通过甘氨酸甜菜碱作为渗透压调节剂和代谢调节剂增强高盐度下的硝基苯的厌氧还原。
Enhanced anaerobic reduction of nitrobenzene at high salinity by betaine acting as osmoprotectant and regulator of metabolism.
机构信息
Jiangsu Key Laboratory of Chemical Pollution Control and Resources Reuse, School of Environmental and Biological Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China.
Jiangsu Key Laboratory of Chemical Pollution Control and Resources Reuse, School of Environmental and Biological Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China.
出版信息
Water Res. 2022 Sep 1;223:118982. doi: 10.1016/j.watres.2022.118982. Epub 2022 Aug 16.
Anaerobic technology is extensively applied in the treatment of industrial organic wastewater, but high salinity always triggers microbial cell dehydration, causing the failure of the anaerobic process. In this work, betaine, one kind of compatible solutes which could balance the osmotic pressure of anaerobic biomass, was exogenously added for enhancing the anaerobic reduction of nitrobenzene (NB) at high salinity. Only 100 mg L betaine dosing could significantly promote the removal efficiency of NB within 35 h at 9% salinity (36.92 ± 4.02% without betaine and 72.94 ± 6.57% with betaine). The relieving effects on salt stress could be observed in the promotion of more extracellular polymeric substances (EPS) secretion with betaine addition. Additionally, the oxidation-reduction potential (ORP), as well as the electron transfer system (ETS) value, was increased with betaine addition, which was reflected in the improvement of system removal efficiency and enzyme activity. Microbial community analysis demonstrated that Bacillus and Clostridiisalibacter which were positively correlated with the stability of the anaerobic process were enriched with betaine addition at high salinity. Metagenomic analysis speculated that the encoding genes for salt tolerance (kdpB/oadA/betA/opuD/epsP/epsH) and NB degradation (nfsA/wrbA/ccdA/menC) obtained higher relative abundance with betaine addition under high salt environment, which might be the key to improving salt tolerance of anaerobic biomass. The long-term assessment demonstrated that exogenous addition betaine played an important role in maintaining the stability of the anaerobic system, which would be a potential strategy to achieve a high-efficiency anaerobic process under high salinity conditions.
厌 氧 技 术 在 工 业 有 机 废 水 的 处 理 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 ，但 高 盐 度 通 常 会 诱 发 微 生 物 细 胞 脱 水 ，导 致 厌 氧 过 程 失 败 。在 本 工 作 中 ，外 源 添 加 甘 氨 酸 等 渗 压 调 节 物 ，作 为 兼 容 溶 质 可 平 衡 厌 氧 生 物 质 的 渗 透 压 ，以 提 高 高 盐 度 下 硝 基 苯 （NB）的 厌 氧 还 原 效 率 。仅 添加 100mg/L 甘 氨 酸 ，可 在 35h 内 显 著 提 高 NB 的 去 除 效 率 （盐 度 为 9%时 ，无 甘 氨 酸 时 为 36.92±4.02%，有 甘 氨 酸 时 为 72.94±6.57%）。 添加 甘 氨 酸 可 促 进 更 多 细 胞 外 多 聚 物 （EPS）的 分 泌 ，从 而 缓 解 盐 压 力 。此 外 ，添 加 甘 氨 酸 后 氧 还 原 电 位 （ORP）和 电 子 传 递 系 统 （ETS）值 升 高 ，反 映 出 系 统 去 除 效 率 和 酶 活 性 的 提 高 。微 生 物 群 落 分 析 表 明 ，添 加 甘 氨 酸 后 ，与 厌 氧 过 程 稳 定 性 呈 正 相 关 的 细 菌 （Bacillus 和 Clostridiisalibacter）富 集 。基 因 组 测 序 分 析 猜 测 ，在 高 盐 环 境 下 ，编 码 耐 盐 基 因 （kdpB/oadA/betA/opuD/epsP/epsH）和 NB 降 解 基 因 （nfsA/wrbA/ccdA/menC）的 相 对 丰 度 更 高 ，这 可 能 是 提 高 厌 氧 生 物 质 耐 盐 性 的 关 键 。长 期 评 估 表 明 ，外 源 添加 甘 氨 酸 在 维 持 厌 氧 系 统 的 稳 定 性 方 面 起 到 了 重 要 作 用 ，这 将 是 在 高 盐 条 件 下 实 现 高 效 厌 氧 过 程 的 一 种 有 潜 力 的 策 略 。
Zotero 插件