酸性pH驱动下糖蜜硫酸盐还原生物反应器的微生物群落动态与互作机制研究

针对酸性高硫酸盐废水处理中SRB活性受抑的难题，研究人员通过pH梯度实验（2.5-5.5）揭示酸性条件下微生物群落组装规律。发现pH 3.0-5.5时硫酸盐还原菌（SRB）能高效去除H+和重金属（>98%），并鉴定出耐酸SRB类群（如Desulfatirhabdium）。该研究为优化SRB工艺提供生态学依据。

　　

酸性高硫酸盐废水是石化、采矿等行业排放的重大环境污染物，其中硫酸盐还原菌（SRB）虽能通过产生硫化物和碱度（如HCO₃^-）实现重金属沉淀，但酸性环境（如pH<4.0）会严重抑制其活性。现有研究多聚焦中性pH条件，对酸性环境下SRB的生存策略和群落互作机制知之甚少。更棘手的是，传统工艺需大量中和剂调节pH，既增加成本又产生二次污染。

针对这一难题，华南农业大学（South China Agricultural University）的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表研究，通过连续/批次实验结合pH梯度（2.5-5.5），首次系统解析了糖蜜为碳源时SRB群落的响应规律。研究发现pH 3.0-5.5区间内，反应器能维持高效H⁺去除（出水pH≥6.17）和重金属清除（>98%），而pH 2.5时性能骤降。通过16S rRNA测序和网络分析，揭示了耐酸SRB（如Desulfatirhabdium）的增殖规律，以及pH 3.5时负向互作达峰、pH 3.0时SRB与其他菌群协同增强的生态适应机制。

关键技术包括：1）UASB反应器连续流实验；2）pH梯度（2.5-5.5）调控；3）微生物共现网络分析；4）群落组装过程定量（如确定性选择比例计算）；5）金属离子浓度ICP-MS检测。

主要结果

1. Effect of influent pH on bioreactor performance
   pH 3.0-5.5时反应器实现高效脱酸（pH>6.17）和金属去除（Fe(II)/Cu/Zn>98%），但pH 2.5时效率暴跌至9%-35%，显示酸性极限下SRB功能崩溃。

2. Microbial community assembly mechanisms
   pH 2.5时群落模块化程度升高，确定性选择占比增加，表明强环境压力筛选；而pH 3.0-3.5则呈现SRB与异养菌的互利共生网络，解释其酸性适应力。

3. Environmental implications
   糖蜜作为低成本碳源可替代乳酸等昂贵底物，且耐酸SRB类群（如Desulfovibrio）的定向富集策略为酸性废水处理提供新思路。

结论与意义
该研究首次阐明酸性pH通过改变确定性/随机性过程比例（pH 2.5时确定性过程占主导）重塑SRB群落结构，而pH 3.0-3.5的协同互作网络是维持功能的关键。这一发现不仅为酸性废水生物处理提供理论依据，更通过糖蜜的工程应用验证（成本降低30%），推动SRB工艺在AMD（酸性矿山排水）治理中的实际应用。研究提出的"耐酸SRB筛选-关键互作调控"双策略，为极端环境微生物群落设计树立了新范式。