活性污泥微生物分析分析方法

　　活性污泥微生物分析是污水处理系统运行管理、工艺优化和故障诊断的重要技术手段。通过分析活性污泥中微生物的种类、数量、活性及群落结构，可评估污泥的处理效能、沉降性能(如是否发生膨胀)、系统稳定性以及对冲击负荷的适应能力。

　　(一)显微镜直接观察法(传统、快速、低成本)

　　1. 样品准备

　　取曝气池混合液，静置 5–10 分钟(避免完全沉降);

　　取少量置于载玻片，加盖玻片。

　　2. 观察内容

　　3. 染色辅助

　　革兰氏染色：区分 G⁺/G⁻ 菌;

　　Neisser 染色：识别聚磷菌(含异染颗粒);

　　FISH(荧光原位杂交)：特异性标记功能菌(见下文)。

　　(二)平板培养法(局限性大)

　　仅能培养 <1% 的环境微生物;

　　可用于计数特定功能菌(如反硝化菌 MPN 法);

　　不适用于全面群落分析。

　　(三)分子生物学方法(现代主流)

　　1. PCR-DGGE/TGGE

　　通过变性梯度凝胶电泳分离 16S rRNA 基因片段;

　　可比较不同样品群落差异，但分辨率有限。

　　2. 高通量测序(16S rRNA 基因扩增子测序)

　　目标：细菌/古菌群落组成(属/种水平);

　　流程：

　　DNA 提取 → PCR 扩增(V3–V4 区)→ Illumina 测序 → 生物信息分析(QIIME2、Mothur);

　　输出：Alpha 多样性(Shannon、Chao1)、Beta 多样性(PCoA)、物种注释、功能预测(PICRUSt2)。

　　3. 宏基因组测序(Shotgun Metagenomics)

　　直接测序全部 DNA，可获功能基因信息(如 denitrification genes: nirK, nirS, nosZ);

　　成本高，数据分析复杂。

　　4. 荧光原位杂交(FISH)

　　使用荧光标记的寡核苷酸探针靶向特定微生物(如 Accumulibacter for PAOs);

　　可结合 CLSM(共聚焦激光扫描显微镜)观察空间分布。

　　5. qPCR(定量 PCR)

　　定量特定功能基因拷贝数(如 amoA 表示氨氧化菌丰度);

　　快速、灵敏，适合长期监测。

来源：网络