【摘 要】
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土臭素作为饮用水原水中常见的异嗅异味物质,广泛存在于我国地表水中,对工农业生产生活带来了不良的负面影响。地表水中土臭素浓度由于受微生物群落结构差异而呈现出不同的季
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土臭素作为饮用水原水中常见的异嗅异味物质,广泛存在于我国地表水中,对工农业生产生活带来了不良的负面影响。地表水中土臭素浓度由于受微生物群落结构差异而呈现出不同的季节特征,基于黄浦江原水中土臭素浓度规律性的超标现象,本文连续监测黄浦江原水土臭素浓度,并进行夏冬季样品微生物层面对比分析产嗅机制。采用高通量测序技术从基因层面分析夏冬季微生物群落结构差异,通过对比研究原水中微生物种群结构差异性特征,将夏冬季水样中微生物群落差异显著种属对比分析,并发现含土臭素浓度较低的夏季水样中相对丰度较高的微生物为GPXI(Microcystis)、GPIIa(Synechococcus)等蓝藻类,推测蓝藻类微生物可能并非导致原水冬季土臭素超标的主要微生物;而冬季水样泥样中丰度较高的微生物为hgcIclade(CandidatusNanopelagicales)、CL50029marinegroup等放线菌门类,而非链霉菌属。根据蓝藻类微生物代谢特征,推测夏季水样中丰度占绝对优势的蓝藻类微生物产生土臭素存于细胞内,而冬季环境条件更利于放线菌类微生物生长繁殖,因遗传信息中缺少对应基因序列,其代谢特性需要持续的外源如氨基酸、维生素等物质,因而消耗蓝藻类细胞生存并逐渐成为冬季水样中优势菌种,随之将产于蓝藻细胞内的土臭素释放至水体。此外,对水体中温度等环境影响因子进行相关性分析,Origin线性拟合及Network共网络分析中表明,浊度、营养因子如氨氮、总磷与土臭素浓度关系最为紧密,且均呈明显的正相关关系。同时,热图结果表明冬季水样中相对丰度较高的微生物为Novosphigobium、Sphigomonas和Pseudomonas,其可能与土臭素的产生及降解存在一定的正相关性,进一步验证夏季蓝藻生长旺盛经由秋冬季而被放线菌降解,此过程中细胞内土臭素释放入水体的致嗅机理猜想。qPCR结果显示土臭素功能合成基因夏季丰度显著高于冬季,相对基因拷贝数夏季水样为冬季水样的20-60倍,从而证实了黄浦江原水冬季土臭素爆发源于夏季蓝藻产生,冬季放线菌释放的推断。本研究还基于线性拟合和共网络分析结果,对黄浦江原水中嗅味问题的控制针对性地提出了预警机制及原位削减方案,为原水的处理提供了理论参考。
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