“城市供水应急技术和管理”研讨会论文集
BAC滤池应急处理小分子醛类污染物过程中生物菌落特性变化分析 张春雷1’2郝春博3王东升1樊康平2顾军农2 (1中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京1000851 2北京市自来水集团水质监测中心，北京100192g 3中国地质大学(北京)
水资源与环境学院，北京100083)
摘要实验室条件下提取BAC滤池应急处理乙醛、等小分子醛类污染物前(SC)后(SⅥ活性炭表面微生物总DNA，构建16S rDNA克隆文库，并通过16S rDNA序列的系统发育分析，对样品中 细菌种多
样性及落结构的前后变化进行分析。结果表明BA C滤池处理乙醛和前后细菌种和菌落结构发生了显著变化。SC样品文库中阳性克隆的16S rDNA序列分属13个细菌类，分别为
Alphaproteobacteria(25％)、Betaproteobacteria(11％)、
Gammaproteobacteria(4％)、Deltaproteobaeteria (2％)、unclassified proteobacteria(3％)、Acidobacteria(1 5％)、
Verrucomicrobia(4％)、Planctomycetes(1 2％)、unclassified bacteria(11o／,)、
Nitrospim(6％)、Gemmatimonadetes(2％)、Bacteroidetes(3％)、
Aetinobacteria(2％)，HPC量为1．18x107 CFU／g；而SY样品阳性克隆
的
16S rDNA序列分属6个细菌类，分别为Alphaproteobacteria(10％)、
Betaproteobacteria(78％)、Gammaproteobacteria(5％)、Deltaproteobacteria (5*／0)、Acidobacteria(1脚、Unidentified bacteria(1"／o)，SY样品的HPC
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量比样品SC高了一个数量级，达到1．28x108CFU／g。SY样品文库中与已培养种或克隆相似度较高的种数为33种，远低于SC样品
的81种，
且菌丰度增高显著。SY文库中属于Betaproteobacteria类的SY-
IO、SY珥l、SY-I、SY-75、SVl4、SY-107超过总基因库频率的
50％，其相似菌均可以以小分子有机物为营养源，证明其对对乙醛
应急处理技术
关键词乙醛生物活性炭(BAC)生物降解作用异养菌总数计数(HPC)PCR16S rDNA克隆文库
Transformal"of O th,B t lle B acterial a cterial
Water Biodiversity I’II BAC Filter Treating
euht终端Contaminated by Acetaldehyde and
Acraldehyde
Zha ng Chunlei‘，圯，Hao Chunb03，Wang Dongshengl，
Fang Kangpin92，Gu Junnon92
Il。Research Centerfor Eco-E nv ir onm en ta l Sciences,Chinese Acade my of Sciences Belting 100085China；2．Water Quality Monitoring Center ofBeijing Waterworks Group,Beijing 100192Chin a；王Chbm Un iv ers it y ofGeosciences,
电腐蚀打标机Beijing 100083China)
Abs tr ac t：Tw o samples were collected f r o m a BAC filter respectively before(SC)and after(SⅥtreating water contaminated by ace tald ehyd e and acr al de hy de．B act er ia l g enome D N A was extracted for t he16S rD N A gene amp lif ic at ion，and t he n bacterial16S r D N A gene clone librari es ab out SC and SY were const ruct ed．Base d o n the p hyloge netic analysis of16S rDNA sequences，the t ran sfo rma tion proces s and the bacterial diversity and comm uni ty structure of S C and S Y w ere stu died．Th e re sults sho wed the bacteria in sample SC with a H P C numbe r o f1．18x107CFU／g，co uld be divi ded into13 groups whi ch were as follows：Alphaproteobaeteria(25％)，Betaproteobacteria(11％)，Gammaproteobacteria(4％)，．Deltaproteobacteria (2％)，unc la ss if i ed proteobacteria(3％)，Acidobacte ria(15％)，Verrucomicrobia(4％)，Planctomycetes(1 2％)，unclassified bacteria(11％)，
Ni tr os p ir a(6％)，Gemmatim ona dete s(2％)，Bact er oid et es(3％)，Actinobacteria(2％)，while
t ho se i n sample S Y with a H PC n umb er of 1．28x108C FU／g，c oul d be d ivi ded i nto only6 gr oups wh ich were a s follows：．Alphaproteobacteria(10％)，Betaproteobacteria(78％)，Gammaproteobacteria (5％)，Deltaproteobacteria(5％)，Acidobacteria(1％)，Unidentified bacteria
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(1％)．Much more16s r DN A sequences in t he clone library of SC were identified than tho se of SY．In th e sample SY ecosystem，’Betaproteobacteria was predominant(78％oftotal clones)，and ofwhich SY-10、SY-41、SY-1、SV75、SV14、SV107accounted for more t han50％of total clones and
played a deciding role in t he b iode grad atio n
process of ace taldehyde；and
acraldehyde．
K ey w o r ds：a c e t a ld e h y de；a c r a l de h y d e；b i ol o g ic a l a ct iv at e d carbon (BAC)；biodegradation；HPC；PCR；1 6S rDNA；clone library
0前言
甲醛、乙醛以及等小分子醛类污染物通常易溶于水且很难被传统净水工艺去除(张春雷等，2010)t11，对饮水安全存在潜在的风险。此外，张春雷等人的试验发现生物活性炭滤池虽然对此类小分子醛类污染物具有较好的降解作用，但活性炭表面原有的微生物对小分子醛类污染物的降解作用并不好，在用炭滤池需要4N30h的驯化或适应时间。很明显在这段时间内活性炭滤池中的微生物菌落发生显著的变化。试验中通过抑制颗粒炭表面原微生物活性及人工投加驯化菌种可有效地缩短滤池驯化时间的结论也佐证了上述观点。因此，了解微生物菌落的这一变化过程及其背后机理有助于活性炭滤池通过生物降解作用去除水中小分子醛类污染的研究及该技术的实际应用。
与传统微生物学相比较，16S rDNA克隆文库技术具备简便、重复性好以及信息量大等特点，是研究各种环境微生物落结构及其多样性研究的主要手段[2Jl。本试验通过分子生物学手段，构建了B AC滤池处理含小分子醛类水样前后活性炭滤池中细菌的16S rDNA克隆文库，并通过16S rDNA序列的系统发育分析，探讨了过程前后活性炭滤池微生物多样性的变化并通过H PC分析比较了前后生物量的差异。
应急处理技术
1材料和方法
1．1化学试剂及设备
Tryptone(1．09／L)，EGTA(10一mol／L)，"Iris缓冲溶液(0．01mol／L)，Zwitttrgent3—12(2x104mol／L)，R2A培养基(酵母浸膏0．59、蛋白胨0．59、酸水解干酪素0．59、葡萄糖0．59、可溶性淀粉0．59、丙酮酸钠O．39、K2HP040．3 g、MgS04·7H200．05 g、琼脂159、蒸馏水1000mL)。
1．2分析方法HPC分析：活性炭滤床中微生物量的测定采取HPC法(郑丹等，2007)N。细菌多样性分析：过程包括：活性炭炭表面细菌总DNA
提取，16S rDNA
基因全长的PCR扩增，16S rDNA基因文库的构建，基因文库的ARDRA分型以及序列测定和系统发育分析。具体方法参见郝春博等人的研究(郝春博等，
2009)N。
水质参数分析参见《生活饮用水标准检测方法》GB5750．2006。
1．3试验条件
水厂在用颗粒活性炭取自北方J水厂二期2A8炭池(SC)，宁夏太西活性炭厂生产，投入使用时间为2007年11月，炭龄25个月。
试验室活性炭滤柱直径60mm，玻璃材质。运行参数参考J水厂实际工
艺，填装活性炭SC。进水中添加O．8~2．4mg／L乙醛，0．5—1．0mg／L。运行至出水中乙醛与浓度稳定取炭样(SY)进行分析。
2试验结果
2．1HPC检测结果
结果如表l，图1、2所示。滚装码头
表l活性炭滤床中HPC计数检浏结果
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城fH仇mH急技术和管Ⅱ”酬讨台论文鹰
客车门圈I SC样品超声洗腔水样稀■1000倍曹落形吝圈2SY样品超声抗脱水样稀释10000倍曹落胆矗
平板电脑支撑架2．2微生物多样性及系统发育学分析结果
将从S C、SY样品巾得到的每利，基因型的序列输入RDP网站，利用Classifier程序确定其系统发育类。结果分别如图3、4所示，两者细茼种结构差异显著。
圈3SC样品中各荚细菌在文库中所占比倒
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