消毒剂卫可施用对猪粪污厌氧消化系统运行及微生物多样性的影响

摘要

为全面评估大量消毒剂施用对猪场粪污厌氧发酵系统造成的损害程度,选择卫可(VirkonTM)消毒剂为研究对象,在全自动甲烷潜力测试系统(AMPTSⅡ)中采取一次性投料的厌氧湿式发酵方式,探索质量浓度为0.05%和0.5%的卫可对系统产CH4、水质污染物降解、微生物群落等方面影响。结果表明:卫可会导致厌氧发酵系统出现抑制产CH4、COD不降反升、大幅促进氮磷释放等异常现象。对照组(CK组,新鲜猪粪添加接种污泥)和0.05%、0.5%卫可试验组(分别记为L组和H组)的最大产CH4速率分别为(23.54±0.06)、(18.90±1.49)mL·g^(-1)·d^(-1)、(7.73±0.01)mL·g^(-1)·d^(-1),且L组和H组的CH4总产量分别降低7.53%和92.60%(P<0.001),而CH4速率常数也由0.267 d^(-1)(CK组)下降到0.225 d^(-1)(L组);理化指标方面,在第0天(启动期)和第12天(结束期),H组较CK组的COD、TP、NH_(3)-N、TN分别显著高出148.77%和368.97%、214.11%和498.12%、64.79%和44.37%、68.77%和53.30%。高通量测序发现,卫可会使厌氧系统中细菌群落组成、多样性和丰度发生显著变化,其中Ace、Chao和Shannon指数,L和H组均低于CK组,而Simpson指数则相反;厚壁菌门(Firmicutes)是第一优势菌群,其次是变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其他微生物丰度均低于5%,且Firmicutes丰度与卫可剂量呈正相关,Proteobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes则相反,甚至热袍菌门(Thermotogae)和阴沟单胞菌门(Cloacimonetes)会因高剂量卫可而消失;在属水平,束毛球菌属(Trichococcus)由42%~59%降至12%~30%,消化链球菌属(Peptostreptococcus)、埃希氏-志贺菌属(Escherichia-Shigella)和Macellibacteroides属则显著增加。