头孢氨苒对厌氧消化的多维度抑制机制：微生物应激反应与群体感应失效的新见解

《Bioresource Technology》：New insights into the impact of cefalexin on anaerobic digestion: microbial stress response and quorum sensing

本研究系统揭示了头孢氨苒（CFX）短期冲击对厌氧消化（AD）系统的多重抑制机制。研究发现低浓度CFX（≤20 mg/L）时系统保持稳定（TOC去除率>96%），但高浓度（≥50 mg/L）会引发代谢功能紊乱：产甲烷过程关键辅酶F420活性降至32.41%，氧化应激导致活性氧（ROS）激增61.74%，群体感应（QS）信号分子C8-HSL锐减95.76%。该研究为含抗生素废水处理工艺优化提供了理论依据。

　　

Highlight

实验设计与操作

接种污泥取自稳定运行超过300天的实验室规模厌氧膜生物反应器（AnMBR）。该反应器有机负荷率为1.73 kg COD/(m³·d)，并保持COD去除率高于95%。实验前，收集的活性污泥用0.01 M磷酸盐缓冲盐水（PBS, pH 7.4）洗涤三次，并通过离心（4000 rpm, 5分钟）回收。批量实验在100 mL厌氧血清瓶中进行。将污泥添加到每个瓶中...

CFX对AD性能的影响

图1展示了不同CFX浓度对AD系统中TOC去除的影响。对照组（0 mg/L CFX）表现出稳定的性能，最终TOC去除率达到（99.79 ± 0.15）%，并在最初12小时内达到峰值去除率24.76 ± 0.54 mg/(L·h)。在低浓度（≤ 0.5 mg/L）下，系统显示出兴奋效应，其中初始12小时去除率增加至25.82 ± 1.75 mg/(L·h)（比对照组增加4.40%）。这一现象与...

结论

本研究系统阐明了CFX冲击对AD性能的影响，并揭示了相关的抑制机制。短期暴露于CFX通过影响微生物功能和通讯的联合效应损害了AD效率。在CFX浓度低于20 mg/L时，系统保持稳定性能，表明对低水平胁迫具有耐受性。在50 mg/L CFX及以上浓度时，观察到明显的性能恶化，其中产甲烷作用被确定为最敏感的阶段。在...