近日，深圳大学化学与环境工程学院周礼杰老师团队在期刊《Science of the Total Environment》（影响因子6.551，中科院JCR 1区， TOP期刊）上发表了题为《Assimilatory and dissimilatory sulfate reduction in the bacterial diversity of biofoulant from a full-scale biofilm-membrane bioreactor for textile wastewater treatment》的论文。周礼杰为此论文第一作者和通讯作者，深圳大学为第一单位。

同化和异化硫酸盐还原(ASR和DSR)是废水处理过程中细菌硫酸盐还原的核心途径。据报道，在废水处理过程中，硫酸盐的还原可以发生在膜生物反应器的生物膜垢中。生物膜垢主要成分是导致膜污染的微生物产物，从而导致膜过滤能耗的增加。本文采用生物膜-膜生物反应器(biofilm-MBR)处理纺织废水，对生物膜垢进行了研究。在长达10个月的运行过程中，生物膜- MBR出水中的硫酸盐浓度随着亚硫酸盐浓度的上升而逐渐下降，同时生物膜垢也在膜组件上积累。在此期间，出水中的硫化物没有明显增加。宏基因组分析显示，生物污染物中存在多种微生物群落。进一步的遗传性状分析表明，它们具有丰富的ASR和DSR功能基因。生物膜垢中检测到大量的硫酸盐还原菌(SRB)，包括著名的Desulfovibrio、Desulfainum、Desulfobacca、Desulfobulbus、Desulfococcus、desulfoema、Desulfosarcina、Desulfobacter、Desulfobacula、Desulfofaba、Desulfotigum、Desulfatibacillum、Desulfatitalea、Desulfobacterium。我们研究发现，它们在碳和硫循环中发挥着重要的作用。基于宏基因组分析检测到丰富的同化硫酸盐还原酶，我们推断ASR是一个功能上更重要的硫酸盐还原途径。此外，“AMP(单磷酸腺苷)→亚硫酸盐”步骤是生物膜垢中ASR和DSR共同的关键反应。这一步骤可能会导致亚硝酸盐在生物膜- MBR出水中的积累。总的来说，生物膜垢中的ASR功能基因更为丰富。但具有完全DSR途径的细菌导致了生物膜- MBR中硫化物的产生。

ASR和DSR途径研究是基于处理纺织废水的生物膜- MBR中获取的生物膜垢的宏基因组数据集。与亚硫酸盐产生相关的硫酸盐还原被观察到与生物污染物同步形成。然而，与进水相比，MBR出水中的硫化物浓度并没有发生变化，这说明硫酸盐转化为硫化物的条件并不理想。我们在生物膜垢中发现包括Desulfovibrio、Desulfainum、Desulfobacca、Desulfobulbus、Desulfococcus、Desulfoema、Desulfosarcina、Desulfobacter、Desulfobacula、Desulfofaba、Desulfotigum、Desulfatibacillum、Desulfatitalea、Desulfobacterium在内的多种SRB，并且在具有相当生理多样性的生物膜垢微生物群落中存在大量SRB。ASR似乎是一个必要的硫酸盐还原途径，因为在生物膜垢中有很高比例的细菌携带同化硫酸盐还原酶。与携带ASR的细菌相比，在更多的细菌中发现了完整的DSR通路。结合大量催化“AMP→亚硫酸盐”的细菌，发现MBR出水中有硫铝酸盐积累。我们希望进一步的研究可以集中在控制ASR或DSR途径的表达，以控制废水中的硫酸盐、亚硫酸盐和硫化物浓度。

这项工作得到了国家自然科学基金、深圳大学青年教师科研启动项目等的支持。

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