林可霉素对生活污水处理中微藻-细菌颗粒污泥的多维影响机制及生态风险研究

针对抗生素残留威胁污水处理系统效能的问题，研究人员探究了林可霉素(LCM)对微藻-细菌颗粒污泥(MBGS)的影响机制。发现10 mg/L LCM通过刺激胞外聚合物(EPS)分泌增强自身吸附降解，但会降低氮循环效率并增加抗生素抗性基因(ARGs)，揭示了蓝藻在氮同化/异化中的关键作用，为优化MBGS技术提供理论支撑。

　　

随着全球气候变化加剧，生活污水处理正面临低碳转型的迫切需求。微藻-细菌颗粒污泥(Microalgal-bacterial granular sludge, MBGS)技术因其高效的污染物去除能力和碳中和特性备受关注。然而，抗生素污染成为制约MBGS应用的重要瓶颈——作为中国用量前三的林可霉素(Lincomycin, LCM)具有结构稳定、难降解的特性，其残留可能破坏微生物互作网络，影响污水处理效能并加速抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)传播。目前，LCM对MBGS系统中氮循环关键过程的影响机制尚不明确，这直接关系到污水处理工艺的优化设计。

为解析这一科学问题，北京工业大学（根据基金项目推测）的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表研究，通过模拟生活污水处理场景，系统评估了不同浓度LCM对MBGS的影响。研究发现：10 mg/L LCM刺激MBGS分泌胞外聚合物(EPS)形成保护屏障，促进LCM吸附降解；但会显著抑制蓝藻生长，导致氮同化/异化过程受阻，并引发ARGs富集。该研究首次揭示了蓝藻在MBGS氮循环中的核心地位及其对抗生素胁迫的敏感性，为污水处理系统抗抗生素干扰设计提供了新思路。

研究采用多组学联用技术：通过16S rRNA扩增子测序解析微生物群落变化，宏基因组分析揭示功能基因差异，结合EPS组分定量和污染物去除效率监测，构建了LCM浓度-微生物响应-处理效能的关联模型。

Effluent quality treated by MBGS across LCM concentrations
实验显示，无LCM时MBGS出水可达一级A标（COD<50 mg/L，NH₄⁺-N<5 mg/L）。但随LCM浓度升高，NH₄⁺-N去除率下降40%，TN去除率降低35%，表明氮转化过程显著受阻。

Conclusions
研究证实LCM通过双重机制影响MBGS：短期刺激EPS分泌增强自我保护，但长期暴露导致蓝藻丰度下降（减少72%），破坏四吡咯辅因子合成和维生素代谢通路。宏基因组显示硝酸盐还原酶(narG)和亚硝酸盐还原酶(nirK)基因表达下调，直接导致脱氮效率降低。值得注意的是，LCM使ARGs总丰度增加2.3倍，其中大环内酯类耐药基因(ermB)增幅最显著。

该研究的创新性在于阐明了MBGS应对抗生素胁迫的"牺牲蓝藻保细菌"策略——通过牺牲对LCM敏感的蓝藻维持系统稳定性，但这种妥协代价是氮循环功能受损。成果不仅为MBGS工艺参数优化提供依据，更警示抗生素污染可能通过干扰微生物互作网络产生级联生态效应。未来研究可针对蓝藻保护开发特异性调控策略，如添加蓝藻保护剂或构建抗性菌藻共生体系，以提升MBGS系统的环境适应性。