苯酚對(duì)活性污泥活性的影響

1、苯酚對(duì)活性污泥活性的影響活性污泥法是以活性污泥為核心的廢水生物處理技術(shù)，其中對(duì)污染物降解起關(guān)鍵作用的是活性污泥中的細(xì)菌1，而作為細(xì)菌的捕食者微型動(dòng)物在維持細(xì)菌群落活力2，為活性污泥中的細(xì)菌提供礦物營(yíng)養(yǎng)3，維護(hù)活性污泥微環(huán)境生態(tài)食物鏈健康4，維持活性污泥系統(tǒng)穩(wěn)定5發(fā)揮重要作用，可作為活性污泥法廢水處理效能的指示生物69.水中存在的有毒有害物質(zhì)一方面會(huì)對(duì)活性污泥中的不同類別細(xì)菌產(chǎn)生不同程度的抑制效應(yīng)，對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而通過(guò)食物鏈的傳遞影響到處于食物鏈頂端的微型動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)10；另一方面，毒害物直接對(duì)微型動(dòng)物產(chǎn)生毒害效應(yīng)，如重金屬離子11, 12,從而對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影

2、響苯酚是生產(chǎn)某些聚合樹(shù)脂、造紙、精煉石油以及藥物（如阿司匹林）等工業(yè)過(guò)程生產(chǎn)廢水中的主要污染物13,當(dāng)進(jìn)入廢水生物處理系統(tǒng)時(shí)，會(huì)對(duì)活性污泥微生物產(chǎn)生影響，從而影響到廢水處理效果目前，苯酚對(duì)活性污泥處理系統(tǒng)的毒害研究主要集中于活性污泥處理性 能14, 15、污泥特性16、代謝機(jī)制17、動(dòng)力學(xué)18和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)19等方面為了 篩選出苯酚對(duì)活性污泥處理性能（運(yùn)行參數(shù)、處理效果等）的指示生物而進(jìn)行了少量的微型動(dòng)物研究8, 20，而未從群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的角度揭示苯酚對(duì)活性污泥的微生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期 影響機(jī)制本研究的主要目的是基于序批式活性污泥處理系統(tǒng)（SBR），探究含酚廢水對(duì)活性污泥活性及微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的

3、持續(xù)負(fù)荷影響，并探討污泥活性與微型動(dòng)物群落之間的關(guān)系，篩選污泥活性指標(biāo)的指示生物，以期為含酚廢水生物處理系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行提供生物學(xué)理論及技術(shù) 依據(jù)1材料與方法1.1裝置啟動(dòng)與運(yùn)行控制自制序批式反應(yīng)器（SBR），其主體由高85 cm、內(nèi)徑7.5 cm的有機(jī)玻璃柱制成，有效容 積為3.2 L.空氣壓縮機(jī)通過(guò)置于反應(yīng)器底部的微孔曝氣頭提供系統(tǒng)所需氧氣，同時(shí)為泥、 水的混勻與環(huán)流提供動(dòng)力.通過(guò)調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)控制曝氣強(qiáng)度（0.2 L min-1），維持水中穩(wěn)定的溶解氧（DO）（6.02 ± 0.47） mg L-1.反應(yīng)器在室溫（21.6 ± 4.2） C 下運(yùn)行.分別設(shè)置 對(duì)照系統(tǒng)C

4、K（進(jìn)水不添加苯酚）和試驗(yàn)系統(tǒng)EK進(jìn)水添加苯酚（aladdin 試劑，分析純）這2 個(gè)系統(tǒng).接種污泥取自馬鞍山市某污水處理廠好氧池，采用自來(lái)水對(duì)污泥進(jìn)行清洗并均混后分別投加至2個(gè)反應(yīng)器，悶曝2 d后，混合液懸浮固體濃度（MLSS）分別為2 753 mg L-1和2 669 mg L-1，污泥沉降比（SV）均為22%.然后進(jìn)行污泥培養(yǎng)馴化，培養(yǎng)原水由靜置48 h的自來(lái)水混合配制而成，水中投加一定量的 C6H12O6 NH4Cl、KH2PO4（微量元素來(lái)源于試驗(yàn)用水），使 BOD :N :P 之比接近 100 :5 :1. 用 NaHCO3/Na2CO緩沖體系（pH=9.25）調(diào)節(jié)進(jìn)水 pH（7.

5、60 ± 0.10）.通過(guò)系統(tǒng)中活性污泥微型動(dòng)物群落物種多樣性及出水水質(zhì)等指標(biāo)判定11,系統(tǒng)運(yùn)行約30 d，活性污泥達(dá)初步成熟，完成馴化，進(jìn)行正式試驗(yàn)正式試驗(yàn)分成3個(gè)階段，在培養(yǎng)原水中加入不同量高濃度苯酚溶液(50g L-1)，使第1、第2、第3階段原水中苯酚溶液濃度分別為 50 mg L-1(低濃度)、100 mg L-1(中等 濃度)和300 mg L-1(高濃度);試驗(yàn)期間，系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)控制在COD為(839.04 ± 87.70)mg L-1、氨氮為(45.22 ± 4.95) mg L-1、總磷為(6.65 ± 0.34) mg L-1，系統(tǒng)

6、中污泥 負(fù)荷(以 COD/MLSS計(jì))約為 0.25 kg (kg d)-1.正式試驗(yàn)期，反應(yīng)器采用間歇曝氣的方式運(yùn)行(曝氣和沉淀交替進(jìn)行，時(shí)間均為2 h),每天運(yùn)行2個(gè)周期，每個(gè)周期12 h.在每個(gè)周期沉淀結(jié)束前將反應(yīng)器中上清液通過(guò)出水口排出，排水比(進(jìn)水體積與反應(yīng)池總有效體積之比)為1/3.2，然后補(bǔ)入新鮮原水至原水位，重新進(jìn)入下一個(gè)周期運(yùn)行，如此循環(huán)往復(fù).通過(guò)每日在曝氣階段末期排放一定量泥水混合液的方式控制 MLSS在4 000 mg L-1左右，并控制污泥齡 B為25 d.1.2樣品采集及微型動(dòng)物鑒別計(jì)數(shù)與分類正式試驗(yàn)開(kāi)始后，每隔12 d在第1個(gè)周期(08:0020:00)最后一個(gè)曝氣

7、階段結(jié)束前30 min內(nèi)，通過(guò)虹吸管在反應(yīng)器垂直方向上等距離(反應(yīng)器底部往上10、40、70 cm處)采集3個(gè)污泥混合液平行樣用于微型動(dòng)物鑒別計(jì)數(shù).使用微量移液器(DRAGON大龍)移取25卩L單獨(dú)取樣鑒別統(tǒng)計(jì)小型鞭毛蟲(flagellates)( < 20卩L)時(shí)取樣量為5卩L搖勻后的污泥混合液置于光學(xué)顯微鏡(PH50系列，X 100或X 400)下對(duì)微型動(dòng)物進(jìn)行鑒別、計(jì)數(shù).根據(jù)形態(tài)學(xué)和行為學(xué)特征并依照?qǐng)D譜、文獻(xiàn)21,22將微型動(dòng)物按需要鑒定到種或類群.原生動(dòng)物均鑒定到種，輪蟲(rotifers)、線蟲(nematodas)等微型后生動(dòng)物鑒定到類群23.鑒定工作在5 h(最長(zhǎng)不超過(guò)8

8、h)內(nèi)完成，以避免微型動(dòng)物數(shù)量和物種豐富程度在鑒別過(guò)程中改變23, 24.將微型動(dòng)物群落中常見(jiàn)的纖毛蟲類原生動(dòng)物分為菌食性纖毛蟲(Bacterivorous ciliates) 和肉食性纖毛蟲(Carnivorous ciliates)，其中菌食性纖毛蟲又分為匍匐型纖毛蟲(Crawli ng ciliates) 、固著型纖毛蟲(Sessile ciliates)和游泳型纖毛蟲(Swimming ciliates)等三大類群23,將微型動(dòng)物數(shù)量所得數(shù)據(jù)折算成個(gè)mL-1.1.3污泥活性與水質(zhì)及污泥常規(guī)指標(biāo)測(cè)定每隔23 d在第1個(gè)周期最后一個(gè)曝氣階段結(jié)束前30 min內(nèi)取一定量的泥水混合液進(jìn)行污泥電

9、子傳遞體系(electrontransport system, ETS)包括TTC-ETS和INT-ETS活性測(cè)定25, 26.其中，抑制率(IR)計(jì)算公式為：R = («0 E /?)/出 x 100%式中，R0為對(duì)照系統(tǒng)測(cè)定值，R為試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)定值.在進(jìn)水曝氣后的1 min內(nèi)取少量混勻后的泥水混合液過(guò)濾(0.45卩m微濾膜)，采用紫外-可見(jiàn)分光光度法(上海儀電752N)測(cè)定濾液中實(shí)際苯酚濃度(最大吸收波長(zhǎng)為270 nm).其 他指標(biāo)：化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、總磷(TP)按照標(biāo)準(zhǔn)方法27測(cè)定；污泥沉降比(SV) 采用30 min沉降直接讀數(shù)法測(cè)定；混合液懸浮固體濃

10、度(MLSS)采用重量法測(cè)定；溶解氧(DO)和水溫(T)采用便攜式溶解氧測(cè)定儀(雷磁JPBJ-608)測(cè)定；pH值采用數(shù)顯pH計(jì)(雷磁PHS-25)測(cè)定1.4數(shù)據(jù)處理分析采用Shannon-Wiener指數(shù)28H '表征活性污泥微型動(dòng)物群落物種多樣性，其計(jì)算公式：a用=-V (Rlnp,)式中，S表示物種種數(shù)，pi表示第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)占所有物種總數(shù)的百分比所有微型動(dòng)物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均取3個(gè)平行樣平均值進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)分析采用軟件 SPSS 19.0進(jìn)行Pearson相關(guān)性、LSD多重比較(a =0.05)和主成分分析(PCA)，其中Pearson相關(guān)性 分析之前需將所有原始數(shù)據(jù)按對(duì)數(shù)公式x=ln

11、(x+1)進(jìn)行轉(zhuǎn)換.采用Origin 9.0和Excel 2007完成相關(guān)圖表制作.2結(jié)果與討論2.1污泥活性對(duì)苯酚毒害效應(yīng)的響應(yīng)及其變化在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，兩個(gè)活性污泥系統(tǒng)的處理效果沒(méi)有明顯的差異(P>0.05)試驗(yàn)過(guò)程中，兩個(gè)系統(tǒng) COD和 NH4+-N去除率分別為(95.38 ± 4.41)%、(97.06 ± 2.42)% 和(98.92 ± 1.58)%、(98.46 ± 2.29)%，可能的原因是在足夠長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間(本試驗(yàn)曝氣反應(yīng)時(shí)間為 6 h)條件下對(duì)一定范圍內(nèi)濃度(<400 mg L-1)的進(jìn)水苯酚能夠作為碳源的一部分被細(xì)菌充分

12、降 解，以致對(duì)活性污泥處理效果不產(chǎn)生明顯影響14, 16.但進(jìn)水濃度在400 mg L-1以下的苯酚對(duì)好氧污泥形態(tài)、比耗氧速率(SOUR)16以及活性污泥微型動(dòng)物群落種屬組成20均有明顯的影響.電子傳遞體系(ETS)活性可表征活性污泥系統(tǒng)中的微生物活性26, 2931，揭示系統(tǒng)硝化反硝化規(guī)律26，表征重金屬對(duì)污泥活性的影響32, 33. TTC-ETS 和INT-ETS是用于檢測(cè)污泥ETS活性的常用方法34，兩者因氧化還原電位大小以及從呼吸鏈上接受電子的部 位不同(后者較早地從呼吸鏈上接受電子)而對(duì)污泥活性的響應(yīng)不同25, 35.然而，是否可以采用污泥ETS活性表征酚類有機(jī)毒害物質(zhì)對(duì)污泥活性的

13、影響，未見(jiàn)報(bào)道.本研究通過(guò)測(cè)定TTC-ETS活性和INT-ETS活性，分析比較確定適用于有機(jī)毒害物苯酚對(duì)污泥活性影響的有效 表征指標(biāo)，以揭示在苯酚毒害效應(yīng)影響下污泥活性的變化規(guī)律.不同進(jìn)水苯酚濃度持續(xù)負(fù)荷條件下污泥TTC-ETS活性、INT-ETS活性及其動(dòng)態(tài)變化如表1和圖1 所示.圖1苯酚對(duì)活性污泥 TTC-ETS活性和INT-ETS活性的影響污泥ETSg性伽（mg hy150苯酚濃度/mgU10030TTC-ETS152.10+59 44164.43±81.1Q120.75+INPETS1B6 5D112B.151657B±559B94.33±1弒瞪結(jié)杲以平均

14、值土標(biāo):隹差烹示，對(duì)試醞數(shù)據(jù)進(jìn)行LSD多重比較分析,嚥示P < 0.05.*示P < 0.01,表明試驗(yàn)系統(tǒng)與對(duì)頤系表1不同進(jìn)水苯酚濃度持續(xù)負(fù)荷條件下污泥ETS活性1)從圖1(a)中可以看出，在整個(gè)試驗(yàn)期間內(nèi)，對(duì)照系統(tǒng)CK試驗(yàn)系統(tǒng)EK中的污泥TTC-ETS 活性分別為(200.26 ± 65.57)卩 g (mg h)-1、(152.91± 63.63)卩 g (mg h)-1，均存在較大波動(dòng)，且變化趨勢(shì)相近，這與前人的研究結(jié)論31相一致，即進(jìn)水水質(zhì)等運(yùn)行參數(shù) 的改變不會(huì)影響SBR系統(tǒng)中污泥TTC-ETS活性的變化趨勢(shì)當(dāng)進(jìn)水苯酚為低濃度(50 mg 1-1) 時(shí)

15、，苯酚的毒害效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中污泥TTC-ETS活性的影響并不顯著(P=0.499)，其抑制率IR僅為(20.75 ± 10.43)%(圖2，下同);當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度增加到 100 mg L-1時(shí)，CK EK兩 個(gè)系統(tǒng)中TTC-ETS活性均隨運(yùn)行時(shí)間變化而有所增大，且EK系統(tǒng)的TTC-ETS活性此階段的初期更大，試驗(yàn)第36 d為230.30卩g -(mg h)-1，比CK系統(tǒng)168.57 卩g (mg h)-1 大36.62%,這說(shuō)明適當(dāng)濃度的苯酚會(huì)短暫地促進(jìn)污泥TTC-ETS活性的增大.ETS活性表征污泥活性的方法實(shí)質(zhì)上是通過(guò)測(cè)定好氧微生物的呼吸活性來(lái)間接指示活性污泥的生物活性34，故適當(dāng)

16、濃度的苯酚短時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)促進(jìn)TTC-ETS活性的增長(zhǎng)(活性污泥中微生物的呼吸增強(qiáng))來(lái)增強(qiáng)微生物(包括微型動(dòng)物，下同)對(duì)苯酚毒性生存環(huán)境的適應(yīng).隨后TTC-ETS活性開(kāi)始降低，系統(tǒng)運(yùn)行第46 d，試驗(yàn)系統(tǒng)中污泥 TTC-ETS活性達(dá)到最低的32.61卩g (mg h)-1 ,僅有對(duì)照系統(tǒng)的18.66%,抑制率高達(dá)81.34%.這是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移， 苯酚在活性污泥中得到累積，超過(guò)污泥中微生物的耐受閾值，微生物開(kāi)始大量死亡，導(dǎo)致污泥活性急劇降低，污泥TTC-ETS活性呈現(xiàn)出急劇減小的趨勢(shì).第50 d，兩個(gè)系統(tǒng)中的污泥TTC-ETS活性逐步增大，且兩者的差距逐漸縮小，這是由于試驗(yàn)系統(tǒng)中的活性污泥

17、某些微生 物通過(guò)馴化，逐步適應(yīng)了有毒的生存環(huán)境，大量繁殖的結(jié)果.總的看來(lái)，進(jìn)水苯酚濃度為100mg L-1時(shí)，試驗(yàn)系統(tǒng)與對(duì)照系統(tǒng)中污泥TTC-ETS活性存在顯著差異(P=0.045)(表1，下同)，說(shuō)明此濃度下的苯酚毒性對(duì)污泥活性產(chǎn)生了明顯的抑制效應(yīng)；進(jìn)一步增大進(jìn)水苯酚濃度至300 mg -L-1，試驗(yàn)系統(tǒng)與對(duì)照系統(tǒng)中的污泥TTC-ETS活性差異性進(jìn)一步增大(P=0.008),但在這一階段后期，苯酚對(duì)污泥TTC-ETS活性的抑制率相對(duì)穩(wěn)定在40%左右.不包括0100%以外的數(shù)據(jù) 圖2苯酚對(duì)活性污泥 TTC-ETS活性、INT-ETS活性的抑制 影響圖1(b)表明：在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)系統(tǒng)和對(duì)照

18、系統(tǒng)具有相近的INT-ETS活性變化規(guī)律，這與TTC-ETS活性類似.然而，LSD多重比較分析結(jié)果表明(表1),進(jìn)水苯酚濃度在50 300 mg L-1范圍內(nèi)，苯酚對(duì)污泥 INT-ETS活性幾乎沒(méi)有顯著影響(P>0.05)，這可能是因 為INT較早地從呼吸鏈上接受電子，只有細(xì)胞色素b之前的電子傳遞過(guò)程被阻斷后其活性才能受到抑制，因此INT-ETS活性受影響的概率要小一些 25.此外,TTC氧化還原電位(460 mV) 明顯高于INT氧化還原電位(90 mV)35 , TTC作為人工電子受體時(shí)在進(jìn)水濃度在50300mg L-1范圍內(nèi)的苯酚毒害作用下更容易接受電子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，故污泥TTC

19、-ETS活性比INT-ETS活性更加敏感，更適合作為苯酚對(duì)好氧污泥活性毒害效應(yīng)的響應(yīng)指標(biāo)，以反映苯酚對(duì)好氧污泥活性的影響規(guī)律2.2苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響2.2.1苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物形態(tài)的影響在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著苯酚濃度的增大，試驗(yàn)活性污泥系統(tǒng)中開(kāi)始出現(xiàn)體型與微型動(dòng) 物大小相近的胞囊(其個(gè)體大小為100300卩m),如蟲體收縮狀態(tài)下的輪蟲圖3(a)，其 數(shù)量變化規(guī)律如圖 3(b)所示.由圖3(b)可知，在低濃度條件下，未觀察到胞囊，當(dāng)進(jìn)水苯 酚濃度增大至100 mg L-1時(shí)，一些微型動(dòng)物(由觀察到的胞囊大小可以判斷出并非所有微 型動(dòng)物都形成胞囊)為了避免苯酚毒性環(huán)境的毒害，

20、纖毛等消失，身體向內(nèi)收縮成橢圓形， 并在體外積累一層保護(hù)膜形成胞囊，這一現(xiàn)象在韋貞鴿等36的相關(guān)研究中也觀察到了此時(shí)，胞囊開(kāi)始大量出現(xiàn)，第37 d達(dá)最大值(4 640個(gè)mL-1).隨后開(kāi)始急劇減少，到第二階段結(jié)束時(shí)減至173個(gè)mL-1，在高濃度(300 mg L-1)條件下，胞囊數(shù)量仍較少，試驗(yàn)結(jié)束 時(shí)，幾乎觀察不到胞囊，說(shuō)明過(guò)高濃度(>300 mg L-1)的苯酚其毒害作用使微型動(dòng)物形成胞囊的生存機(jī)制失效，大量死亡而消失.胞囊是微型動(dòng)物對(duì)毒性的形態(tài)適應(yīng)方式，是一種自我保護(hù)的生存機(jī)制，也是影響微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的原因之一，但由于胞囊只是微型動(dòng)物的休眠體，以下對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)

21、構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，不包括胞囊圖3苯酚毒害作用下微型動(dòng)物形成的胞囊（100倍）及其數(shù)量變化規(guī)律222 苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響不同濃度苯酚毒害作用下，活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)如表2所示.懺型動(dòng)拗類群多度相對(duì)多度多度mL _1相對(duì)參慝/%多度 斤 ml?1雷SJ型纖毛蟲773±7846.24±8.51949±1 133457+4.481 619±1 559固著型纖毛蟲1 ooa±i ns616+11133 491±3 0641&72+1070117+1B7游嘛:型纖毛蟲227+5600 54+0.784+140.03+0.

22、120±0肉食性纖毛蟲5±120.01±0 044+110.01+0.04575+510對(duì)照荼絨肓殼變砒蟲1 4B2+9B88.63+5.547 365±3 29441.49±11.392 030+947裸變形蟲2189±3 90912411210320±360.10±0.220±0鞭毛蟲21 371±26 04964B4 ±27.533 859±2 54920.53±9812 550±1089微型后生動(dòng)物265±3711,11±1.4

23、72 794±1 78716.56±9.0292±163所肓微型動(dòng)物27 327±25 345100 00±0 0018 486+3 675100.00+0.005 9B2±1 108匍司型纖毛蟲560±5015 13±5.99444+6673.75±4 97327+410'固著型纖毛蟲1 008±1 012779±8.311 497±1892&53±9 61160*124游冰型纖毛蟲76+160029+0.71174+6750.70+2 693&#

24、177;6肉食性纖毛蟲0±00.00±0.000±00.00+0.00102+102試驗(yàn)系績(jī)有殼賁形蟲535±1 131'7.15±15.153 524±1 3793&.U+1&.&01 497*433裸變形蟲271+6133,62+8,1868±920 42±0 540±0鞭毛蟲23 243±40 6767505+28 184 28Q±3 0963376±13807 S50+4 19曠徵型后生動(dòng)物92±1260.93±1

25、751 440±1 319'13 66±9 36583±633所有徵型動(dòng)物25 786+40 003100,00+0.001 1427+6 51810000±0.001Q 527±3 4031滋計(jì)結(jié)果以平均值土標(biāo)準(zhǔn)差夷示，対試瞌數(shù)據(jù)進(jìn)行LSD多重比較分析,嚥示P<0.05.-示P< 0.01,表明試驗(yàn)系統(tǒng)與對(duì)照蔡 顯著表2活性污泥系統(tǒng)中微型動(dòng)物群落不同類群的多度和相對(duì)多度1）從表2中可知，兩個(gè)系統(tǒng)中微型動(dòng)物群落類群組成均在不同運(yùn)行階段而所有不同.當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度為50 mg L-1時(shí)，除有殼變形蟲（P=0.026）夕卜，兩個(gè)活

26、性污泥系統(tǒng)中的微型動(dòng) 物群落不同類群多度單位體積（mL）泥水混合液中微型動(dòng)物個(gè)體總數(shù)均不存在顯著性差異（P>0.05），整個(gè)群落多度也不存在顯著性差異（P=0.904），且所有微型動(dòng)物類群相對(duì)多度均不存在顯著性差異（P>0.05）,說(shuō)明低濃度苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)沒(méi)有顯著性影響 當(dāng)進(jìn)水苯酚濃度增加至100 mg -L-1時(shí)，苯酚對(duì)微型動(dòng)物群落中的固著型纖毛蟲（P=0.041）、有殼變形蟲（P=0.000）、微型后生動(dòng)物（P=0.025）等類群以及整個(gè)微型動(dòng)物群落多度（P=0.018）均產(chǎn)生顯著性影響，其中裸變形蟲和鞭毛蟲的相對(duì)多度（物種個(gè)體數(shù)占所有物種總數(shù)的百分比）與對(duì)照系

27、統(tǒng)相比存在顯著性差異（P < 0.05），說(shuō)明當(dāng)進(jìn)水濃度為100 mg L-1時(shí)，苯酚會(huì)對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響；進(jìn)一步增大進(jìn)水苯酚濃度至300 mg -L-1 ,與對(duì)照系統(tǒng)相比，試驗(yàn)活性污泥系統(tǒng)中的匍匐型纖毛蟲（P=0.04）、肉食性纖毛蟲（P=0.022）、鞭毛蟲（P=0.004）也存在顯著性差異（P < 0.05），且整個(gè)微型動(dòng)物群落多度差異進(jìn)一步增大 （P=0.014），說(shuō)明高濃度苯酚長(zhǎng)期作用下對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落不同類群產(chǎn)生不同影響： 一方面，高濃度苯酚對(duì)微型動(dòng)物群落中的多數(shù)類群的生長(zhǎng)繁殖存在明顯的抑制作用，如匍匐型纖毛蟲、肉食性纖毛蟲、有殼變形蟲、裸變

28、形蟲等另一方面，高濃度苯酚對(duì)微型動(dòng)物群落中的某些類群的生長(zhǎng)繁殖也存在明顯的促進(jìn)作用，如鞭毛蟲試驗(yàn)系統(tǒng)鞭毛蟲多度（7 850±4 198）個(gè)-mL-1顯著大于對(duì)照系統(tǒng)（2 550 ± 1 089）個(gè)mL-1（表2），其相對(duì)多度達(dá)（70.72 ± 20.77）%，成為優(yōu)勢(shì)類群.可能的原因是：在較高濃度苯酚長(zhǎng)期作用下，苯酚在活性污泥中累積（水中實(shí)際濃度達(dá)80100 mg L-1），細(xì)菌活力受到抑制，其凝聚能力降低，污泥 絮體粒徑變小16，不利于爬行或附著于污泥絮體表面捕食細(xì)菌的匍匐型和固著型纖毛蟲 37生長(zhǎng)繁殖，而有利于游離于絮體表面活動(dòng)的鞭毛蟲存活，從而使其在微環(huán)境食

29、物鏈中對(duì)細(xì)菌的捕食更有競(jìng)爭(zhēng)力而快速繁殖；相對(duì)于體型較大的纖毛蟲原生動(dòng)物，鞭毛蟲尤其是異養(yǎng)型鞭毛蟲（HNAN）對(duì)游離細(xì)菌的捕食效率更高38,因而生長(zhǎng)繁殖旺盛.此外，高濃度苯酚對(duì)微型后生動(dòng)物中線蟲的生長(zhǎng)繁殖也有促進(jìn)作用.更重要的是，與對(duì)照系統(tǒng)相比，試驗(yàn)系統(tǒng)中的匍匐型纖毛蟲（P=0.038）、肉食性纖毛蟲（P=0.016）、有殼變形蟲（P=0.040）、鞭毛蟲 （P=0.001）的相對(duì)多度均存在顯著性差異（表2），說(shuō)明高濃度苯酚的進(jìn)入會(huì)對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更為顯著的影響.有研究者認(rèn)為不同種類在群落中的數(shù)量分布曲線是表現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要指標(biāo)21,故在此基礎(chǔ)上獲得的 Shannon-Wien

30、er指數(shù)H'可以反映群落結(jié)構(gòu)差異.為了進(jìn)一步揭示苯酚 濃度大小對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響程度，對(duì)不同濃度條件下微型動(dòng)物群落物種多樣性指數(shù)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖4所示.從中可知，選取的2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為52.08%、19.69%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)71.77%.低濃度苯酚持續(xù)負(fù)荷作用下的活性污泥微型動(dòng)物 群落物種多樣性及相應(yīng)對(duì)照系統(tǒng)與PC1和PC2均呈正相關(guān)，中等濃度苯酚持續(xù)負(fù)荷作用下的活性污泥微型動(dòng)物群落物種多樣性與PC1和PC2均呈正相關(guān)，而其相應(yīng)對(duì)照系統(tǒng)中的微型動(dòng)物群落物種多樣性與 PC2呈負(fù)相關(guān)，即兩者差異明顯，說(shuō)明中等濃度苯酚進(jìn)水較之低濃度苯 酚進(jìn)水對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落

31、結(jié)構(gòu)影響更大.進(jìn)一步分析，除對(duì)照系統(tǒng)高濃度苯酚持續(xù)負(fù)荷作用下的微型動(dòng)物群落物種多樣性指數(shù)與PC1呈負(fù)相關(guān)外，其余條件下的微型動(dòng)物群落物種多樣性均與PC1呈正相關(guān)，說(shuō)明高濃度苯酚長(zhǎng)期作用下，活性污泥系統(tǒng)中的微型動(dòng)物群落物種多樣性發(fā)生了更為明顯的變化，即群落結(jié)構(gòu)受到了明顯影響.樣方之間距離大小反映了方間特征量的相似程度，且距離越近相似程度越高39.從樣方距離來(lái)看，低濃度苯酚和中等濃度苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落物種多樣性的影響相接近，而高濃度苯酚作用下的微型動(dòng)物群落與對(duì)照系統(tǒng)相比距離最大，說(shuō)明高濃度苯酚對(duì)微型動(dòng)物群落物種多樣性影響最大， 即高濃度苯酚對(duì)活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)影響最大，這與前文分析結(jié)

32、果相一致-/戶刊電匚叱丄r/IMh«-L *>EK-il1® mf L '-CK'-EKT 用-OSDUjOPCI 01 (W%)圖4不同濃度苯酚影響下活性污泥系統(tǒng)中微型動(dòng)物群落物種多樣性主成分分析(PCA)2.2.3苯酚影響下活性污泥微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化活性污泥系統(tǒng)中不同類群微型動(dòng)物相對(duì)多度隨運(yùn)行時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化如圖5所示.兩個(gè)系統(tǒng)中不同類群的微型動(dòng)物其相對(duì)多度隨運(yùn)行時(shí)間均有較大變化，這與城市廢水活性污泥處理系統(tǒng)相一致37, 40.但不同濃度的苯酚影響下，微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化有所不 同.具體地，在第1階段低濃度苯酚進(jìn)水條件下，除有殼變形蟲外

33、，苯酚對(duì)微型動(dòng)物群落不 同類群相對(duì)多度隨時(shí)間變化的影響不明顯，兩個(gè)系統(tǒng)中鞭毛蟲多度均占據(jù)了長(zhǎng)時(shí)間的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其相對(duì)多度分別達(dá)(64.84 ± 27.56)%、(75.05 ± 28.18)%，兩者無(wú)顯著性差異(P=0.342)， 其他類群相對(duì)多度較小，且各類群的微型動(dòng)物相對(duì)多度隨時(shí)間變化趨勢(shì)線上的拐點(diǎn)所在時(shí)間 軸的位置相對(duì)差異較小(圖5);試驗(yàn)第2階段，兩個(gè)系統(tǒng)中各微型動(dòng)物類群分布相對(duì)第1階段較均勻，在這一階段有殼變形蟲成為優(yōu)勢(shì)類群，但試驗(yàn)系統(tǒng)中有殼變形蟲前期(3245d)受到了抑制，對(duì)照系統(tǒng)和試驗(yàn)系統(tǒng)中有殼變形蟲相對(duì)多度分別為(34.31 ± 7.66)%、(2

34、5.66± 18.18)% ,后者波動(dòng)也較大.在這一階段，苯酚對(duì)固著型纖毛蟲也產(chǎn)生了明顯的抑制，其相對(duì)多度處于較低水平(9.58 ± 9.61)%，而鞭毛蟲相對(duì)多度(33.76 ± 13.80)%顯著大于后者 (20.53 ± 9.81)%(P=0.005);試驗(yàn)第3階段，對(duì)照系統(tǒng)中微型動(dòng)物群落各類群分布較均勻， 而試驗(yàn)系統(tǒng)中鞭毛蟲占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)束前其相對(duì)多度達(dá)最大值的91.13%.此外，與對(duì)照系統(tǒng)相比，試驗(yàn)系統(tǒng)中的匍匐型纖毛蟲和肉食性纖毛蟲受到了明顯的抑制，前者運(yùn)行70 d幾乎消失，而后者相對(duì)多度一直處于極低水平(1.01 ± 1.05)

35、%.(a)對(duì)照系統(tǒng), IKTStlfii lHb廿 HE人 ESI w EiB o WffflPKik 燈慮tfii EEJ «T! n幫葉MW宓起空砒zFtFs&1030»«1 如 M17DU也耐1麗(b)試驗(yàn)系統(tǒng)圖5兩個(gè)活性污泥系統(tǒng)中微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化2.3苯酚影響下的污泥活性與微型動(dòng)物間的相互關(guān)系探討如前文所述，污泥TTC-ETS活性比INT-ETS活性更加敏感，更適合作為苯酚對(duì)好氧污泥 活性毒害作用的響應(yīng)指標(biāo)，故選擇TTC-ETS活性作為苯酚影響下污泥活性的表征指標(biāo).不同進(jìn)水濃度苯酚作用下污泥TTC-ETS活性的變化規(guī)律圖1(a)與活性污泥微

36、型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化(圖5)對(duì)比分析可知，污泥TTC-ETS活性與微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)相互之間存在著一定 的關(guān)聯(lián)，如低濃度苯酚對(duì)污泥TTC-ETS活性及微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響均不明顯；當(dāng)進(jìn)水濃度達(dá)100 mg L-1時(shí)，苯酚對(duì)污泥TTC-ETS活性及微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響；進(jìn)一步增大進(jìn)水濃度時(shí)，這種影響顯著增大活性污泥是活性污泥處理系統(tǒng)中的主體，而活性污泥微生物是活性污泥污染物降解核心，因此活性污泥微生物 ETS活性對(duì)活性污泥處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要意義41,而在活性污泥微環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中微型動(dòng)物作為食物鏈頂端的捕 食者，在維持活性污泥微環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用，因此，活性污泥活

37、性與微型動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)之間也必然存在聯(lián)系活性污泥微型動(dòng)物與污泥活性Pears on相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示.TTC-ETS 活性類群腫對(duì)照系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)(CK)(EK)匍匐型纖毛蟲Crawling ciliates-0.1330.087銳利楣纖蟲Aspdsca lynceus-0.380-0.125有肋楣纖蟲Aspidisca costata-0.170九肋游仆蟲 Euplotes novemcarinatus-0.304近親游仆蟲Euplotes affims-0.318固著型纖毛蟲Sessile dliates-0.3520.191點(diǎn)鐘蟲 Vorticella picta0.395溝鐘蟲 Vo

38、rticella convallaria-0.3970.235八鐘蟲 Vorticella octava-0.133小 口鐘蟲 Vorticella microstoma-0.254-0.294條紋鐘蟲 Vorticella striata-0.139水虱間隙蟲 Intranstylum asellicola-0.104水虱偽獨(dú)縮蟲 Pseudocarchesium aeslli0.089湖累枝蟲 Epistylis lacustris0.0520.371岡離性紳毛蟲carnivorous dilates-0 413參變斜扳蟲 Ptagocampa mutais-0.403游涼型纖毛蟲Swim

39、ming ciliates-0 127-Q.078凹縫小胸蟲 Microtorax sui s ars-0.245-0.112有肋小胸蟲 ceothordx costal-0 173=有殼變形蟲Testate amoebae0.334-0.169蓋廂殼蟲Pyxidicuia opercLiiata-0.4840.150針棘厘殼蟲Gentg沁acieata-0.628*半ID表殼蟲加船陽(yáng)emi5p/)aenca-0.474巢居法帽蟲 Phryganetla niduius0.639=結(jié)節(jié)鱗殼蟲Eugiypa laevis0.208-0 U0絨條三足 Trema Mea.-e-0.463-裸變形蟲

40、Naked amoebae0.011-0.071冊(cè)瑚黑孌形 .Saccarroesa gonornia-0.029柏馬氏蟲 Mayore.i'a cypres-0.071鞭毛蟲 F lagellates-0118-0.139三角袋鑒蟲 Pera ne ma trie hop h orum-0.071-0.083匡淀粉葉鞭蟲PhyNoet備amylopagLiS-0.1520.061梨波豆蟲呂ooto eofax0.2740.290慢行液豆蟲B加。repens02630.267測(cè)偏液豆蟲弓切。compresses-0.450-0.129球菠豆蟲Sotfo globasus-0.3090

41、163軟波豆蟲Soda怕門s0.418斑膠皮豆蟲Aodo saltans0 124變形迪豆蟲Eodo amoebins-0 047一跳 ® i荷蟲 P te uro m on asjacans0.0270.438微小無(wú)吻蟲C伯帥舊v治parva-0.718筒型后生動(dòng)物M i cro- m etazo a05220.427輪蟲 rofifers0.4680J80nematodas02080 1001)-T*示未觀察H相應(yīng)物種；諜示該示p<o.oi表3活性污泥微型動(dòng)物與污泥活性Pears on相關(guān)性水中毒害物質(zhì)的存在使微型動(dòng)物群落與所處的微生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系復(fù)雜化42，兩個(gè)活性污泥系統(tǒng)中的微型動(dòng)物同一個(gè)種與