生分解性ポリブチレンサクシネート及び非生分解性ポリ塩化ビニルマイクロプラスチックのアナモックス汚泥への影響性能評価,抑制効果,メタゲノム解析

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J. Hazard. Mater..2020 Jun;401:123337. S0304-3894(20)31326-1. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123337.Epub 2020-06-30.

生分解性ポリブチレンサクシネート及び非生分解性ポリ塩化ビニルマイクロプラスチックのアナモックス汚泥への影響性能評価,抑制効果,メタゲノム解析

Influence of biodegradable polybutylene succinate and non-biodegradable polyvinyl chloride microplastics on anammox sludge: Performance evaluation, suppression effect and metagenomic analysis.

Linqin Tang
Chengyuan Su
Yu Chen
Yunchuan Xian
Xinyue Hui
Ziyu Ye
Menglin Chen
Fenghua Zhu
He Zhong

PMID: 32659575 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123337.

抄録

マイクロプラスチック（MPs）は排水処理場で広く検出されている。しかし、嫌気性アンモニア酸化（アナモックス）プロセスへの影響については研究が不足している。そこで、アナモックス汚泥の窒素除去性能、微生物群集および代謝物に及ぼすポリブチレンサクシネート（PBS）およびポリ塩化ビニル（PVC）MPsの影響を検討した。その結果、PBSとPVC MPsはアナモックス汚泥の亜硝酸除去効率を低下させ、PVC1(0.1g/L PVC)群が19.2%と最も有意であった。フーリエ変換赤外（FTIR）およびX線光電子分光（XPS）スペクトルから、PBS2（0.5 g/L PBS）群はアナモックス汚泥中の多糖類含量を増加させることがわかった。これは、PBS MPsの生分解過程で生成する副産物がスラッジの凝集能を低下させ、物質移動を増加させたためと考えられる。PBS2群はMethanosaeta (10.18 %)とメタンモジュールの相対的な存在量を減少させ、アナモックス菌Ca.Brocadia (1.17 %)と相対窒素代謝モジュールを刺激した。また、PVC2群はCa.Brocadia (3.02 %)が減少し、Methanosaeta (2.1 %)が濃縮された。非生分解性のPVC MPsはアナモックススラッジに対してより有害であり、アナモックス系へのPVC MPsの侵入に注意が必要であることが示唆された。

Microplastics (MPs) has been widely detected in wastewater treatment plants. However, there is a lack of research on its influence on anaerobic ammonia oxidation (anammox) process. Therefore, the effects of polybutylene succinate (PBS) and polyvinyl chloride (PVC) MPs on the nitrogen removal performance, microbial community and metabolites of anammox sludge were investigated. Results showed that PBS and PVC MPs reduced the nitrite removal efficiency of the anammox sludge, and PVC1 (0.1 g/L PVC) group was the most significant at 19.2 %. Fourier transform infrared (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra showed that PBS2 (0.5 g/L PBS) group increased the polysaccharide content in the anammox sludge. This may be because of the byproduct, which was produce during the biodegradation of PBS MPs, and decrease the agglomeration capacity of sludge, so as to increase the mass transfer. PBS2 group reduced the relative abundance of Methanosaeta (10.18 %) and the methane modules, and stimulated the anammox bacteria Ca. Brocadia (1.17 %) and the relative nitrogen metabolism modules. PVC2 group reduced the relative abundance of Ca. Brocadia (3.02 %), while was enriched Methanosaeta (2.1 %). Non-biodegradable PVC MPs was more harmful to anammox sludge, which would draw attention to the entry of PVC MPs into the anammox system.