表面活性剂对剩余污泥中噬菌...取率及胞外聚合物组分的影响_宋健.pdf

第4 9卷 第1期2 0 2 3年2月东华大学学报(自然科学版)J OUR NA L O F D ON GHUA UN I V E R S I T Y(NA TUR A L S C I E N C E)V o l.4 9,N o.1F e b.2 0 2 3 文章编号:1 6 7 1-0 4 4 4(2 0 2 3)0 1-0 1 0 3-0 7 D O I:1 0.1 9 8 8 6/j.c n k i.d h d z.2 0 2 1.0 2 2 5收稿日期:2 0 2 1-0 4-2 2基金项目:国家自然科学基金面上项目(5 1 8 7 8 1 3 7);上海市青年科技启明星计划资助项目(2 0 QA 1 4 0 0 4 0 0);国家自然科学基金(5 1 8 0 8 4 6 8)通信作者:李响,男,副教授,研究方向为固废处理与资源化,E-m a i l:l i xd h u.e d u.c n引用格式:宋健,徐先宝,顾霞,等.表面活性剂对剩余污泥中噬菌体提取率及胞外聚合物组分的影响J.东华大学学报(自然科学版),2 0 2 3,4 9(1):1 0 3-1 0 9.S ON G J,XU X B,GU X,e t a l.E f f e c t o f s u r f a c t a n t s o n p h a g e e x t r a c t i o n e f f i c i e n c y a n d c o m p o n e n t s o f e x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i c s u b s t a n c e i n w a s t e a c t i v a t e d s l u d g eJ.J o u r n a l o f D o n g h u a U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e),2 0 2 3,4 9(1):1 0 3-1 0 9.表面活性剂对剩余污泥中噬菌体提取率及胞外聚合物组分的影响宋 健1,徐先宝1,顾 霞1,李玲丽2,周子钧1,徐婷婷1,薛 罡1,李 响1(1.东华大学 环境科学与工程学院,上海 2 0 1 6 2 0;2.西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 6 1 0 5 0 0)摘要:为研究表面活性剂对剩余污泥中噬菌体提取率的影响,利用表面活性剂(焦磷酸钠和柠檬酸钾)提取剩余污泥中的噬菌体,探究噬菌体提取率与污泥胞外聚合物(e x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i c s u b s t a n c e s,E P S)组分的相关性。在此基础上,利用标记重捕法探究外源T3噬菌体在不同形态E P S中的分布。结果表明:焦磷酸钠和柠檬酸钾分别使剩余污泥中噬菌体提取率提高了2 8 3%和7 9%;噬菌体提取率与剩余污泥E P S溶出的腐殖酸含量有较强相关性,与溶出的多糖和蛋白质含量相关性较弱;利用标记重捕法发现污泥黏附型E P S、松散型E P S和紧密型E P S中外源T3噬菌体回收率分别为6 9%、1 5%和3 4%,表明外源T3噬菌体主要分布于污泥系统的黏附型E P S;E P S中外源T3噬菌体拷贝数与其溶出的腐殖酸含量有较强的相关性,与溶出的多糖和蛋白质含量相关性较弱。关键词:表面活性剂;剩余污泥;噬菌体;提取率;胞外聚合物;相关性中图分类号:X 1 7 1 文献标志码:AE f f e c t s o f s u r f a c t a n t s o n p h a g e e x t r a c t i o n e f f i c i e n c y a n d c o m p o n e n t s o f e x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i c s u b s t a n c e i n w a s t e a c t i v a t e d s l u d g eS ONG J i a n1,XU X i a n b a o1,G U X i a1,L I L i n g l i 2,ZHO U Z i j u n1,XU T i n g t i n g1,XU E G a n g1,L I X i a n g1(1.C o l l ege o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n d E ngi n e e r i ng,D o ngh u a U n i v e r s i ty,S h a ngh a i 2 0 1 6 2 0,C h i n a;2.S c h o o l o f C h m e i s t ry a n d C h e m i c a l E ngi n e e r i ng,S o u t h w e s t P e t r o l e u m U n i v e r s i ty,C h e ngd u 6 1 0 5 0 0,S i c h u a n,C h i n a)A b s t r a c t:T o s t u dy t h e e f f e c t o f s u r f a c t a n t s o n t h e e x t r a c t i o n r a t e o f ph age s f r o m w a s t e a c t i v a t e d s l u dge,t h e ph age s w e r e e x t r a c t e d f r o m s l u dge by s u r f a c t a n t s(s o d i u m p yr oph o sph a t e a n d po t a s s i u m c i t r a t e),a n d t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e e x t r a c t i o n e f f i c i e n cy o f ph age s a n d e x t r a c e l l u l a r po lym e r i c s u b s t a n c e s(E P S)w a s e xpl o r e d.O n t h i s b a s i s,t h e d i s t r i b u t i o n o f e x oge n o u s T3 ph age s i n E P S w i t h d i f f e r e n t f o r m s w a s s t u d i e d by m a r k i ng a n d r e c apt u r e d m e t h o d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t s o d i u m p yr oph o sph a t e a n d po t a s s i u m c i t r a t e i n c r e a s e ph age e x t r a c t i o n e f f i c i e n cy by 2 8 3%a n d 7 9%i n w a s t e a c t i v a t e d s l u dge,r e spe c t i v e ly.P h age e x t r a c t i o n e f f i c i e n cy i s s t r o ngly c o r r e l a t e d w i t h h u m i c a c i d s o l u b i l i z e d f r o m E P S o f w a s t e a c t i v a t e d s l u dge,a n d w e a k ly c o r r e l a t e d w i t h po lys a c c h a r i d e,pr o t e i n s o l u b i l i z e d f r o m E P S.M a r k i ng a n d r e c apt u r e d m e t h o d f i n d s t h e r e c o v e ry o f e x oge n o u s T3 ph age a r e 6 9%,1 5%a n d 3 4%i n s l i m e E P S,l o o s e ly b o u n d E P S a n d t igh t ly b o u n d E P S,r e spe c t i v e ly,w h i c h i n d i c a t e s t h a t e x oge n o u s ph age s m a i n ly d i s t r i b u t e i n s l i m e E P S i n s l u dge sys t e m;t h e c op y n u m b e r o f e x oge n o u s T3 ph age i s s t r o ngly c o r r e l a t e d w i t h h u m i c a c i d s o l u b i l i z e d f r o m E P S,a n d w e a k ly c o r r e l a t e d w i t h po lys a c c h a r i d e,pr o t e i n s o l u b i l i z e d f r o m E P S.东华大学学报(自然科学版)第4 9卷 K e y w o r d s:s u r f a c t a n t;w a s t e a c t i v a t e d s l u dge;ph age;e x t r a c t i o n e f f i c i e n cy;e x t r a c e l l u l a r po lym e r i c s u b s t a n c e;c o r r e l a t i o n 噬菌体是污泥系统重要的底层生物,其能够影响细菌代谢1、群落结构2以及污水处理性能3-4。文献5 表明,污泥系统噬菌体数量约为1 071 09个/m L,远高于其他水生生态系统6-7。现有研究8-1 1的噬菌体提取主要集中于土壤和水生沉积物,而在污泥系统噬菌体的研究中,噬菌体提取鲜有报道。目前考虑到土壤对噬菌体的高吸附率1 2,土壤中噬菌体的提取采用了广泛的洗脱介质,如利用表面活性剂1 3和钠镁缓冲液1 4提取的噬菌体丰度分别为2.6 41 09和1.01 09个/g(干土)。污泥系统基质的复杂性和微生物群落的多样性1 5-1 6,导致污泥系统尚无标准化的噬菌体提取方法。污泥中的胞外聚合物(e x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i c s u b s t a n c e s,E P S)是细菌分泌的、附着在细胞壁上的高分子聚合物1 7。根据有机物与污泥絮体的结合程 度,可 将E P S分 为 黏 附 型E P S(s l i m e-E P S,S-E P S)、松散型E P S(l o o s e l y b o u n d-E P S,L B-E P S)和紧密型E P S(t i g h t l y b o u n d-E P S,T B-E P S)1 8。噬菌体位于细菌表面与E P S之间,且大部分细菌表面的鞭毛、转运蛋白和脂多糖都能与噬菌体结合1 9,而E P S的网络结构使病毒紧紧黏附在细胞表面2 0。因此,E P S是影响剩余污泥中噬菌体分离与提取的重要因素2 0。文献2 1 研究表明,表面活性剂能削弱基质