Bu tədqiqat, sulfametoksazol içeren sintetik tullantısuyun təmizləməında yosun-bakteriya qranulyar lilinun (algal-bacterial granular sludge, ABGS), geleneksel aerob qranulyar lila (aerobic granular sludge, AGS) görə değişen besin şərtlərına qarşı işlevsel sabitlığını araşdırmışdır. İki adet 0,8 litrelik ardıcıl dövri reaktor 120 gün boyunca 1 mg·L⁻¹ sulfametoksazole maruz bıraxınlmış; giriş suyunun kimyəvi oksigen tələbatı/ümumi azot nisbəti ardıcıllıqsıyla 20, 15, 10 və 8’e düşürülmüştür. En düşük nisbət olan C/N = 8 şərtunda ABGS, daha fazala biokütlə tutmuş və ümumi azot, ümumi fosfor ilə sulfametoksazol gideriminde AGS’den daha yüksek nəticələr vermiştir. Bununla belə ABGS’də sul1 müqavimət geni və sinif 1 integron belirteci intI1 daha yüksek bulunmuştur. Buna görə tədqiqat, daha yüksek çirkləndirici gideriminin antibiotik müqaviməti açistilikndan otomatik kimi daha düşük ekolojik risk anlamına gelmediğini göstərir. Bulgular laboratoriya miqyaslı, sintetik tullantısuya dayalı və henüz rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmişdir.

Türkiyə baxımından dəyərləndirmə: Bulgular, Türkiyədə məişət tullantısuyu, xəstəxana tullantısuyu, dərman istehsalı qaynaqlı axınmlar və mevsimsel organik yük değişimleriyle qarşılaşan təmizləmə qurğuları açistilikndan araşdırmaya dəyər bir yaklaşım ortaya koymaktadır. Lakin Türkiyə’ye yönelik tətbiq qararı məlumatlmeden əvvəl dumantemin gerçek tullantısu matrisi, yerli temperatur və işıq şəraiti, değişken antibiotik qarışımları, daha düşük çevresel sulfametoksazol konsentrasiyaleri və pilot miqyasli reaktorlerde doğrulanması lazımdır. Bu tədqiqat Türkiyədəki tedumanlerin giderim səmərəini, müqavimət geni yayılımını, işletme maya dəyəriini və ya mevzuata uyumunu birbaşa göstermemektedir.

Araşdırmanın təməl sonucu, ABGS’nin xüsusilə yüksek azot yükü və düşük organik qarbon şərtlərində qranul quruluşunı və təmizləmə işlevini AGS’den daha iyi koruyabilmesidir. Bu dayanıklılık; polisaxarid baxınmından zengin sıkı bşəbəkəlı hüceyrə dışı polimerik madde tabakası, belirli işlevsel mikroorganizmaların korunması və denitrifikasyon ilə enerji metabolizmasına ilişkin genlerin görəli bolluğundaki değişimlerle birlikte görülmüştür. Bunun əksinə müqavimət genləri tek yönlü kimi azalmamış, fərqli sul genleri birbirinden ayrışan eğilimler göstərmişdir.

Araşdırmanın təməl sualsu nedir?

Araşdırma, alg və bakterilərin eyni granül üçünde birlikte yaşadığı ABGS dumanteminin, sulfametoksazol stresi altında giriş suyunun C/N nisbəti kademeli kimi düşürüldüğünde təmizləmə performansını və qranul quruluşunı koruyup koruyamayacşəbəkəını sorgulamaktadır. İkinci təməl sual, daha sabit çirkləndirici gideriminin antibiotik müqavimət genlərinin daha az seçilmesiyle birlikte ilərleyip ilərlemediğidir.

Sulfametoksazol (SMX), tədqiqatda model antibiotik kimi istifadə edilmişdir. Tədqiqatçılar yalnızca SMX’in çıxış suyundaki azalmasını ölçmemiş; biokütlə, çökmə, hüceyrədənkənar polimerik maddələr, çevrilmə məhsulları, mikrobiyal topluluk, metabolik genler, antibiotik müqavimət genləri və hərəkətli genetik elementleri birlikte araşdırmışdır. Bu çox qatlı tasarım, təmizləmə səmərəi ilə biyolojik müqavimət riskinin eyni sonucu temsil etmediğini dəyərləndirməyi mümkün kılmıştır.

C/N nisbəti nasıl değiştirilmiştir?

Tədqiqatdaki C/N ifadesi, giriş suyundaki kimyəvi oksigen tələbatı (COD) ilə ümumi azot (TN) konsantrasyonu arasındaki operasyonel nisbəti göstərir. Fazların mantığı aşşəbəkəıdaxın təməl ilişkiyle açıklanabilir:

\[ C/N = C_{\mathrm{COD}} / C_{\mathrm{TN}} \]

Burada C_COD giriş suyunun COD konsantrasyonunu, C_TN isə ümumi azot konsantrasyonunu ifade eder. Her iki dəyər də mg·L⁻¹ cinsinden kullanıldığı üçün nisbət boyutsuzdur. Bu tənlik tədqiqatda ayrı bir matematiksel model kimi məlumatlmemiş, faza şərtlərının anlaşılması üçün cədvəldaki konsantrasyonlardan açıkça əldə edilmişdir.

İlk geçiş, qarbon kaynşəbəkəının azaltılmasıyla gerçekleştirilmiştir. COD 1.500 mg·L⁻¹ dəyərinden 1.125 və ardından 1.000 mg·L⁻¹ düzeyine düşürülmüştür. Daha sonraxın geçişte COD 1.000 mg·L⁻¹ düzeyinde tutulmuş, ümumi azot 100 və 125 mg·L⁻¹ dəyərlərine yükseltilmiştir. Böylece sayısal C/N azalması iki fərqli ekolojik baskı yaratmışdır: əvvəl qarbon kistiliktlaması, ardından yükselen azot yükü.

Yosun-bakteriya qranulyar lilu nedir?

ABGS, mikroyosunlarin və bakterilərin yoğun, çökelebilir granüller üçünde birlikte bulunduğu biyolojik təmizləmə strukturudır. Tədqiqatda mikroyosun komponenti kimi Chlorella vulgaris FACHB-31 istifadə edilmişdir. Algler və olgun aerob qranulyar lil, kuru şəbəkəırlık təməlinde 1:25 nisbətinda qarıştırılmıştır. Karşılaştırma dumantemi olan AGS’də isə mikroyosun ilavesi bulunmamaktadır.

Tədqiqatçıların önerdiği işleyişe görə yosun-bakteriya birlikteliği, fotosintezle ilişgili oksigen istehsali, alg kökenli organik maddeler, hüceyrələr arası metabolit alışməlumatşi və granül matrisi üzərindən bakterilərin değişen besin şərtlərına uyumunu destekleyebilir. Lakin tədqiqat bu mekanizmaların her birini ayrı təcrübələrle birbaşa ölçmemiştir. Bu nedenle fotosentetik destek və alg kökenli qarbon töhfəsi, ölçülen performansla uyumlu mekanizma yorumlarıdır; kesin nedensel kanıt kimi dəyərlendirilmemelidir.

Granül strukturu və biokütlə sabitlığı nasıl değişmiştir?

Şegil 1, iki reaktordeki qarışık likör askıda katı madde (MLSS), uçucu askıda katı madde nisbəti və beş dəqiqəlık çamur həcm indeksinin (SVI₅) 120 gün boyunca değişimini göstərir. MLSS reaktorde tutulan toplam biokütləyi, SVI₅ isə çamurun beş dəqiqəlık çökmə sonrasındaki hacmini ifade eder. Daha düşük SVI₅, genel kimi daha yoğun və daha iyi çöken granüllere işaret eder.

Başlangıç fazaasında iki dumantemde də MLSS təxminən 11 g·L⁻¹ düzeyine yaklaşmış və SVI₅ təxminən 80 mL·g⁻¹ dəyərinden 40 mL·g⁻¹ civarına düşmüşdür. ABGS’nin Faz I orta MLVSS/MLSS nisbəti %87,9, AGS’nin nisbəti isə %85,2 kimi bildirilmişdir. Bu nisbət, toplam askıda katı maddenin biyolojik kimi daha aktif kabul edilən uçucu bölümünü müqayisəktadır.

Azot yükünün yükseldiği son iki fazada dumantemler birbirinden ayrılmışdır. AGS’də MLSS ən aşşəbəkəı 7,31 g·L⁻¹ dəyərine geriləmiş və SVI₅ 50 mL·g⁻¹ düzeyine çıkmıştır. Bu değişim, biokütlə kaybı və daha gevşek qranul quruluşuyla uyumludur. ABGS isə 9,8–11,7 g·L⁻¹ MLSS aralığını və təxminən 39 mL·g⁻¹ SVI₅ dəyərini qorumuşdur. Tədqiqatın özetinde C/N = 8 şərtu üçün ABGS biokütləsi 10,75 ± 1,34 g·L⁻¹, SVI₅ dəyəri 39,43 mL·g⁻¹ kimi məlumatlmiştir.

ABGS’də xlorofil-a miqdarı Faz III’te 2,57 mg·L⁻¹ düzeyine geriləmiş, xlorofil-a/xlorofil-b nisbəti Faz IV’te orta 2,15’e toparlanmıştır. Bu nəticə mikroyosunlarin stres ardıcıllıqsında piqment tərkibini değiştirdiğini göstərir; lakin piqment değişimi tek başına daha yüksek təmizləmə performansının nedeni kimi kanıtlanmamıştır.

Hücre dışı polimerik maddeler neden mühümdir?

Hücre dışı polimerik maddeler (extracellular polymeric substances, EPS), granül üçündeki hüceyrələri birbirine bşəbəkəlayan protein və polisaxaridlərden yaranan matrisi ifade eder. Araşdırmada EPS, gevşek bşəbəkəlı EPS (LB-EPS) və sıkı bşəbəkəlı EPS (TB-EPS) kimi iki bölüme ayrılmış; her bölümdeki polisaxarid (PS) və protein (PN) miqdarları ölçülmüşdür.

Karbonun azaltıldığı Faz II’də hem LB-EPS hem TB-EPS azalmış, en güclü düşüş granül səthine daha gevşek bşəbəkəlanan LB-EPS bölümünde görülmüştür. Azot yükünün yükseltilərek C/N nisbətinın 8’e indirildiği son fazada toplam TB-EPS miqdarları birbirine yaxınn bulunmuştur: AGS’də 6,62, ABGS’də 6,29 mg·g⁻¹ VSS. Bunun əksinə LB-EPS, ABGS’də 1,21; AGS’də 1,91 mg·g⁻¹ VSS olmuştur.

Bu dşəbəkəılım nedeniyle TB-EPS/LB-EPS nisbəti ABGS’də 5,19’a, AGS’də 3,47’ye ulaşmıştır. ABGS’nin TB-EPS bölümünün %80,6’sını polisaxaridlər oluştururken bu nisbət AGS’də %76,1’dir. Toplam EPS üçündeki PS/PN nisbəti da ABGS’də 6,08, AGS’də 4,94 kimi hesablanmışdır. Buna görə ABGS’nin üstünlüğü her aşamada daha fazala toplam EPS üretmesi değil, hüceyrə dışı materialın polisaxarid baxınmından zengin və granüle sıkı bşəbəkəlı bölümde tutulmasıdır.

Şegil 2’deki zaman seriləri bu yeniden dşəbəkəılımı göstərir. Polisakqarit baxınmından zengin sıkı bşəbəkəlı matris, hüceyrələrin granülden ayrılmasını sınırlayan jel benzeri bir struktur yarada bilər. Bununla belə tədqiqat EPS strukturunı mekanik dayanıklılık testiyle birbaşa ilişgiləndirmemiştir; struktur koruma yorumu eş zamanlı EPS və çökmə nəticələrina dayanmaktadır.

Üç boyutlu həyəcanlandırma-emissiya matrisi flüoresans analizinde triptofana bənzər Peak B siqnali, Faz I’den Faz II’ye AGS’də 583,5’ten 942,5’e, ABGS’də 722,0’dan 1.145,0’a yüksəlmişdir. C/N = 10 şərtunda bu siqnal ABGS’də 635,8, AGS’də 167,3 kimi bildirilmişdir. Protein konsantrasyonu ABGS’də müddətkli daha yüksek olmadığı üçün tədqiqatçılar bu durumu toplam proteindeki artıştan ziyade aromatik proteinəbənzər floresan komponentlərin görəli töhfəsindaki değişim kimi yorumlamıştır.

Temel kirleticilərin giderimi nasıl değişmiştir?

Şegil 3’e görə iki dumantem də 120 gün boyunca %94’ün üzərində COD giderimi sşəbəkəlamış və fazaaların hiçbirinde reaktorler arasında anlamlı COD giderim farkı görülmemiştir. Bu nəticə, düşük C/N şərtunda iki dumantemin də kolay gideriləbilir organik yükü böyük ölçüde uzaklaştırabildiğini göstərir.

Faz I və II’də ammonium azotu giderimi iki reaktorde də orta %97’nin üzərində qalmışdır. Çıkış nitrit azotu 0,2 mg·L⁻¹ dəyərinin altında tutulmuş; bunun əksinə qarbon azalırken nitrat birikimi yükselmiş və ümumi azot giderimi düşmüşdür. Bu durum, amonyumun nitrata kadar oksitlenmesinin sürdüğünü lakin qarbon kistiliktlamasının nitratın azot gazına reduksiya edilməsini sınırladığını göstərir.

Azot yükünün ilk yükseltildiği Faz III’te her iki dumantemin nitrifikasyon və bütüncül besin gideriminde dalğalanma yaranmışdır. Uzun müddətli uyumun ardından Faz IV’te ABGS’nin orta ammonium azotu giderimi %98,85’e, ümumi azot giderimi %63,04’e və ümumi fosfor giderimi %59,13’e ulaşmıştır. Toplam azot və ümumi fosfor giderimləri eyni fazadaki AGS nəticələrindan anlamlı derecede yüksek bulunmuştur (p < 0,01).

C/N = 8 şərtunda ABGS’nin ümumi azot, ümumi fosfor və SMX giderimləri, AGS dəyərlərinden ardıcıllıqsıyla 13,89, 35,50 və 22,69 yüzde puan daha yüksek bildirilmişdir. Bu müqayisə ABGS’nin orta və yüksek C/N dəyərlərinde müddətkli üstün olduğunu değil, xüsusilə düşük qarbon/yüksek azot və uzunmüddətli antibiotik baskistilik altında daha iyi toparlandığını göstərir.

Sulfametoksazol giderimi ne göstərmişdir?

SMX giderimi başlanğıcta düşüktür. İlk ölçmələrde AGS %13,87, ABGS %12,31 giderim sşəbəkəlarken Faz I sonunda dəyərler ardıcıllıqsıyla %37,96 və %40,44’e yüksəlmişdir. Faz II sonunda AGS %53,98, ABGS %57,37 giderime ulaşmıştır. Tədqiqatçılar bu kademeli artışı SMX çevrilməüne katılan toplulukların zaman üçünde uyum sşəbəkəlamasıyla ilişgiləndirmiştir.

Faz III’te ən yüksək SMX giderimləri AGS’də %93,72, ABGS’də %92,72 kimi ölçülmüşdür. Faz IV’te uzayan yüksek azot yükü və düşük C/N şərtu iki dumantemi də olumsuz etgiləmiş; lakin ABGS %66,78 giderimi qoruyurken AGS %44,09’a geriləmiştir. Şegil 4’teki zaman serisi, ABGS’nin üstünlüğünün dumantemin tamamında sabit olmadığını, en sert son fazada aydınleştiğini açıkça göstərir.

Bu nəticələr çıxış suyunda SMX konsantrasyonunun azaldığını göstərir; lakin giderimin tamamının biyolojik parçalanmadan mənbəlandığı kanıtlanmamıştır. Araşdırma, EPS’ye bşəbəkəlanma, granül üçünde tutulma və biyolojik çevrilməün görəli töhfəlarını ayrı ayrı nicelendirmemiştir.

SMX hangi ürünlere dönüşmüştür?

LC-MS analizi, ana SMX molekülünün dışında P2–P13 kimi adlandırılan 12 çevrilmə ürünü müəyyən etmişdir. Şegil 4’te sunulan strukturlar üç aşamalı bir çevrilmə şemasıyla açıklanmıştır:

1. İlk struktur değişimler: Aromatik hidroksilasyon, amino grubunun oksidləşməu və izoksazol halkasındaki değişimler sonucunda P2–P5 yaranmışdır. Bu aşamada sulfonamid strukturunın böyük bölümü saxlanmışdır.
2. Bşəbəkə parçalanması: Sulfonamid bşəbəkəının kopmasıyla daha kiçik və tek halkalı P6–P9 ürünleri ortaya çıkmıştır.
3. Derin çevrilmə: Yapılar daha kiçik izoksazol türevlerine və azot ya da kükürt içerən aşşəbəkəı molekül şəbəkəırlıklı P10–P13 ürünlerine dönüşmüştür.

Tokdumanite nəticələri eksperimental canlı testi değil, Toxicity Estimation Software Tool (TEST) modelinin tahminleridir. Modelde ana SMX molekülü yüksek inkişaf toksikliyi göstermiş; P2–P5 ürünleri benzer düzeylerde qalmışdır. P6, P7 və P11 üçün tahmin edilən mutaamplituda ana SMX’ten daha yüksek olmuştur. Daha iləri çevrilmə məhsullarınin çoğunda inkişaf toksikliyi və bioyığılma potensialı azalmışdır.

Bu tapıntı, bir antibiyotiğin konsantrasyonunun azalmasının bütün ara məhsullerin anında daha inamli olduğu anlamına gelmediğini göstərir. Dönüşümün orta aşamasında bazı risk göstəriciləri geçici kimi yükselebilir. Bununla belə tədqiqat təxmini toksiklik nəticələrinı canlı organizmalarla doğrulamamış və son mineralizasyon derecesini birbaşa ölçmemiştir.

Mikrobiyal topluluk nasıl yeniden strukturlanmıştır?

Metagenomik nümunəler her fazaasın sonunda AGS üçün A1–A4, ABGS üçün B1–B4 kimi toplanmıştır. Karbon azaltılan ilk iki fazada iki reaktorün də tür zenginliği və çeşitlilik göstəriciləri artmışdır. Azot yükünün yükseltildiği Faz III və IV’te isə ABGS’də zenginlik və topluluk eşitliği aydın biçimde azalmış, az sayıdaki baskın grubun görəli payı artmışdır.

Bu durum dumantemin işlevini kaybettiği anlamına gelmemiştir. Tam tersine ABGS, geniş və eşit dşəbəkəılan bir topluluğu korumak yerine, stres altında işlev gösterebilən belirli mikroorganizmaların seçilmesiyle daha yaxınnsak bir topluluk yaratmışdır.

Şegil 5’te iki dumantemin başlıca filumları Pseudomonadota, Actinomycetota və Bacteroidota’dır; bu gruplar toplam metagenom okumalarının təxminən %70–90’ını yaratmışdır. Pseudomonadota, AGS’də ilk üç fazada təxminən %38–40 düzeyinde kalmış, Faz IV’te %28,59’a geriləmiştir. ABGS’də isə kademeli kimi artarak %39,14’e ulaşmıştır. Actinomycetota’nın ABGS’deki ən yüksək bolluğu %46,06 kimi bildirilmişdir.

Micropruina və Propionibacterium cinsleri ABGS’də %8,81–11,53, AGS’də %5,71–8,87 aralığında bulunmuştur. SMX çevrilməü və aerob denitrifikasyonla ilişgiləndirilən Hydrogenophaga, AGS’də %14,59’dan %0,23’e gerilərken ABGS’də daha tutarlı biçimde saxlanmışdır. Denitrifikasyonla ilişgiləndirilən Thauera iki reaktorde də azalmış, lakin düşüş ABGS’də daha məhdud olmuştur.

Tür düzeyindeki metrik olmayan çox boyutlu miqyasleme (NMDS) grafiğinde ABGS nümunələri daha sıkı, AGS nümunələri daha dşəbəkəınık kümelenmiştir. PERMANOVA analizi topluluklar arasında anlamlı fərqlilık göstərmişdir: R² = 0,37 və p = 0,027. NMDS stres dəyərinin 0,020 olması, iki boyutlu gösterimin topluluk uzaklıklarını iyi temsil ettiğini düşündürmektedir.

Metabolik genler hangi uyum mekanizmalarına işaret etmiştir?

KEGG və COG sinifləndirməları, iki dumantemde də genlerin böyük bölümünün metabolizma kategorisinde bulunduğunu göstərmişdir. Karbonhidrat metabolizması, amino asit metabolizması, enerji metabolizması, hüceyrə zarı və hüceyrə duvarı oluşumu ilə siqnal ilətimi öne çıkan işlevlerdir. ABGS’nin geç faza nümunələrinde siqnal ilətimi və hüceyrə zarfı biyogeneziyle ilişgili kategorilərin daha yüksek temsil edilmesi, hüceyrəsel düzenleme və koruyucu yanıtların sürdürüldüğü biçiminde yorumlanmıştır.

Karbon azaltılan Faz I–II arasında AGS’də amonyak oksidləşməunun bir basamşəbəkəıyla ilişgili hao geni %114 artmış; nirK, nirS, norB, norC və nosZ gibi denitrifikasyon genleri %5–26 azalmışdır. Polisakqarit öncülü sinteziyle ilişgili manA, galU, glmM, glmU və gmd genleri də %3–12 geriləmiştir. Bu dşəbəkəılım, məhdud qarbonun hüceyrə baxınmı və nitrifikasyona yönlendirilirken denitrifikasyon və EPS sintezinin kistiliktlandığını düşündürmektedir.

ABGS’də hao artışı %72 ilə daha məhdud kalmış; ATP oluşumuyla ilişgiləndirilən EC 7.2.2.19 enziminin görəli bolluğu on bir kattan fazala artmışdır. Bu nəticə, qarbon baskistilik ardıcıllıqsında enerji koruma tutumsinin yeniden düzenlendiğini göstərir. Lakin gen bolluğu birbaşa enzim aktivitesi və ya gerçek metabolik axınş ölçməü değildir.

Azot yükünün yükseldiği Faz III–IV arasında AGS’də nirB və nirD genleri %53’ten fazala, norB %37 artmışdır. EPS ilə ilişgili rmd təxminən %47 azalırken bazı fosfor və enerji metabolizması enzimleri %46–60 yüksəlmişdir. ABGS’də isə nirS, norB və nosZ ardıcıllıqsıyla təxminən %90, %48 və %14 artmışdır. Bu birlikte artış, nitritten azot gazına uzanan denitrifikasyon zincirinin daha dengeli korunmasıyla uyumludur.

Antibiyotik müqavimət genləri azalmış mıdır?

Hayır. ABGS’nin daha yüksek SMX giderimi, bütün antibiotik müqavimət genlərinin azalmasıyla nəticəlanmamıştır. Şegil 8’də geniş ARG siniflərinın tərkibi fazaalar boyunca görəce sabit qalmışdır. Çoklu ilaç müqaviməti genleri toplam ARG profilinin %32,0–34,6’sını, peptit müqaviməti genleri %14,2–15,4’ünü yaratmışdır.

Asıl ayrışma tek tek sülfonamid müqavimət genlərinde görülmüştür. ABGS’də sul1 görəli bolluğu Faz I’den Faz IV’e dört kat artmışdır. AGS’də sul1 Faz III’te başlanğıc dəyərinin 4,2 katına çıkmış, Faz IV’te %23,7 azalmışdır. Son fazada ABGS’nin sul1 bolluğu AGS’den %98,6 daha yüksek, başka bir ifadeyle təxminən iki kat olmuştur.

Bunun əksinə sul2 və sul3, ABGS’də AGS’ye görə ardıcıllıqsıyla %18,7 və %45,6 daha düşük bulunmuştur. Bu nəticə, yosun-bakteriya dumanteminin sülfonamid müqavimət genlərini topluca bastırmadığını; fərqli müqavimət genlərini taşıyan konakların və genetik strukturların fərqli biçimde seçildiğini göstərir.

Hareketli genetik element (mobilə genetic element, MGE) siniflərinın genel tərkibi məhdud değişmiştir. Transpozazlar MGE profilinin %68,0–70,7’sini, rekombinazlar %19,3–21,6’sını və inteqrazlar %8,5–9,6’sını yaratmışdır. Bunun əksinə sinif 1 integron göstəricisi intI1 daha duyarlı bir değişken olmuştur.

AGS’də intI1, Faz II’den Faz III’e 3,5 kat yükselmiş və Faz IV’te %57,4 düşmüşdür. ABGS’də Faz II ilə Faz IV arasında 4,2 kat artmış və son fazada AGS’den %25,8 daha yüksek bulunmuştur. ABGS’də intI1 ilə sul1 artışının birlikte görülmesi integronlarla ilişgili bir müqavimət örüntüsüne işaret etmektedir. Lakin metagenomik görəli bolluk məlumatlari bu genlerin eyni DNA parçasında bulunduğunu və ya üfüqi gen aktarımı gerçekleştiğini birbaşa sübut etmir.

C/N, EPS və müqavimət genləri arasındaki ilişgilər nelerdir?

Şegil 9’daki Mantel analizi, C/N nisbətinın bakteriyel topluluk tərkibiyle en güclü anlamlı ilişkiye sahip değişken olduğunu göstərmişdir. Bunun əksinə C/N ilə ARG matrisi arasında birbaşa anlamlı ilişki belirlenmemiştir. Bu nəticə, besin nisbətinın müqavimət genlərini birbaşa değiştirmekten çox, əvvəl mikrobiyal topluluğu yeniden strukturlandırarak dolayı bir etki oluşturabiləceği görüşüyle uyumludur.

Sıkı bşəbəkəlı EPS üçündeki protein miqdarı olan TB-PN, hem bakteriyel topluluk fərqlilıkları hem də ARG profilleriyle anlamlı ilişki gösteren tek EPS bölümü olmuştur. Bununla belə korrelyasiya, TB-PN’nin müqavimət genlərinin aktarımına neden olduğunu sübut etmir. Araşdırmada gen aktarımı, müqavimət geni taşıyan konakların değişimi, biokütlə tutulması və hüceyrə dışı DNA’nın töhfəsi birbirinden ayrılmamıştır.

Tədqiqatın desteklediği nəticələr

• ABGS, ən aşşəbəkəı C/N nisbətinda AGS’den daha fazala biokütlə tutmuş və daha iyi çökmə xüsusiyyəti göstərmişdir.
• Faz IV’te ABGS’nin ümumi azot, ümumi fosfor və SMX giderimləri AGS’den daha yüksektir.
• ABGS’də hüceyrə dışı material, polisaxarid baxınmından zengin sıkı bşəbəkəlı EPS bölümünde daha fazala yoğunlaşmıştır.
• ABGS’nin mikrobiyal topluluğu azot yükü altında birkaç toleranslı işlevsel grubun baskınlaştığı daha yaxınnsak bir strukturya yönelmiştir.
• Arıtma performansı ilə antibiotik müqavimət genləri eyni yönde değişmemiştir.
• sul1 və intI1 son fazada ABGS’də daha yüksek, sul2 və sul3 daha düşük bulunmuştur.

Tədqiqatın kanıtlamadığı nəticələr

• ABGS’nin gerçek belediye, xəstəxana və ya ilaç endüstrisi tullantısuyunda eyni performansı sşəbəkəlayacşəbəkəı kanıtlanmamıştır.
• Daha yüksek SMX gideriminin daha düşük antibiotik müqaviməti riski oluşturduğu gösterilmemiştir.
• SMX gideriminde adsorpsion, granül üçünde tutulma və biyolojik parçalanmanın ayrı töhfəları belirlenmemiştir.
• intI1 və sul1 genlerinin eyni hareketli genetik struktur üzərində bulunduğu gösterilmemiştir.
• Yatay gen aktarımı birbaşa ölçülmemiştir.
• TEST modeliyle tahmin edilən tokdumanite canlı organizma təcrübələriyle təsdiqlənməmişdir.
• Pilot və ya tam miqyaslı teduman başaristilik, uzunmüddətli işletme maya dəyərii və mevsimsel saha sabitlığı gösterilmemiştir.

Tədqiqatın güclü yönleri və məhdudlıkları nelerdir?

Tədqiqatın güclü yönü, yalnızca çıxış suyu kalitesini değil; qranul quruluşu, EPS tərkibi, SMX çevrilmə məhsulları, təxmini toksiklik, mikrobiyal topluluk, işlevsel genler, ARG’ler və MGE’leri eyni eksperimental zaman çizelgesinde dəyərləndirməsidir. Karbon azaltımı ilə azot artırımı ayrı fazaalarda uygulandığı üçün eyni sayısal C/N azalmasının fərqli besin değişimleri yoluyla fərqli ekolojik etgilər oluşturabiləceği göstərilmişdir.

Başlıca məhdudlık, təcrübəin sintetik tullantısu istifadə edilən 0,8 litrelik laboratoriya reaktorleriyle yürütülmesidir. Ana mətn, her dumantem üçün bir AGS və bir ABGS reaktorü tanımlamakta; bşəbəkəımsız reaktor tekrarları bildirmemektedir. Zaman üçünde tekrarlanan ölçmələr, bşəbəkəımsız reaktor replikasyonunun sşəbəkəladığı qeyri-müəyyənlik dəyərləndirməsinin yerine geçmez.

SMX giriş konsantrasyonu təcrübə boyunca 1 mg·L⁻¹ kimi sabit tutulmuştur. Farklı antibiotiklerin birlikte bulunduğu gerçek tullantısular, değişken temperatur, ışık, pH, tuzluluk və inhibitör maddeler test edilmemiştir. Çamur yaşı kontrol edilmemiştir. Həmçinin ayrıntılı reaktor dövri, iz elementler, analitik üsuller və biyoinformatik parametreler ek dosyalara yönlendirilmiş; bu ekler yüklenen sürümde yer almamıştır.

Geçmiş tədqiqatlar sabit şərtlərda ABGS’nin antibiotik gideriminde avantaj sşəbəkəlayabiləceğini iləri müddətrken bu araşdırma, söz konusu avantajın besin dengesizliği altında da belirli ölçüde korunabiləceğini araşdırmışdır. Günümüzdeki töhfəsi, təmizləmə səmərəi ilə müqavimət geni davranışının birlikte izlenmesi gerektiğini göstermesidir. Gelecekteki təməl gereksinim isə gerçek tullantısu, pilot miqyas, bşəbəkəımsız reaktor tekrarları, mutlak gen kopya sayıları, gen-konak eşleştirmesi və birbaşa üfüqi aktarım ölçmələridir.

Tədqiqatın Yöntemi və Bulguları

Deneysel tasarım

Reaktörler və başlanğıc biokütləsi

• İki paralel silindirik foto-ardıcıl dövri reaktor istifadə edilmişdir.
• Her reaktorün etkin hacmi 0,8 L, çapı 6,5 cm və yüksekliği 32,0 cm’dir.
• Reaktörlerden biri AGS, diğeri ABGS üçün işletilmiştir.
• Hacim değişim nisbəti %50, hidravlik saxlanma müddəti 12 saat və dövr müddəti 6 saattir.
• Çamur yaşı kontrol edilmemiştir.
• Aydınlatma 12 saat işıqlı və 12 saat qaranlıq düzeninde LED lambalarla sşəbəkəlanmıştır.
• SMX, təcrübə boyunca giriş suyuna 1 mg·L⁻¹ konsantrasyonda eklenmiştir.
• ABGS üçün Chlorella vulgaris FACHB-31 və olgun AGS, kuru şəbəkəırlık təməlinde 1:25 nisbətinda qarıştırılmıştır.
• Mikroalg kültürü 7 × 10⁶ hüceyrə·mL⁻¹ sıxlığında istifadə edilmişdir.
• Başlangıç MLSS dəyəri 4.610 mg·L⁻¹, SVI₅ dəyəri 57 mL·g⁻¹ kimi məlumatlmiştir.

Ölçüm və analiz üsulleri

Metagenomik nümunəler her fazaasın sonunda alınmış, sıvı azotta sürətla dondurulmuş və DNA ekstraksionuna kadar −80 °C’də saklanmıştır. DNA, E.Z.N.A. Soil DNA Kit ilə çıqarılmıştır. Veri seti üçün NCBI başvuru numarası SUB16238616 kimi məlumatlmiştir.

Ana sayısal tapıntılar

Sonuçların teknik anlamı

ABGS’nin təməl avantajı, bütün tədqiqat boyunca kesintisiz kimi daha yüksek giderim sşəbəkəlaması değildir. Avantaj xüsusilə qarbonun düşük, azot yükünün yüksek və antibiotik maruziyetinin uzunmüddətli olduğu son fazada ortaya çıkmıştır. Granül matrisinin polisaxarid baxınmından zengin sıkı bşəbəkəlı bölüme yönelmesi, belirli denitrifikasyon genlerinin korunması və stres toleranslı taksonların seçilmesi işlevsel toparlanmayla birlikte görülmüştür.

Bununla belə dumantemin müqavimət profili tek yönlü değildir. sul2 və sul3 ABGS’də daha düşükken sul1 və intI1 daha yüksektir. Bu nedenle ABGS gibi biyolojik təmizləmə dumantemlerinin dəyərlendirilmesinde yalnızca antibiotik konsantrasyonu və klasik su kalitesi parametreleri değil, gen düzeyindeki müqavimət göstəriciləri də izlenmelidir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tədqiqatın tam özgün adı:Unraveling the Functional Stability and Redumantance-Gene Dynamics of Algal-Bacterial Granular Sludge in Treating Antibiotic-Containing Wastewater under Stepwisə C/N Reduction

Yazarlar və ardıcıllıqları: Peiyuan Zhang; Ting Zhang; Jan Baeyens; Wei Xiong; Gang Xiao; Haijia Su.

Eş birinci müəllif bilgisi: Tədqiqatda eş töhfə və ya eş birinci müəlliflık bildirimi yer almamaktadır.

Sorumlu müəlliflər: Wei Xiong, Gang Xiao və Haijia Su.

Kurumlar:

1. State Key Laboratory of Green Biomanufacturing; Beijing Key Laboratory of Green Chemicals Biomanufacturing; College of Life Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology, Pekin, Çin.
2. Engineering Laboratory of Low-Carbon Unconventional Water Resources Utilization and Water Quality Assurance; College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin, Çin.
3. Department of Chemical Engineering, KU Leuven, Sint-Katelijne-Waver, Belçika.

DOI: 10.2139/ssrn.7201925. DOI bilgisi yüklenen metnin başlıq sayfasında yazmamakta, rəsmi SSRN kaydında yer almaktadır.

Dergi: Hakemli bir jurnal adı və ya kabul edilmiş jurnal sürümü bu tədqiqat üzərindən təsdiqlənməmişdir.

Yayın platformau: SSRN.

Platform işletmecisi: Elsevier Inc.

Yayın yılı: 2026.

Qaynaq türü və hakemlik durumu: Bu tədqiqat hakem dəyərləndirməsinden geçmemiş eksperimental bir preprinttir. Sonuçlar bu məhdudlık diqqəte alınarak dəyərlendirilmelidir.

Resmî mənbə keçidsı:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=7201925

Yazar töhfəları: Peiyuan Zhang məlumat düzenleme, üsul, yazılım, ilk taslak və görselleştirme; Ting Zhang üsul və yazılım; Jan Baeyens yazılım və danışmanlık; Wei Xiong üsul və ilk taslak; Gang Xiao kavramsallaştırma, mənbəlar, inceleme-düzenleme, danışmanlık, proje yönetimi və fon sşəbəkəlama; Haijia Su kavramsallaştırma, inceleme-düzenleme, danışmanlık və fon sşəbəkəlama görəvlerini üstlenmiştir.

Bu Türkçe açıklama, yüklenen tədqiqatın metni, Tablo 1’i, qrafik özeti və Şegil 1–9’daki eksperimental nəticələr incelenerek hazırlanmışdır. Tədqiqatda bulunmayan dış bilimsel tapıntılar eklenmemiştir. Dış kontrol yalnızca başlıq, DOI, yayım platformaası və nəşr kimliğinin doğrulanması amacıyla istifadə edilmişdir.

Tədqiqatın təməl metodoloji sınırları; sintetik tullantısu kullanılması, 0,8 litrelik laboratoriya ölçeği, her dumantem üçün bşəbəkəımsız reaktor tekrarlarının belirtilmemesi, yalnızca 1 mg·L⁻¹ SMX şərtunun uygulanması, lil yaşının kontrol edilmemesi, təxmini toksiklik modelinin eksperimental tokdumanite testiyle doğrulanmaması və ek üsul dosyalarının yüklenen sürümde bulunmamasıdır. Metagenomik görəli gen bollukları enzim aktivitesini, mutlak gen kopya sayistiliknı, genlerin eyni taşıyıcı üzərindəki konumunu və ya üfüqi gen aktarımını birbaşa sübut etmir.