金仁村教授团队揭示厌氧氨氧化污泥对锌和四环素单一和联合胁迫的响应机制

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2019年8月18日，我校生命与环境科学学院金仁村教授团队在环境科学领域TOP期刊Environment International (IF = 7.943)在线发表题为 “ Deciphering the microbial and genetic responses of anammox biogranules to the single and joint stress of zinc and tetracycline ” 的成果，评估了使用厌氧氨氧化工艺处理含有锌和四环素的废水的可行性，揭示了厌氧氨氧化污泥对锌和四环素的单一及联合胁迫的响应。

厌氧氨氧化技术在市政污水脱氮处理中的应用成为近几年来污水处理研究的热点，但厌氧氨氧化细菌生长缓慢、细胞产率低、对环境条件敏感。因此，明确外界胁迫下厌氧氨氧化性能和微生物群落变化，探索外界环境对厌氧氨氧化的影响的机制，对厌氧氨氧化工艺在复杂环境条件下的实际应用有重要理论指导意义。金仁村团队通过对不同胁迫条件下的厌氧氨氧化系统进行分析，发现厌氧氨氧化工艺在一定程度上会受到有机物、重金属、纳米颗粒、抗生素、盐度等影响。鉴于近年来抗生素的大量使用导致抗生素大量残留的现状，课题组随后对抗生素对厌氧氨氧化的影响进行了深入的探索。

此研究分别探究了单一金属和抗生素以及两者复合压力对厌氧氨氧化工艺的影响，构建反应器R0、R1、R2和R3，分别为对照组、重金属、抗生素、及复合实验组。结果表明，在较低的抑制剂浓度下，厌氧氨氧化性能保持与初始状态相当的水平。当锌和四环素的浓度增加至3.39 mg L ^-1和1.0 mg L^-1，反应器性能未观测到明显恶化，但当两者累积浓度达3 mg L^-1时，脱氮效率大幅度降低。通过荧光定量PCR技术和高通量测序技术对抗性基因及菌群变化进行分析，研究显示R3中大多数抗生素抗性基因(ARGs)和int I1 的丰度高于R2中的丰度，表明锌和四环素在厌氧氨氧化抑制过程中具有协同效应，ARGs与重金属抗性基因(MRGs)之间的显著相关性表明，重金属的暴露可能会增加ARGs的富集和传播。

综上所述，高浓度的锌和四环素严重影响了厌氧氨氧化过程，锌和四环素的胁迫导致反应器中的MRGs，ARGs和int I1丰度整体增加，抗生素和重金属在厌氧氨氧化抑制过程中具有协同效应，重金属暴露可能会增加ARGs传播的风险。

我校生命与环境科学学院范念斯博士为该论文的第一作者，金仁村教授为通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金（No. 51878231）和杭州市科学技术发展计划（No. 20191203B11）等项目的资助。