絲藻、聚球藻和微小色球藻的生長，對綠藻無抑制作用。 H22降解后，微小桿菌豐度降低，藍藻占優(yōu)勢。后來的一個主要貢獻者是與對照條件相比豐度增加的黃桿菌屬。此前已有報道稱，在聚球藻屬為主的藍藻爆發(fā)期間，該屬與微型藍藻之間存在相關性。此外， Cardman等人提出疣微菌門的成員，包括黃體桿菌可能參與了海洋環(huán)境中藻多糖的降解。這些結果表明，使用宏基因組學方法的進一步研究可以證實特定細菌分類群在氧化過程和隨后藍藻再生長之前的組成變化之后的流行。在這種情況下，了解水處理氧化處理后浮游細菌中占主導地位的抗性細菌非常重要，因為它們可能意味著耗水風險。此外，了解H處理后微生物群落的動態(tài)可以揭示細菌類群在藍藻水華恢復前的生物監(jiān)測條件中可能有用。本研究沒有評估H22對藍藻毒素的潛在影響，因為在整個實驗過程中沒有檢測到常規(guī)監(jiān)測的藍藻毒素（微囊藻毒素、石房蛤毒素和柱胞藻毒素）。盡管在原位和藍藻培養(yǎng)中都觀察到了H2H22處理的優(yōu)點是它不需要在WTP中增加新的基礎設施，只有當原水水質惡化到某一閾值時，才能應用于水庫的一小部分（靠近取水口）。評論

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