共代谢碳源调控藻菌颗粒污泥（ABGS）抗喹啉胁迫的分子机制与污染物降解增效研究

本文系统研究了淀粉/酚类共代谢碳源对藻菌颗粒污泥（ABGS）处理喹啉废水的影响，发现酚类碳源培养的ABGS在150 mg/L喹啉胁迫下具有更优性能：污泥浓度（MLSS）达5.10±0.12 g/L，沉降指数（SVI30）为40 mL/g，对溶解有机碳（DOC）、喹啉和总氮（TN）去除率分别超94%、98%和50%。研究揭示了喹啉通过好氧/厌氧双路径降解为CO2的分子机制，并阐明酚类碳源通过富集功能基因（如mhpA、dmpC）和增强菌藻互作网络提升系统稳定性的生态学原理。

　　

Highlight

喹啉胁迫下ABGS的表征

图1a显示两反应器中混合液悬浮固体（MLSS）与30分钟沉降指数（SVI₃₀）的变化。第一阶段，R1的SVI₃₀从95.45 mL/g（第0天）快速降至60.67 mL/g（第24天），而R2在适应酚类环境后（图S1），SVI₃₀从93.00 mL/g（第10天）显著改善至66.67 mL/g（第24天）。第二阶段喹啉胁迫下，R1和R2的SVI₃₀分别从56.44 mL/g和36.36 mL/g（第37天）增至94.85 mL/g和40.00 mL/g（第60天），表明酚类碳源培养的ABGS具有更强抗冲击负荷能力。

结论

本研究揭示了共代谢碳源类型对ABGS系统性能的调控机制。在150 mg/L喹啉浓度下，酚类碳源培养的ABGS展现卓越表现：MLSS达5.10±0.12 g/L，SVI₃₀稳定在40 mL/g，DOC、喹啉和TN去除率分别超过94%、98%和50%。研究首次发现ABGS中喹啉通过好氧路径生成5,6-二羟基-1H-2-氧代喹啉等中间体，同时通过厌氧路径产生2-甲基喹啉，最终矿化为CO₂和H₂O。微生物分析显示酚类碳源通过降低扩散限制、拓宽生态位，使群落组装确定性过程贡献率达77%，其菌藻网络更高的模块化与连接度显著提升系统适应性。功能注释证实酚类富集了mhpA等关键降解基因，为ABGS技术工业应用提供理论支撑。