污水处理厂生物处理工艺对微塑料表面微生物群落结构的塑造机制

本研究针对污水处理厂(WWTP)中微塑料(MPs)及其表面生物膜(plastisphere)难以被完全去除的问题，通过分析PP和PE两种MPs在污水处理各阶段(包括SBR工艺)的微生物群落演替规律，发现SBR处理能显著改变MPs表面菌群结构并提高选择性，为优化WWTP对MPs及其携带病原菌的去除提供了理论依据。

　　

微塑料污染已成为全球性环境问题，而污水处理厂(WWTP)被认为是微塑料(MPs)进入水环境的主要途径。这些直径小于5毫米的塑料颗粒在污水中成为微生物的"特洛伊木马"，其表面形成的生物膜(plastisphere)不仅可能携带病原菌传播，还会影响污水处理效率。尽管现有研究表明WWTP对MPs的去除率在60%-99.9%之间波动，但关于不同处理阶段如何影响MPs表面微生物群落仍知之甚少。

来自越南某高校的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表的研究，首次系统分析了污水处理全流程中MPs表面菌群的变化规律。研究人员选取越南平阳省日处理2万立方米的污水处理厂为研究对象，采集了进水(influent)、预处理后(post-preliminary)、初级处理后(post-primary)、SBR反应器后(post-SBR)和消毒后(post-disinfection)五个阶段的污水样本。采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)两种常见MPs作为生物膜载体，通过16S rRNA高通量测序技术，揭示了生物处理工艺对MPs表面微生物群落的塑造作用。

关键技术方法包括：1)在WWTP五个处理阶段采集污水样本；2)使用PP和PE两种MPs材料进行原位生物膜培养；3)通过Illumina高通量测序分析16S rRNA基因；4)结合EC(电导率)、COD(化学需氧量)、TSS(总悬浮固体)和NH₄
⁺
等水质指标进行相关性分析。

研究结果

Wastewater characteristics during the wastewater treatment procedure
水质分析显示SBR处理阶段效果显著：电导率(EC)从790.7±1.5 μS/cm降至587.7±3.1 μS/cm，NH₄
⁺
浓度从42.3±0.6 mg/L降至1.7±0.1 mg/L，证实SBR能有效去除污染物。

微生物群落结构变化
PCoA分析表明，PP和PE表面菌群在SBR处理前后形成明显分界。SBR处理使MPs表面细菌数量显著减少，但提高了微生物选择性，如变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度发生显著变化。

环境因子关联性
研究发现两种优势菌种与EC、COD、TSS和NH₄
⁺
等指标存在适度相关性，表明水质参数变化直接影响MPs表面菌群组成。

结论与意义
该研究首次阐明SBR作为WWTP核心生物处理单元，不仅能有效降解常规污染物，还可重塑MPs表面微生物群落结构。这一发现为优化污水处理工艺提供了新视角：1)证实生物处理阶段对控制MPs传播的关键作用；2)揭示MPs表面菌群可作为污水处理效率的生物标志物；3)为开发针对性MPs去除技术提供理论依据。研究结果对预防病原菌通过MPs传播、保障水环境安全具有重要实践价值，也为后续研究MPs在环境中的生态风险奠定了基础。