編譯：微科盟獨世，編輯：微科盟木木夕、江舜堯。
微科盟原創(chuàng)微文，歡迎轉發(fā)轉載，轉載須注明來源《微生態(tài)》公眾號。
導讀
藍藻水華正在全球范圍內(nèi)不斷增加，這對水處理廠構成了挑戰(zhàn)，同時關系到人類健康和水生生態(tài)系統(tǒng)的風險。先進的氧化工藝包括有效且安全的水處理方法。由于過氧化氫（H2O2）與其他浮游植物相比具有更高的敏感性，并且在低濃度下不會對環(huán)境造成重大風險，因此過氧化氫已被提議作為減輕藍藻水華的可持續(xù)解決方案。在這里，我們引入了半干旱地區(qū)的一個水庫作為中宇宙實驗，該水庫呈現(xiàn)以浮絲藻屬為主的藍藻水華，研究了120 h內(nèi)單次添加H2O2（10 mg L-1）對水庫中天然浮游植物和浮游細菌的效果。我們跟蹤了理化參數(shù)和浮游細菌組成的變化。H2O2在72小時內(nèi)有效抑制了藍藻、綠藻和硅藻，增加了水體透明度和溶解有機碳的含量，降低了溶解氧的含量和pH，而營養(yǎng)素濃度未受影響。120小時后，藍藻的豐度仍然很低，而綠藻則占據(jù)主導地位。16S rRNA測序表明，最初的藍藻水華由浮絲藻屬、藍菌屬和微囊藻屬組成。在120小時內(nèi)，只有藍菌屬的相對豐度增加，意味著其發(fā)生再生長。當H2O2處理后，異養(yǎng)細菌的組成發(fā)生了顯著變化，Exiguobacterium、Parococcus和Deinococcus成為水體中最豐富的屬。研究結果表明，該方法可有效抑制藍藻水華并改善熱帶環(huán)境中的水質(zhì)。監(jiān)測非生物參數(shù)的變化和特定細菌類群的相對豐度可用于預測H2O2降解后藍藻的再生情況，并指示應在水庫中的何處使用H2O2以便將效果持續(xù)到水處理廠的進水口。
原名：Effect of hydrogen peroxide on natural phytoplankton and bacterioplankton in a drinking water reservoir: Mesocosm-scale study
譯名：中觀尺度研究-過氧化氫對飲用水庫中天然浮游植物和浮游細菌的影響
期刊：Water Research
IF：11.236
發(fā)表時間：2021.3.20
通訊作者：Allan A. Santos
通訊作者單位：里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學
本研究是于2019年2月15日至2月20日在Gavião水庫（3°59’03’S / 38°37’13’W）（圖1）中進行的，相對于海平面的高度為65 m。該地是一個半干旱地區(qū)，年平均大氣溫度為32°C。與水庫相鄰的水處理廠（WTP）運行了常規(guī)處理設備（混凝、直接過濾和消毒）運行。將6個不透水且半透明的塑料袋制成長2 m和1.5 m圓柱體（3.5 m3）。中宇宙實驗中充滿約3000 L的水。整個結構位于Gavião水庫的湖積帶，平均深度為10 m，靠近水處理廠的進水口。實驗設置了無H2O2的對照組（n = 3），以及單次添加H2O2（10 mg L-1）的處理組（n = 3）。實驗周期為120小時（5天），并在添加H2O2（T0）之前和第24、72和120h時采集水樣。每個采樣時間點評估了水體的生物和非生物參數(shù)（表1）。
圖1 巴西塞阿拉州Gavião水庫地理位置。
表1 理化參數(shù)，分析方法和位置。
多元統(tǒng)計分析表明H2O2處理顯著影響了非生物參數(shù)以及來自浮游植物的葉綠素（通常稱為湖泊學參數(shù)）（p = 0.02，F(xiàn) = 25.20），這些常作為水質(zhì)指標。PERMANOVA分析指出采樣時間和處理之間的存在顯著的相互作用（p = 0.024；F = 4.0793）。72 h后中宇宙試驗中已經(jīng)檢測不到H2O2。在所有采樣時間（24、72和120 h），H2O2處理會顯著影響水體透明度（p <0.0001，F(xiàn)= 69.67）和濁度（p<0.0 001，F(xiàn) = 50.73）。初始透明度值為47 cm，在24 h后對照組水體增加至64 cm，沒有出現(xiàn)進一步變化。在H2O2處理過的中宇宙試驗里，透明度在24、72和120 h分別持續(xù)增加至82、115和105 cm（表2）。水體中最初的濁度為11 NTU（比濁法濁度單位），實驗過程中對照組的濁度維持在11-14 NTU。而在處理組的水體中，其濁度在24、72和120 h時分別降至8.3、5.5和5.5 NTU。在某些采樣時間，對照組和處理組中的其他非生物參數(shù)存在顯著差異（表2）。電導率在整個處理過程中表現(xiàn)出顯著的變化（p = 0.005，F(xiàn) = 7.2），在120 h時顯著增加（p = 0.0 0 07），平均達到585 μS cm -1（對照組：575 μS cm -1）。然而，對照組和處理組中與電導率相關的鹽陰離子如氯化物（p = 0.27）、硫酸鹽（p = 0.57）和氟化物（p = 0.57）不存在顯著的差異。與對照組相比，H2O2處理組的pH值顯著降低（p <0.0001，F(xiàn) = 42.16），在72 h時從9.2降至8.1，在120 h時從9.0降至8.3（表2）。水體中的TOC含量保持平穩(wěn)，而相比于處理組，對照組的DOC含量在72h從22 mg L -1降至18.5 mg L -1（p = 0.003，F(xiàn)= 7.71）。在第72 h，DO也顯著降低：對照組為11.4 mg L -1，處理組為6.4mg L -1（p <0.000.1，F(xiàn) = 21.26）。此外，對照組和處理組的氨氮（p = 0.59）、亞硝酸鹽（p = 0.73）、硝酸鹽（p = 0.50）、磷酸鹽（p = 0.12）含量均沒有顯著差異。在處理和對照條件下，營養(yǎng)物質(zhì)的濃度受圍場的影響而隨時間流逝。而溫度或水體本色不會隨時間的變化而變化（p = 0.53）。表2 單次添加H2O2（10 mg L-1）120 h后對飲用水中非生物參數(shù)的影響。
粗體表示每個采樣時間中對照組和實驗組之間存在顯著差異（p < 0.05）。數(shù)值表示平均值和標準偏差（n = 3）。縮寫：DOC-溶解有機碳；TOC-總有機碳；DO-溶解氧；Chl-葉綠素；NTU-比濁計濁度單位。根據(jù)估算的葉綠素濃度， H2O2處理組內(nèi)3個重復組的浮游植物生物量均會隨時間推移而發(fā)生變化：藍藻（p< 0.0001，F(xiàn) = 21.45）、綠藻（p< 0.0001，F(xiàn) = 58.38）和硅藻（p< 0.0001，F(xiàn) = 24.97）。在T0時藍藻的葉綠素濃度最高（〜35 μg L-1），與對照條件相比，該值隨時間推移持續(xù)下降。在72 h時，未檢測到藍藻（圖2A）。綠藻的葉綠素在72 h時也顯著下降（p = 0.0003），降低了50％。然而，葉綠素濃度表明綠色藻類生物量在120h顯著增加（p ＝ 0.03），達到約25 μg L-1，而在對照組中維持在13 μg L-1（圖2B）。硅藻的初始葉綠素濃度為1 μg L-1，于24 h的處理組中未能檢測到葉綠素濃度（p = 0.04），但隨后在120 h其生物量增長為對照組的3倍（圖2C）。在120 h時，處理組的綠藻生物量高于對照組，而在藍藻中的趨勢則相反，這表明H2O2處理后水體優(yōu)勢種被綠藻取代。
圖2 在120 h內(nèi)，基于（A）藍藻，（B）綠藻和（C）硅藻的葉綠素濃度評估10 mg L-1 H2O2對浮游植物生物量的影響。結果表示為平均值±SD。灰色和白色條分別表示H2O2處理組和不使用H2O2的對照組。處理組和對照組中的每個重復的個體值用x代表（n= 3）。星號表示處理組與對照組之間存在統(tǒng)計學差異，其中∗（p < 0.05），∗∗（p < 0.01）和∗∗∗（p < 0.001）。
通過每個樣品標準化后的 32221條序列來描述細菌群落（補充表1）。樣品T3M5（對照組：72h）在DNA處理過程中丟失，無法進行分析。所有樣品的反射曲線均達到飽和，細菌多樣性覆蓋率達到97-98％（補充表1和補充圖2）。樣品的聚類表明對照組和處理組之間的平均相似度為60％，而它們之間的非相似性為70-80％（補充圖3）。從Shannon多樣性指數(shù)和sobs豐富度指數(shù)來看，H2O2處理在實驗過程中不會影響豐富度（p = 0.07，F(xiàn) = 5.58）（補充圖4A），但是在24和72 h時顯著降低了群落多樣性（p = 0.001，F(xiàn) = 63.51）（補充圖4B）。因此，加入H2O2后細菌群落的組成發(fā)生了變化，但物種數(shù)卻沒有減少。非度量型多維尺度（nMDS）分析表示了時間尺度下處理組和對照組的樣品的排序情況。不同處理條件下的樣本分隔較遠，且處理下不同采樣時間的樣品各自形成聚類（補充圖5）。加入H2O2后24和72 h收集的樣品的細菌群落比120 h收集的樣品更相似。雙因素PERMANOVA分析證實了處理組和對照組之間細菌群落（p < 0.0001，F(xiàn) = 26.562）以及處理后的24、72、120 h之間細菌群落存在顯著差異（p < 0.0001，F(xiàn) = 4.516），且時間和處理之間的相互作用影響了細菌群落（p＜0.03）（補充表2）。H2O2處理后的細菌群落組成隨時間發(fā)生了變化（圖3，補充表3）。原始群落主要由放線菌門（21％）、藍細菌門（20％）、浮霉菌門（15％）和變形菌門（11％）組成，其次是疣微菌門（9％）、綠彎菌門（8％）和擬桿菌門（7％）。對照組的細菌群落組成在時間尺度上幾乎沒有發(fā)生變化。藍細菌的相對豐度在24 h（25％）和72 h（27％）時增加，隨后在120 h時恢復到與初始豐度相似的值。放線菌的相對豐度在120 h時持續(xù)下降至11％，而疣微菌門在120 h增加至21％。相反，處理組的浮游細菌群落的組成完全發(fā)生了變化。在第24和72 h的樣品的浮游細菌群落組成更加相似，值得注意的是厚壁菌門的豐度從T0時的0.2％顯著增加到40-50％。其它豐度增加的門的還包括耐輻射球菌（從T0時的0.01％到7-11％）和變形菌門（從T0時的11％到17-23％）。同時，放線菌門、疣微菌門、浮霉菌門和綠彎菌門的豐度出現(xiàn)了下降。在120 h時，H2O2處理組的浮游細菌群落分布與T0時的細菌群落和120 h的對照組的不同，包括擬桿菌門（19％）、疣微菌門（24％）和變形菌門（26％）等優(yōu)勢門（圖3）。
圖3 在第0、24、72和120h時，對照組或處理（添加H2O2）組中，門水平的細菌OTU的相對豐度。每個條形圖表示在不同采樣時間和處理條件下三個重復門（n = 3）的平均值。
H2O2處理后使得藍藻的相對豐度從T0的20％降低到24 h、72 h的1％左右以及120 h的7％。藍藻群落中的OTU組成也受到H2O2處理的影響（圖4）。浮絲藻屬、藍菌屬和微囊藻屬在最初的藍細菌群落中是最主要的屬，分別占30％，27％和16％（圖4）。同樣它們也是整個實驗過程對照組中的主要屬。而在處理組中藍藻的豐度急劇下降，在24 h內(nèi)，微囊藻屬占主導地位，占所有藍藻OTU的60％，而藍菌屬占20％。微囊藻屬的豐度在72h到120h分別降低了10%和5％，而藍菌屬的豐度則分別提高了53%和64％。處理后浮絲藻屬的豐度仍然很低（4-8％）。因此，當實驗結束藍藻的豐度趨于增加時，群落組成與最初的不同（圖4）。
圖4 在第0、24、72和120 h時，對照組或處理（添加H2O2）組中，門水平的細菌OTU的相對豐度。每個條形圖表示在不同采樣時間和處理條件下三個重復門（n = 3）的平均值。
為了強調(diào)區(qū)分對照組和處理組的主要浮游生物類群，在不考慮時間的情況下通過OTU的相對豐度進行了LDA和LEfSe分析�；贚DA score（log10）（閾值為3.0）選擇了67個OTU，這些OTU有助于區(qū)分處理組和對照組（補充圖6）。其中，對照組中最具代表性的分類群是來自Chononiobacteraceae（4％）和Terrimicrobium sp.的未分類屬（3％）以及屬于藍藻屬的Planktothrix（6-10％）、Microcystis（3％）、Cyanobium（3％）和Raphidiopsis（Cylindrospermopsis）（圖5A-F）。處理組的主要屬是Exiguobacterium、Deinococcus、Paracoccus和Rhizobium（圖5G-1）。在24和72 h，Exiguobacterium的相對豐度達到40-50％，Paracoccus的相對豐度為4-9％，而Deinococcus的相對豐度為10％，而在對照條件下或在時間T0時，它們的豐度接近于零（圖5G-I）。對照組中其它主要的分類單元是Exiguobacterium、Deinococcus、Paracoccus和Rhizobium（補充圖6）。我們還選擇了120 h后H2O2處理組的主要OTU，以表征H2O2降解后的浮游細菌組成。根據(jù)LEfSe分析，最相關的五個是Luteolibacter sp.（~15％）、Exigigbacterium sp.（~5％）、未分類的Comamonadaceae（~13％）、Spirosomaceae sp.（~13％）和Prosthecobacter sp.（~13％）（補充圖7）。
圖5 基于LefSE分析（p < 0.05，LDA score（log10）> 3.0）的對照或處理條件下的異養(yǎng)細菌和藍藻主要屬在時間尺度上的相對豐度。在對照組中，主要 OTU對應于未分類的異養(yǎng)細菌Chthoniobacteraceae (A)和Terrimicrobium(B)以及藍藻Planktothrix (C)、Microcystis(D)、Cyanobium (E)和Raphidiopsis(Cylindrospermopsis)(F)。在處理組中，主要的OTU對應于Exiguobacterium (G)、Paracoccus (H)和Deinococcus (I)。
通過SIMPER分析（補充表4）選擇了在每個采樣時間下處理組和對照組之間存在顯著差異的OTU，并檢驗了它們與對照組的湖泊學參數(shù)（葉綠素組和非生物因素）的相關性（表2）。CCA排序（圖6）表明，處理組所有采樣時間（包括T0）下，藍藻的濁度和葉綠素是與這些細菌類群顯著相關的主要湖泊學參數(shù)。高濁度值與四種不同的藍藻OTU呈正相關，Cyanobium（OTU16）（r = 0.84）、Planktothrix（OTU03）（r = 0.81）、Microcystis（OTU14）（r = 0.79）和Raphidiopsis（Cylindrospermopsis）（r = 0.76)）和異養(yǎng)未分類的Chthoniobacteraceae (OTU02) (r = 0.75)。藍藻的濁度和葉綠素與一些異養(yǎng)細菌呈正相關，如Mycobacterium（OTU06）、Terrimicrobium（OTU09）、Solirubrobacterales成員（OTU10）和Caldilineaceae成員（OTU28）；并且與透明度呈負相關（補充表5）。H2O2處理后的24 h透明度增加，藍藻葉綠素減少，透明度與Exiguobacterium（OTU01）（r = 0.77）、Paracoccus（OTU05）（r = 0.8）及Deinococcus（OTU08）（r = 0.79）呈顯著正相關（圖6）。這三個OTU與藍藻的葉綠素之間存在顯著的負相關（分別為r = -0.71、-0.74和-0.75）（圖6和補充表5）。在72h時，對照組和處理組之間的濁度和透明度之間仍然存在顯著的差異，且處理組的pH、DOC和DO出現(xiàn)下降（表2）。處理組中的Exiguobacterium（OTU01）、Paracoccus（OTU05）和Deinococcus（OTU08）仍與透明度呈正相關（分別為r = 0.77、0.80和0.79），并且與未分類的Sphingobacteriaceae（OTU25）（r = 0.66)呈正相關（圖6）。Rhizobium（OTU39）和Flavobacterium（OTU42）與透明度呈正相關（分別為r = 0.66、0.73和0.6），與濁度（分別為r = -0.65和-0.74）和pH（分別為r = -0.62和-0.80）呈負相關。Flavobacterium（OTU42）（p= 0.0001）也與DO呈負相關（r = -0.75）。在任何OTU和DOC之間均未觀察到顯著的相關性（圖6，補充表5）。在120 h時，對照組和處理組的透明度、濁度、pH、電導率和藍藻葉綠素出現(xiàn)了差異。許多OTU與處理組較高的電導率和透明度之間存在顯著的正相關：Blastomonas（OTU65）（電導率：r = 0.84；透明度：r = 0.68）、Rhodobacter（OTU81）（電導率：r = 0.75；透明度：r = 0.80)、Lacibacter（OTU160）（電導率：r = 0.80；透明度：r = 0.75）和未分類的Spirosomaceae（OTU37）（電導率：r = 0.82；透明度：r = 0.72）。未分類的Sphingobacteriaceae（OTU25）的豐度僅與電導率有關（r = 0.77）。與pH呈負相關并與處理相關的OTU是Spirosomaceae（OTU37）(r = -0.74)、Rhizobium（OTU39）（r = -0.62）、Flavobacterium（OTU42）（r = -0.80）、Blastomonas（OTU65）（r = -0.71）、Rhodobacter（OTU81）（r = -0.63）和Lacibacter（OTU160）（r = -0.71）（圖6，補充表5）。盡管Luteolibacter（OTU17）（p = 0.2）、未分類的Commonadaceae（OTU29）（p = 0.6）和Prosthecobacter（OTU88）（p = 0.2）與120 h的處理條件有關，但它們與非生物因素沒有顯著相關性（補充表 5）。此外，綠藻葉綠素與Cyanobium sp（OTU16）（r = 0.62）的豐度呈正相關，該OTU在對照條件下始終存在，而在處理組中略有增加。Prosthecobacter sp.（OTU88）與硅藻葉綠素呈正相關（r = 0.74），而未分類的Comamonadaceae（OTU29）與這兩個因素都呈正相關（綠藻：r = 0.6；硅藻：r = 0.73）。
圖6 每個采樣時間（通過SIMPER）下對照組和處理組的判別OTU與物理化學參數(shù)的規(guī)范對應分析（CCA）。
研究的水庫用于飲用水供應且最近有藍藻增殖的歷史，其中Planktothrix agardhii和Raphidiopsis raciborskii占優(yōu)勢。在這項研究中，通過在中宇宙尺度下施用H2O2以減輕藍藻水華并改善水質(zhì)參數(shù)。同時，我們研究了該處理對浮游細菌群落組成的影響。添加單一濃度的10 mg L-1 H2O2，并在120 h（五天）內(nèi)監(jiān)測生物和非生物參數(shù)。研究報告指出，5 mg L-1 H2O2就足以控制淡水環(huán)境中的藍藻。此處使用的濃度（10 mg L-1）基于先前使用Gavião水庫的水進行的微宇宙實驗，同時考慮到其超富營養(yǎng)狀態(tài)和高有機碳含量。該濃度抑制了藍藻且對真核浮游植物的影響較小。盡管與其他浮游植物相比，藍藻會選擇性地受到H2O2的影響，但必須注意不要傷害其他生物，如浮游動物。Spoof等人指出來自Köyliönjärvi 湖（芬蘭）的不同類別浮游動物在暴露于10和20 mg L-1 H2O2后的脆弱性。浮游動物敏感性可能因物種而異，如果原位應用H2O2控制藍藻，則應評估此問題。H2O2原位抑制藍藻的效率取決于其降解時間，其受有機碳濃度和浮游細菌密度和組成的影響。范等人使用太湖水樣發(fā)現(xiàn)10 mg L-1在15天內(nèi)有效抑制藍藻的生長，使得真核綠藻占主導地位，但沒有關于H2O2降解時間的信息。奇怪的是，太湖中DOC濃度基于地點或季節(jié)從2到8 mg L-1不等，比Gavião水庫中的 DOC低2-3倍。即便如此，在Gavião水庫中，10 mg L-1的H2O2對藍藻的抑制超過了120 h，與那些在較低有機碳濃度環(huán)境中應用10 mg L-1或更少的研究相比，時間縮短了。在我們的實驗中，從72 h開始就沒有檢測到H2O2。之后，根據(jù)葉綠素和16S rRNA測序分析，處理組的藍藻含量仍然低于對照組，但在120 h觀察到其略有增加。與對照相比，處理組的DOC濃度在72 h下降，這可能與光降解或微生物活動有關，盡管沒有細菌OTU與DOC濃度下降相關。除藍藻外，真核浮游植物最初也受到H2O2處理的抑制，但H2O2降解后綠藻占主導地位。這證明藍藻對H2O2具有更高的敏感性或綠藻存在更高的恢復/適應性。Sinhá等人指出藍藻生物量減少后，真核硅藻Synedra sp.和綠藻Cladophora sp.的數(shù)量增加，表明這些物種受益于藍藻的減少并利用了可用的營養(yǎng)。在另一項研究中，使用H2O2抑制了Microcystis aeruginosa的大量繁殖，促進了綠色植物（Chlamydomonas spp.）的生長。盡管在我們的實驗中未評估真核浮游植物的組成，但Aulacoseira sp.和Fragilaria sp.被確定為原水中的主要硅藻物種，并且在研究時存在Planktothrix和Raphidiopsis。隨著H2O2對浮游植物的抑制，水體透明度增加，并且隨著時間的推移與藍藻葉綠素相關，這與其他研究不同。因此，在我們的研究中，使用高濃度H2O2改善了水質(zhì)參數(shù)。DO濃度在72 h下降，這可能與藍藻減少和光合活性降低導致氧氣產(chǎn)量降低有關。淡水環(huán)境中的其他研究表明，pH值和溶解氧的增加可歸因于大規(guī)模水華中藍藻的生長以及較高的營養(yǎng)水平。有研究指出H2O2的處理會觸發(fā)再貧營養(yǎng)化，導致環(huán)境中的替代平衡，但在本研究中，H2O2添加并沒有影響?zhàn)B分濃度。許多研究指出H2O2處理后養(yǎng)分利用率增加，磷酸鹽和氨濃度的增加可能與微生物細胞裂解有關。養(yǎng)分利用率的維持或增加將有利于藍藻重新生長。此外，養(yǎng)分濃度的變化可能與藍藻水華的物種組成、水體的氧化還原電勢以及相關微生物群落的生長有關。H2O2降解后，在120 h觀察到藍藻生物量和序列相對豐度的增加，表明重新生長的群落組成與原始群落組成不同。Cyanobium是在處理組中主導藍藻群落的主要屬，但也檢測到來自Planktothrix和Microcystis的序列。超微型浮游細菌藍藻如Cyanobium（0.2-2 μm）含量豐富，但在貧-中營養(yǎng)或超營養(yǎng)條件下的淡水系統(tǒng)中卻被低估了。在貧營養(yǎng)海洋環(huán)境中，超微藍藻的代表性物種可以達到0.5 d-1的增長率。在我們的實驗中，由于藍藻水華被H2O2抑制，生長速度相對較快的藍藻可能受益于競爭的緩解和養(yǎng)分的可用性。因此，長期顯微鏡分析、葉綠素測量和分子工具對于監(jiān)測剩余藍藻群落的發(fā)展和優(yōu)化緩解策略非常重要。除藍藻外，H2O2處理后放線菌門、疣微菌門、浮霉菌門和綠彎菌門就是這種情況，表明這些門的成員也對氧化過程敏感。相反，一些細菌分類群對H2O2處理具有抗性，包括厚壁菌門、變形菌門和Deinoccoci成員。Paracoccus和Deinococcus對處理組樣本（24和72 h）的細菌群落的貢獻比例相似。已知來自這兩個屬的成員可以產(chǎn)生參與細菌防御以抵抗氧化應激的有害影響的酶。Deinococcus以其在各種極端環(huán)境條件（如電離、紫外線輻射和干燥）中生存的能力而聞名。電離和紫外線輻射可以介導和加強ROS的產(chǎn)生。耐輻射Deinococcus細胞具有高過氧化氫酶活性，并在添加H2O2時增加。當用亞致死劑量的H2O2進行預處理時，細胞對更高濃度的H2O2具有抵抗力，并且對紫外線和γ射線的抵抗力更強，顯示出在各種壓力因素下提高存活率的潛力。處理組的主要屬為Exiguobacterium，其世界性分布可能與對極端環(huán)境條件（包括高紫外線強度）的適應性有關。該屬的固有特征是過氧化氫酶的強烈活性。該屬的菌株提供了類胡蘿卜素C30合成的完整途徑，這可能有助于ROS淬滅以及防止光損傷。Exiguobacterium與水體透明度呈正相關，這是藍藻減少的結果。田等人表明Exiguobacterium sp.的提取物對藍藻有強烈的殺藻活性，在2天內(nèi)抑制浮絲藻、聚球藻和色球藻的生長，對綠藻無殺藻活性。H2O2降解后，Exiguobacterium的豐度下降，藍藻占主導地位。此后的主要貢獻者是與對照組相比豐度增加的Luteolibacter。先前有研究指出了該屬與超微藍藻之間的相關性。此外，Cardman等人認為疣微菌門的成員（包括Luteolibacter sp.）可能參與海洋環(huán)境中藻類多糖的降解。這些結果表明，使用宏基因組學方法進行的進一步研究可以確認氧化過程之后特定細菌分類群的流行以及藍藻再生長之前的后續(xù)組成變化。在這種情況下，重要的是要了解在用于水處理目的的氧化處理后主導浮游細菌的抗性細菌，因為它們可能意味著用水的風險。此外，了解H2O2處理后微生物群落的動態(tài)可以揭示細菌分類群可能有助于作為藍藻大量繁殖之前的生物監(jiān)測條件。我們沒有評估H2O2對藍藻毒素的潛在影響，因為在整個實驗過程之前和整個過程中都沒有檢測到常規(guī)監(jiān)測的藍藻毒素（微囊藻毒素、石房蛤毒素和圓柱藻毒素）。盡管在原位和藍細菌培養(yǎng)物中均觀察到過H2O2消除微囊藻毒素的效率，但其他研究也報告了殘留的毒素。如果通過H2O2過程釋放且未經(jīng)過化學或生物降解的毒素仍然存在于水處理廠的進水口，則可以在水處理廠的中采用其他步驟來完全去除，例如活性炭吸附或化學氧化。H2O2處理的優(yōu)點是它不需要在水處理廠的中添加新的基礎設施，并且只有當原水水質(zhì)惡化到某個閾值時才可以應用于水庫的一小部分（靠近取水口）。本文使用了半干旱地區(qū)的超富營養(yǎng)化水庫進行中宇宙實驗評估了H2O2對浮游植物、浮游細菌和非生物參數(shù)的影響。單次添加10 mg L-1 H2O2可改善水質(zhì)并在72小時內(nèi)抑制浮游植物群落，而當H2O2降解后綠藻占主導地位。最初以浮絲藻為主的藍藻水華被抑制，但隨后藍藻的數(shù)量出現(xiàn)了明顯增加。這表明藍藻的再生與營養(yǎng)的可獲得性有關。異養(yǎng)細菌群落組成隨時間變化，主要由對H2O2具有抗性的分類群主導，尤其是Exiguobacterium。因此，H2O2通過對浮游細菌施加壓力條件，使細菌群落的門組成發(fā)生強烈的變化。需要更長的觀察期來確定H2O2降解后藍藻水華恢復的時間。我們的結果表明，監(jiān)測非生物參數(shù)和特定分類群的相對豐度可用于預測藍藻的再生。要觀察該過程是否成功，一個重要的方面是在何處施加H2O2，以便在水處理廠的進水口中仍能觀察到處理后的效果。為此，除了了解水質(zhì)改善持續(xù)多長時間之外，還需要研究水庫流體動力學（停留時間、優(yōu)先路徑）。
