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| 农业废弃物酶解碳源对周丛生物脱氮的强化效应 |
| Enhancing nitrogen removal in periphyton systems via enzymatic hydrolysis of agricultural waste as carbon source |
| 投稿时间：2025-02-18 修订日期：2025-06-16 |
| DOI： |
| 中文关键词: 周丛生物 农业废弃物 碳源 反硝化 胞外聚合物 微生物群落组成 |
| 英文关键词: periphyton agricultural waste carbon source denitrification extracellular polymeric substances (EPS) microbial community composition |
| 基金项目:国家自然科学基金国际合作项目（42320104002）；江苏省农业自主创新项目（CX(22)1003） |
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| 中文摘要: |
| 摘 要：【目的】外加碳源是促进污水脱氮的常规措施，但其存在成本高、微生物利用效率低等问题。周丛生物作为一种比藻菌联合体更复杂的微生态系统，在水体氮去除方面展现出更优异的性能。【方法】本研究利用碱和酸预处理农业废弃物的水解液充当碳源，通过周丛生物脱氮试验评估其对周丛生物脱氮能力的强化效果，并结合周丛生物生物量、胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）组分分析和16S rRNA基因测序技术揭示外加碳源对周丛生物的生长和微生物群落的调控机制。【结果】结果表明，碱预处理玉米芯水解液（YMX）因高化学需氧量（COD=23134 ± 704 mg·L?1）和缓释糖类（74%），显著提升了周丛生物的总氮（TN）、铵态氮（NH??-N）及硝态氮（NO??-N）去除率（分别达84.4%、100%和67.5%），其优势源于假单胞菌门（Pseudomonadota，42.1%）的富集及其携带的完整反硝化基因簇（nirK/nirS、norB/nosZ）。酸预处理玉米秸秆酶解液（JG）虽COD释放量较低（ΔCOD=6408 mg·L?1），但通过蓝细菌门（Cyanobacteria，55.8%）与溶杆菌属（Lysobacter，6.4%）的“光驱碳供给-异养反硝化”协同路径，实现了与YMX组相当的硝酸盐去除率（70.5% vs. 67.0%）。此外，外源碳输入通过重塑胞外聚合物（EPS）组成驱动群落重构：YMX组多糖含量提升16.0%，增强周丛生物机械强度并促进异养反硝化；JG组蛋白质含量增加26.5%，通过吸附酚类抑制物缓解毒性。【结论】本研究揭示了农业废弃物预处理-碳源特性-功能菌群适配性之间的内在关联，为“以废治废”型低碳废水处理技术提供了理论依据与实践范式。 |
| 英文摘要: |
| 本研究通过系统探究碱/酸预处理农业废弃物水解液对周丛生物脱氮效能的影响机制，为农业废弃物资源化利用与低碳废水处理技术的联用提供了理论依据，其“以废治废”理念对推动水处理行业可持续发展具有重要实践价值。 |
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