综述：盐度对厌氧消化的影响：性能、微生物生理和群落动态

本文系统综述盐度对厌氧消化（AD）的影响。涵盖盐度对 AD 性能、微生物生理及群落结构的作用，探讨缓解盐度抑制的策略与未来研究方向，为处理含盐底物的 AD 工程应用提供理论指导。

　　

盐度对厌氧消化的影响：性能、微生物生理和群落动态

引言

盐在人类生活和众多工业过程中至关重要。然而，各行业每年都会产生大量含盐废水，像工业生产、海鲜加工、食品腌制、纺织印染等领域，其盐度通常在 5g/L - 60g/L。此外，海水淡化及直接利用海水也带来盐浓度在 15g/L - 45g/L 的废水。含盐量超 10g/L 的废水被视为高盐废水，直接排放会严重威胁环境，引发水体富营养化、土壤盐渍化等问题。

目前，处理含盐废水的主要技术有膜蒸馏、混凝 / 絮凝、离子交换和电化学方法等，但这些技术在处理高浓度有机物废水时效率低、成本高。厌氧消化（AD）因具备经济优势和能源回收潜力，成为处理含盐废水的理想选择，如序批式厌氧 - 好氧工艺、厌氧膜生物反应器系统（AnMBR）、上流式厌氧污泥床（UASB）系统等都有应用。

不过，盐度会影响 AD 的处理效率，所以有必要深入研究其作用机制。尽管已有一些综述探讨了相关影响因素和高盐抑制机制，但仍需从微观和宏观层面进行系统综述。本文就系统研究了不同盐度胁迫对 AD 性能的影响，聚焦于微生物生理变化和分子水平的影响，包括微生物渗透调节、胞外聚合物（EPS）、酶活性，阐述盐度胁迫下微生物群落多样性和结构的变化，提出缓解盐度胁迫的策略，并展望未来研究方向。

盐度对化学需氧量去除的影响

化学需氧量（COD）去除效率常被视作 AD 系统的直接指标。低盐度（≤10g/L）和高盐度（>10g/L）对其影响各异。低盐度通常对 COD 去除效率影响较小，高盐度的影响在不同研究中有不同表现，有的研究表明高盐度会抑制 COD 去除，也有研究发现一定范围内高盐度下系统仍能保持较高的 COD 去除效率。这可能与盐度的具体浓度、厌氧消化系统的类型、微生物的适应性等多种因素有关 。

盐度对渗透压的影响

在 AD 过程中，盐度主要由钠盐、镁盐和钙盐等贡献，其中钠盐占比最大。除少数嗜盐微生物外，低浓度的 Na⁺对 AD 系统中微生物的繁殖和生长至关重要，并且钠离子在微生物代谢过程中作为关键介质发挥着重要作用。然而，高盐度会显著增加环境渗透压。当外界渗透压过高时，微生物细胞内的水分会外流，导致细胞脱水。这会影响细胞内酶的活性，许多酶需要在特定的水分环境下才能保持最佳构象和催化活性，水分流失会破坏这种构象，使酶活性下降。同时，高渗透压还会影响微生物对营养物质的摄取，细胞为了应对渗透压变化，会分泌更多的可溶性微生物产物（SMP），以调节细胞内外的渗透压平衡。

盐度对微生物群落多样性和丰富度的影响

有机物的降解和甲烷的生成与微生物群落的功能密切相关。分析微生物群落多样性和丰富度的变化，有助于了解微生物对盐度胁迫的响应，还能反映 AD 性能的变化。在微生物群落多样性分析中，Chao1 和 Shannon 指数常被用于评估微生物的丰富度和多样性。研究发现，高盐度会降低微生物群落的多样性和丰富度。在高盐环境下，一些对盐度敏感的微生物难以生存，导致群落中的物种数量减少，优势种群发生改变。例如，产甲烷古菌中的乙酸营养型产甲烷菌在高盐度下优势地位下降，而一些耐盐的微生物种类可能会逐渐成为优势种群。这不仅改变了微生物群落的结构，还会影响整个 AD 过程中物质转化和能量代谢的途径，进而影响甲烷的生成和 AD 系统的性能。

挑战与展望

目前，虽然在盐度对 AD 影响方面已有大量研究，但大多集中在实验室规模。在盐度胁迫下，EPS 的分解与 SMP 的生成和利用共同影响着 AD 系统中有机物的分布和微生物活性。然而，EPS 和 SMP 之间的联系尚未得到深入研究，未来应重点关注它们在盐度胁迫下的关系。在实际应用中，需要进一步探索如何将实验室研究成果转化为大规模的工程应用，优化 AD 系统的运行参数，提高其对高盐废水的处理能力，降低处理成本，以实现可持续的废水处理和能源回收。

结论

低盐度有助于提高有机物去除率和甲烷产量，同时微生物数量会略有增加。但当盐度超过一定阈值时，会抑制微生物活性，尤其是产甲烷菌的活性，导致 AD 效率下降。高盐度会增大环境渗透压，使细胞内酶活性降低，可溶性微生物产物分泌增加，微生物会分泌更多物质来应对渗透压变化。这些变化会影响微生物群落结构和功能，进而对 AD 系统的性能产生负面影响。深入了解盐度对 AD 的影响机制，对于优化 AD 工艺，提高含盐废水处理效率和能源回收具有重要意义。