环境学院倪寿清教授课题组发表典型污染物微生物毒性研究新成果

近日，环境科学与工程学院倪寿清教授团队在水处理领域知名学术期刊ACS ES&T Water上发表了题为“Dosage-dependent toxicity of universal solvent dimethyl sulfoxide to partial nitrification wastewater treatment process”的论文，对“万能”助溶剂二甲基亚砜（DMSO）的微生物毒性进行了系统深入研究。王志彬副研究员和张锦鹏硕士研究生为本论文共同第一作者，倪寿清教授为通讯作者。山东大学环境科学与工程学院为本论文的第一完成单位。

DMSO是一种重要的有机助溶剂，可以溶解各种难溶的极性和非极性分子。DMSO通常被认为是无毒的，广泛应用于科学研究、医疗、制药和工业生产。在DMSO应用过程中，大部分DMSO可以通过真空蒸馏回收，但仍有较高浓度的DMSO会排放到污水中，目前尚不清楚这种“安全”的工业助溶剂是否会影响废水处理过程。本研究探究了DMSO对部分硝化（PN）工艺的影响：通过水质测定、比好氧速率（SOUR）等方法评估了DMSO对PN工艺启动时间、反应终点以及反应速率的影响；探究了DMSO存在下微生物群落多样性和群落结构的改变；运用HPLC-MS和宏基因组技术分析了DMSO在污水处理过程中的转化途径。

当DMSO添加量为1%和2%时，PN工艺启动时间分别为14天和20天，而添加量为3.5%时，PN启动时间为42天，DMSO浓度大于2%时，对PN过程有显著的抑制作用。添加3.5%浓度DMSO后，亚硝基单胞菌相对丰度由9.7%增加到11.9%，但是氨氧化菌的比耗氧速率由0.64 mg O2/(gMLSS·min)下降到0.08 mg O2/(gMLSS·min)。通过主成分分析和生态网络分析发现DMSO浓度超过2%时，微生物群落与低浓度DMSO组差异显著：高DMSO浓度下，PN微生物群落中的关键微生物类群由Blastocatellia和Clostridia转变为Actinobacteria和Acidobacteria。通过LC-MS分析发现，DMSO在反应器中被降解，生成了大量的甲次磺酸。结果表明，目前广泛使用的生物溶剂DMSO在高浓度时对微生物具有毒性，使用DMSO作为溶剂时，浓度应小于2%。

倪寿清教授团队长期从事应用环境微生物技术的研发工作。近5年来，在国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程等的资助下，团队在Water Research、ACS ES&T Water、ACSES&TEngineering、Chemical Engineering Journal、npjClean Water等期刊发表SCI论文50余篇。山东大学青岛校区生命环境研究公共技术平台和环境科学与工程学院仪器平台为本研究提供了部分样品测试帮助。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acsestwater.2c00607