首次证实！北京林业大学硕士生第一作者在一区top期刊（IF=12.8）发表微生物直接种间电子传递方面的研究成果
学术
2024-11-06 17:18
法国
北京林业大学环境学院党岩教授课题组近期在环境领域一区TOP期刊《Water Research》（IF=“12.8”）上发表微生物直接种间电子传递（DIET）强化有机废水产甲烷处理的研究成果“Enrichment of Methanothrix Species via Riboflavin-Loaded Granular Activated Carbon in Anaerobic Digestion of High-Concentration Brewery Wastewater Amidst Continuous Inoculation of Methanosarcina barkeri”。该研究发现，在核黄素负载颗粒活性炭强化高浓度啤酒废水厌氧消化的产甲烷过程中即使补充Methanosarcina barkeri纯菌，系统依然会富集Methanothrix群落，首次证实了两个已报道能参与DIET的产甲烷菌属在特定导电材料表面的竞争关系。高浓度啤酒废水厌氧消化效率的提升一直是一个挑战，提升直接种间电子传递传递效率可以有效提升高有机负荷厌氧消化过程中甲烷的产生。此研究通过添加核黄素负载颗粒活性炭（Rf-GAC）和M.barkeri纯菌来提升直接种间电子传递效率。在进水COD浓度为40,298.4±1,032.09 mg/L（青岛金海全精酿啤酒厂实际啤酒废水）的条件下，Rf-GAC组与Rf-GAC+M.barkeri组COD去除率均稳定在97%以上，相比于对照组同期最高可以提升14.4%。GAC组与Rf-GAC+M.barkeri组甲烷产量分别可以达到0.334±0.02 L(stp)/g COD与0.345±0.02 L(stp)/g COD，远高于对照组的0.247±0.03 L(stp)/g COD。同时Rf-GAC组与Rf-GAC+M.barkeri组处理高浓度啤酒废水时最高有机负荷可以达到17.5 kg COD/(m3·d)，远高于对照组最高处理有机负荷12 kg COD/(m3·d)。研究发现，通过添加Rf-GAC增加了Methanothrix的相对丰度，同时通过宏转录组学进行代谢通路分析也发现了Rf-GAC的添加可以强化DIET强化产甲烷过程。此外即使投加M.barkeri纯菌，古菌群落的优势菌群始终是Methanothrix，通过纯培养实验发现Rf-GAC对M.barkeri纯菌的生长具有抑制作用。此研究结果具有重要实际意义，不仅首次证实了特定载体填料（Rf-GAC）富集的产甲烷菌类别并不是随机的，即使持续外源投加特定产甲烷菌种M.barkeri，在处理系统中富集出的始终是Methanothrix，而且该研究的结论可以为DIET在高浓度啤酒废水的实际处理工程中的应用提供重要参考。环境学院硕士研究生何昊为第一作者，马俊怡讲师和党岩教授为通讯作者，北京林业大学为第一完成单位。该项目得到国家重点研发计划（No. 2023YFC3207702），国家自然科学基金项目（52270023），中国宝武低碳冶金创新基金资助项目（No. BWLCF202214），“5·5工程”科研创新团队（第一批B类）（No: BLRC2023B04）的资助。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135424016385![]()
