纳米二氧化钛驱动的人工湿地基质微生物群落差异

作者：李可心; 吴英海; 宛立; 杨静; 荣馨宇; 慕欣廷; 刘峰; 韩蕊^*

来源：生态学杂志, 2020, 39(12): 4068-4077.

DOI：10.13292/j.1000-4890.202012.011

• TiO2-NPs
• 生态毒理
• 高通量测序
• 微生物多样性
• 群落结构

纳米二氧化钛颗粒(TiO2-NPs)已越来越多出现在污水处理系统中。为探究TiO2-NPs对以火山石为基质的人工湿地(CW)系统中微生物群落的影响,利用16S rDNA高通量测序技术,分析不同TiO2-NPs浓度(0、60、110和160 mg·L-1)短期(18 d)暴露后的微生物群落差异。结果显示,短期暴露下,CW中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和类杆菌纲(Bacteroidia)的相对丰度受影响不显著(P>0.05),但α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira)等优势菌种对TiO2-NPs较敏感而相对丰度显著降低(P<0.05)。3种浓度处理的TiO2-NPs对CW中微生物产生不同程度的生态毒性,60 mg·L-1的TiO2-NPs在暴露18 d后对Nitrospira抑制程度最大,110和160 mg·L-1浓度下Nitrospira相对丰度略有回升。Alpha多样性指数表明,110 mg·L-1时菌群多样性最低,此浓度对菌群抑制最大;Beta多样性也证实此浓度处理中菌群多样性与对照差异最大,其次是60 mg·L-1。T-test进一步表明,110 mg·L-1TiO2-NPs处理中的5个纲,例如δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Nitrospira等是变化显著的类群(P<0.05); 13个科,例如黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、硝化螺菌科(Nitrospiraceae)和不明α-变形菌科(unidentifiedAlphaproteobacteria)是变化显著的科(P<0.05)。表明TiO2-NPs可能会严重降低CW系统的硝化效率。3个浓度的TiO2-NPs均影响CW基质中细菌群落组成和多样性,且对各物种的影响存在差异,将影响CW中污染物降解和转化。研究结果为揭示纳米材料对微生物的潜在危害和CW技术的应用提供参考。

• 单位
  大连海洋大学; 生态环境部华南环境科学研究所