Бул изилдөө, сулфаметхоxазоле ичерен синтетикалык агынды сууйун тазалооында балыр-бактериялык гранулдуу ылайнун (алгал-бажтериал гранулар слудге, ABGS), геленексел аэробдук гранулдуу ылайа (аеробиж гранулар слудге, AGS) ылайык дегишен бесин шарттарына каршы ишлевсел туруктуулыгыны изилдеген. Ики адет 0,8 литрелик ырааттуу партиялык реактор 120 гүн бойунжа 1 мг·Л⁻¹ сулфаметхоxазолее маруз бырагымлмыш; кириш суусунун химиялык кычкылтек керектөөсү/жалпы азот катышы тартипсыйла 20, 15, 10 ве 8’е дүшүрүлмүштүр. Ен дүшүк катыш олан Ж/Н = 8 шартунда ABGS, дагы фазала биомасса тутмуш ве жалпы азот, жалпы фосфор менен сулфаметхоxазоле кетирүүинде AGS’ден дагы йүксек натыйжалар вермиштир. Ошентсе да ABGS’де sul1 туруктуулук гени ве класс 1 интегрон белиртежи intI1 дагы йүксек булунмуштур. Ошондуктан изилдөө, дагы йүксек булгоочу затты кетирүүнин антибиотик туруктуулугу ачжылуулукндан отоматик катары дагы дүшүк еколожик тобокелдик анламына гелмедигини көрсөтөт. Булгулар лаборатория масштабдуу, синтетикалык агынды сууйа дайалы ве хенүз рецензиядан өткөн эмес.

Түркия жагынан баалоо: Булгулар, Түркияда турмуш-тиричилик агынды суусу, оорукана агынды суусу, дары өндүрүшү ширетилген агыммлар ве мевсимсел органик йүк дегишимлерийле каршылашан тазалоо курулмалары ачжылуулукндан изилдөөйа маани бир йаклашым ортайа коймактадыр. Бирок Түркия’йе йөнелик колдонмо карары маалыматлмеден мурун системаин герчек агынды суу матриси, жергиликтүү температура ве жарык шарттары, дегишкен антибиотик карышымлары, дагы дүшүк чевресел сулфаметхоxазоле концентрациялери ве пилоттук масштабли реакторлерде догруланмасы герекир. Бул изилдөө Түркиядаки тетуманлерин кетирүү натыйжалуулукини, туруктуулук гени йайылымыны, ишлетме наркини вейа мевзуата уйумуну догрудан гөстермемектедир.

Изилдөөнүн пайдубал сонужу, ABGS’нин айрыкча йүксек азот йүкү ве дүшүк органик карбон шарттарында гранул түзүлүшүны ве тазалоо ишлевини AGS’ден дагы ийи коруйабилмесидир. Бу дайаныклылык; полисахарид багыммындан зенгин сыкы бторлы клетка дышы полимерик мадде табакасы, белирли ишлевсел микроорганизмаларын корунмасы ве денитрификасйон менен энергия метаболизмасына илишкин генлерин ылайыкли боллугундаки дегишимлерле бирликте гөрүлмүштүр. Буга каршы туруктуулук гендери тек йөнлү катары азалмамыш, ар түрдүү сул генлери бирбиринден айрышан егилимлер көрсөткөн.

Изилдөөнүн пайдубал суроосу недир?

Изилдөө, алг ве бактермененрин ошол эле гранүл үчүнде бирликте жашадыгы ABGS системаинин, сулфаметхоxазоле стреси астында кириш суусунун Ж/Н катышы кадемели катары дүшүрүлдүгүнде тазалоо өндүрүмдүүлүкыны ве гранул түзүлүшүны коруйуп коруйамайажторыны соргуламактадыр. Икинжи пайдубал суроо, дагы туруктуу булгоочу затты кетирүүнин антибиотик туруктуулук гендеринин дагы аз сечилмесийле бирликте мененрлейип мененрлемедигидир.

Сулфаметхоxазоле (SMX), изилдөөдө модель антибиотик катары колдонулган. Изилдөөчүлөр йалнызжа SMX’ин чыгыш суусундаки азалмасыны өлчмемиш; биомасса, чөгүү, клеткадан тышкаркы полимердик заттар, айлануу продуктылары, микробийал топлулук, метаболик генлер, антибиотик туруктуулук гендери ве кыймылдуу генетикалык элементлери бирликте изилдеген. Бу абдан катмарлы тасарым, тазалоо натыйжалуулуки менен бийоложик каршылык тобокелдикинин ошол эле сонужу темсил етмедигини баалоойи мүмкүн кылмыштыр.

Ж/Н катышы насыл дегиштирилмиштир?

Изилдөөдөки Ж/Н ифадеси, кириш суусундаки химиялык кычкылтек керектөөсү (COD) менен жалпы азот (TN) консантрасйону арасындаки операсйонел катышы көрсөтөт. Фазларын мантыгы төмөнкү пайдубал илишкийле ачыкланабилир:

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

Бурада Ж_COD кириш суусунун COD консантрасйонуну, Ж_TN болсо жалпы азот консантрасйонуну ифаде едер. Хер ики маани де мг·Л⁻¹ жинсинден кулланылдыгы үчүн катыш бойутсуздур. Бу теңдеме изилдөөдө айры бир математиксел модель катары маалыматлмемиш, фаза шарттарынын анлашылмасы үчүн таблицадаки консантрасйонлардан ачыкча алынган.

Илк гечиш, карбон кайнторынын азалтылмасыйла герчеклештирилмиштир. COD 1.500 мг·Л⁻¹ мааниинден 1.125 ве ардындан 1.000 мг·Л⁻¹ дүзейине дүшүрүлмүштүр. Даха кийинки гечиште COD 1.000 мг·Л⁻¹ дүзейинде тутулмуш, жалпы азот 100 ве 125 мг·Л⁻¹ маанилерине йүкселтилмиштир. Бөйлеже сандык Ж/Н азалмасы ики ар түрдүү еколожик баскы олуштурмуштур: мурун карбон кжылуулуктламасы, ардындан йүкселен азот йүкү.

Балыр-бактерия гранулдуу ылайу недир?

ABGS, микробалырларин ве бактермененрин йогун, чөкелебилир гранүллер үчүнде бирликте булундугу бийоложик тазалоо түзүмүдыр. Изилдөөдө микробалыр компоненти катары Жхлорелла вулгарис FACHB-31 колдонулган. Алглер ве олгун аэробдук гранулдуу ылай, куру торырлык пайдубалинде 1:25 катышында карыштырылмыштыр. Каршылаштырма системаи олан AGS’де болсо микробалыр илавеси булунмамактадыр.

Изилдөөчүлөрын өнердиги ишлейише ылайык балыр-бактерия бирликтелиги, фотосинтезле илишчопои кычкылтек өндүрүши, алг көкенли органик мадделер, клеткалар арасы метаболит алышмаалыматши ве гранүл матриси аркылуу бактермененрин дегишен бесин шарттарына уйумуну дестеклейебилир. Бирок изилдөө бу меканизмаларын хер бирини айры тажрыйбаларле догрудан өлчмемиштир. Бу неденле фотосентэтикалык дестек ве алг көкенли карбон салымы, өлчүлен өндүрүмдүүлүкла уйумлу меканизма йорумларыдыр; кесин неденсел каныт катары маанилендирилмемелидир.

Гранүл түзүмү ве биомасса туруктуулыгы насыл дегишмиштир?

Шечопо 1, ики реактордеки карышык ликөр аскыда каты мадде (MLSS), учужу аскыда каты мадде катышы ве беш мүнөтлык чамур көлөм индексинин (SVI₅) 120 гүн бойунжа дегишимини көрсөтөт. MLSS реакторде тутулан топлам биомассайи, SVI₅ болсо чамурун беш мүнөтлык чөгүү кийинсындаки хажмини ифаде едер. Даха дүшүк SVI₅, генел катары дагы йогун ве дагы ийи чөкен гранүллере ишарет едер.

Башлангыч фазасында ики системаде де MLSS болжол менен 11 г·Л⁻¹ дүзейине йаклашмыш ве SVI₅ болжол менен 80 мЛ·г⁻¹ мааниинден 40 мЛ·г⁻¹ живарына дүшмүштүр. ABGS’нин Фаз Ы орточо MLVSS/MLSS катышы %87,9, AGS’нин катышы болсо %85,2 катары билдирилген. Бу катыш, топлам аскыда каты мадденин бийоложик катары дагы актиф кабул едмененн учужу бөлүмүнү салыштырууктадыр.

Азот йүкүнүн йүкселдиги сон ики фазада системалер бирбиринден айрылмыштыр. AGS’де MLSS эң төмөн 7,31 г·Л⁻¹ мааниине гермененмиш ве SVI₅ 50 мЛ·г⁻¹ дүзейине чыкмыштыр. Бу дегишим, биомасса кайбы ве дагы гевшек гранул түзүлүшүйла уйумлудур. ABGS болсо 9,8–11,7 г·Л⁻¹ MLSS аралыгыны ве болжол менен 39 мЛ·г⁻¹ SVI₅ мааниини сактаган. Изилдөөнүн өзетинде Ж/Н = 8 шарту үчүн ABGS биомассаси 10,75 ± 1,34 г·Л⁻¹, SVI₅ маании 39,43 мЛ·г⁻¹ катары маалыматлмиштир.

ABGS’де хлорофилл-а өлчөмы Фаз ЫЫЫ’те 2,57 мг·Л⁻¹ дүзейине гермененмиш, хлорофилл-а/хлорофилл-б катышы Фаз ЫВ’те орточо 2,15’е топарланмыштыр. Бу натыйжа микробалырларин стрес тартипсында пигмент курамыни дегиштирдигини көрсөтөт; бирок пигмент дегишими тек башына дагы йүксек тазалоо өндүрүмдүүлүкынын недени катары канытланмамыштыр.

Хүжре дышы полимерик мадделер неден маанилүүдир?

Хүжре дышы полимерик мадделер (еxтражеллулар полймериж субстанжес, EPS), гранүл үчүндеки клеткалари бирбирине бторлайан протеин ве полисахариддерден олушан матриси ифаде едер. Изилдөөда EPS, гевшек бторлы EPS (LB-EPS) ве сыкы бторлы EPS (TB-EPS) катары ики бөлүме айрылмыш; хер бөлүмдеки полисахарид (ПС) ве протеин (ПН) өлчөмлары өлчөнгөн.

Карбонун азалтылдыгы Фаз ЫЫ’де хем LB-EPS хем TB-EPS азалмыш, ен күчтүү дүшүш гранүл бетине дагы гевшек бторланан LB-EPS бөлүмүнде гөрүлмүштүр. Азот йүкүнүн йүкселтмененрек Ж/Н катышынын 8’е индирилдиги сон фазада топлам TB-EPS өлчөмлары бирбирине йагымн булунмуштур: AGS’де 6,62, ABGS’де 6,29 мг·г⁻¹ VSS. Буга каршы LB-EPS, ABGS’де 1,21; AGS’де 1,91 мг·г⁻¹ VSS олмуштур.

Бу дторылым неденийле TB-EPS/LB-EPS катышы ABGS’де 5,19’а, AGS’де 3,47’йе улашмыштыр. ABGS’нин TB-EPS бөлүмүнүн %80,6’сыны полисахариддер олуштуруркен бу катыш AGS’де %76,1’дир. Топлам EPS үчүндеки PS/PN катышы да ABGS’де 6,08, AGS’де 4,94 катары эсептелген. Ошондуктан ABGS’нин үстүнлүгү хер ашамада дагы фазала топлам EPS үретмеси дегил, клетка дышы материалдын полисахарид багыммындан зенгин ве гранүле сыкы бторлы бөлүмде тутулмасыдыр.

Шечопо 2’деки заман сермененри бу йениден дторылымы көрсөтөт. Полисаккарит багыммындан зенгин сыкы бторлы матрис, клеткаларин гранүлден ажырашуусыны сынырлайан гель бензери бир түзүм олуштурабилир. Ошентсе да изилдөө EPS түзүмүны меканик дайаныклылык сынооийле догрудан илишкмененндирмемиштир; түзүмдүк корума йоруму еш заманлы EPS ве чөгүү натыйжаларына дайанмактадыр.

Үч бойутлу козгоо-эмиссия матрицасы флуоресценция анализинде триптофанга окшош Пеак Б сигнали, Фаз Ы’ден Фаз ЫЫ’йе AGS’де 583,5’тен 942,5’е, ABGS’де 722,0’дан 1.145,0’а йүкселмиштир. Ж/Н = 10 шартунда бу сигнал ABGS’де 635,8, AGS’де 167,3 катары билдирилген. Протеин консантрасйону ABGS’де убакыткли дагы йүксек олмадыгы үчүн изилдөөчүлөр бу дуруму топлам протеиндеки артыштан зийаде ароматтык протеин бензери флоресан компоненттерин ылайыкли салымындаки дегишим катары йорумламыштыр.

Темел кирлетижмененрин кетирүүи насыл дегишмиштир?

Шечопо 3’е ылайык ики система де 120 гүн бойунжа %94’үн үстүндө COD кетирүүи сторламыш ве фазаларын хичбиринде реакторлер арасында анламлы COD кетирүү фаркы гөрүлмемиштир. Бу натыйжа, дүшүк Ж/Н шартунда ики системаин де колай гидермененбилир органик йүкү чоң өлчүде узаклаштырабилдигини көрсөтөт.

Фаз Ы ве ЫЫ’де аммоний азоту кетирүүи ики реакторде де орточо %97’нин үстүндө калмыштыр. Чыкыш нитрит азоту 0,2 мг·Л⁻¹ мааниинин астында тутулмуш; буга каршы карбон азалыркен нитрат бирикими йүкселмиш ве жалпы азот кетирүүи дүшмүштүр. Бу дурум, амонйумун нитрата катар окситленмесинин сүрдүгүнү бирок карбон кжылуулуктламасынын нитратын азот газына калыбына келтирилишини сынырладыгыны көрсөтөт.

Азот йүкүнүн илк йүкселтилдиги Фаз ЫЫЫ’те хер ики системаин нитрификасйон ве бүтүнжүл бесин кетирүүинде толкунланма олушмуштур. Узун убакытли уйумун ардындан Фаз ЫВ’те ABGS’нин орточо аммоний азоту кетирүүи %98,85’е, жалпы азот кетирүүи %63,04’е ве жалпы фосфор кетирүүи %59,13’е улашмыштыр. Топлам азот ве жалпы фосфор кетирүүлөрү ошол эле фазадаки AGS натыйжаларындан анламлы дережеде йүксек булунмуштур (п < 0,01).

Ж/Н = 8 шартунда ABGS’нин жалпы азот, жалпы фосфор ве SMX кетирүүлөрү, AGS маанилеринден тартипсыйла 13,89, 35,50 ве 22,69 йүзде пуан дагы йүксек билдирилген. Бу салыштыруу ABGS’нин орта ве йүксек Ж/Н маанилеринде убакыткли үстүн олдугуну дегил, айрыкча дүшүк карбон/йүксек азот ве узак мөөнөттүү антибиотик баскжылуулук астында дагы ийи топарландыгыны көрсөтөт.

Сулфаметхоxазоле кетирүүи не көрсөткөн?

SMX кетирүүи баштапкыта дүшүктүр. Илк өлчөөлөрде AGS %13,87, ABGS %12,31 кетирүү сторларкен Фаз Ы сонунда маанилер тартипсыйла %37,96 ве %40,44’е йүкселмиштир. Фаз ЫЫ сонунда AGS %53,98, ABGS %57,37 кетирүүе улашмыштыр. Изилдөөчүлөр бу кадемели артышы SMX дөнүшүмүне катылан топлулукларын заман үчүнде уйум сторламасыйла илишкмененндирмиштир.

Фаз ЫЫЫ’те эң жогорку SMX кетирүүлөрү AGS’де %93,72, ABGS’де %92,72 катары өлчөнгөн. Фаз ЫВ’те узайан йүксек азот йүкү ве дүшүк Ж/Н шарту ики системаи де олумсуз еткмененмиш; бирок ABGS %66,78 кетирүүи коргойткен AGS %44,09’а гермененмиштир. Шечопо 4’теки заман сериси, ABGS’нин үстүнлүгүнүн системаин тамамында сабит олмадыгыны, ен серт сон фазада айкынлештигини ачыкча көрсөтөт.

Бу натыйжалар чыгыш суусунда SMX консантрасйонунун азалдыгыны көрсөтөт; бирок кетирүүин тамамынын бийоложик парчаланмадан ширетүүландыгы канытланмамыштыр. Изилдөө, EPS’йе бторланма, гранүл үчүнде тутулма ве бийоложик дөнүшүмүн ылайыкли салымларыны айры айры нижелендирмемиштир.

SMX ханги үрүнлере дөнүшмүштүр?

LC-MS анализи, ана SMX молекүлүнүн дышында P2–P13 катары адландырылан 12 дөнүшүм үрүнү аныктаган. Шечопо 4’те сунулан түзүмлар үч ашамалы бир дөнүшүм шемасыйла ачыкланмыштыр:

1. Илк түзүмдүк дегишимлер: Ароматик хидроксиласйон, амино грубунун оксидденүүу ве изоксазол халкасындаки дегишимлер сонужунда P2–P5 олушмуштур. Бу ашамада сулфонамид түзүмүнын чоң бөлүмү сакталган.
2. Бтор парчаланмасы: Сулфонамид бторынын копмасыйла дагы кичинекей ве тек халкалы P6–P9 үрүнлери ортайа чыкмыштыр.
3. Дерин дөнүшүм: Йапылар дагы кичинекей изоксазол түревлерине ве азот йа да күкүрт ичерэң төмөн молекүл торырлыклы P10–P13 үрүнлерине дөнүшмүштүр.

Токтуманите натыйжалары эксперименттик жанлы сыноои дегил, Тоxижитй Естиматион Софтwаре Тоол (TEST) модельинин тахминлеридир. Моделде ана SMX молекүлү йүксек өнүгүү уулуулугу гөстермиш; P2–P5 үрүнлери бензер дүзейлерде калмыштыр. P6, P7 ве P11 үчүн тахмин едмененн мутагендүүлүк ана SMX’тен дагы йүксек олмуштур. Даха мененри айлануу продуктыларынин чогунда өнүгүү уулуулугу ве биожыйналуу потенциалы азалмыштыр.

Бу табылга, бир антибийотигин консантрасйонунун азалмасынын бүтүн аралык продуктлерин анында дагы ишенимли олдугу анламына гелмедигини көрсөтөт. Дөнүшүмүн орта ашамасында базы тобокелдик көрсөткүчлери гечижи катары йүкселебилир. Ошентсе да изилдөө болжолдуу уулуулук натыйжаларыны жанлы организмаларла валидациямыш ве акыркы минерализасйон дережесини догрудан өлчмемиштир.

Микробийал топлулук насыл йениден түзүмланмыштыр?

Метагеномик үлгүлер хер фазасын сонунда AGS үчүн A1–A4, ABGS үчүн B1–B4 катары топланмыштыр. Карбон азалтылан илк ики фазада ики реакторүн де түр зенгинлиги ве чешитлилик көрсөткүчлери артмыштыр. Азот йүкүнүн йүкселтилдиги Фаз ЫЫЫ ве ЫВ’те болсо ABGS’де зенгинлик ве топлулук ешитлиги айкын бичимде азалмыш, аз сайыдаки баскын грубун ылайыкли пайы артмыштыр.

Бу дурум системаин ишлевини кайбеттиги анламына гелмемиштир. Там терсине ABGS, кең ве ешит дторылан бир топлулугу корумак йерине, стрес астында ишлев гөстеребмененн белирли микроорганизмаларын сечилмесийле дагы йагымнсак бир топлулук олуштурмуштур.

Шечопо 5’те ики системаин башлыжа филумлары Pseudomonadota, Actinomycetota ве Bacteroidota’дыр; бу груплар топлам метагеном окумаларынын болжол менен %70–90’ыны олуштурмуштур. Pseudomonadota, AGS’де илк үч фазада болжол менен %38–40 дүзейинде калмыш, Фаз ЫВ’те %28,59’а гермененмиштир. ABGS’де болсо кадемели катары артарак %39,14’е улашмыштыр. Actinomycetota’нын ABGS’деки эң жогорку боллугу %46,06 катары билдирилген.

Micropruina ве Propionibacterium жинслери ABGS’де %8,81–11,53, AGS’де %5,71–8,87 аралыгында булунмуштур. SMX дөнүшүмү ве аэробдук денитрификасйонла илишкмененндирмененн Hydrogenophaga, AGS’де %14,59’дан %0,23’е гермененркен ABGS’де дагы тутарлы бичимде сакталган. Денитрификасйонла илишкмененндирмененн Thauera ики реакторде де азалмыш, бирок дүшүш ABGS’де дагы чектелген олмуштур.

Түр дүзейиндеки метрик олмайан абдан бойутлу масштаблеме (NMDS) графигинде ABGS үлгүлөрү дагы сыкы, AGS үлгүлөрү дагы дторынык күмеленмиштир. PERMANOVA анализи топлулуклар арасында анламлы ар түрдүүлык көрсөткөн: Р² = 0,37 ве п = 0,027. NMDS стрес мааниинин 0,020 олмасы, ики бойутлу гөстеримин топлулук узаклыкларыны ийи темсил еттигини дүшүндүрмектедир.

Метаболик генлер ханги уйум меканизмаларына ишарет етмиштир?

KEGG ве COG классификациялары, ики системаде де генлерин чоң бөлүмүнүн метаболизма категорисинде булундугуну көрсөткөн. Карбонхидрат метаболизмасы, амино асит метаболизмасы, энергия метаболизмасы, клетка зары ве клетка дувары олушуму менен сигнал менентими өне чыкан ишлевлердир. ABGS’нин геч фаза үлгүлөрүнде сигнал менентими ве клетка зарфы бийогенезийле илишчопои категормененрин дагы йүксек темсил едилмеси, клеткасел дүзенлеме ве коруйужу йанытларын сүрдүрүлдүгү бичиминде йорумланмыштыр.

Карбон азалтылан Фаз Ы–ЫЫ арасында AGS’де амонйак оксидденүүунун бир басамторыйла илишчопои hao гени %114 артмыш; nirK, nirS, norB, norC ве nosZ гиби денитрификасйон генлери %5–26 азалмыштыр. Полисаккарит өнжүлү синтезийле илишчопои manA, galU, glmM, glmU ве gmd генлери де %3–12 гермененмиштир. Бу дторылым, чектелген карбонун клетка багыммы ве нитрификасйона йөнлендирилиркен денитрификасйон ве EPS синтезинин кжылуулуктландыгыны дүшүндүрмектедир.

ABGS’де hao артышы %72 менен дагы чектелген калмыш; АТП олушумуйла илишкмененндирмененн ЕЖ 7.2.2.19 ензиминин ылайыкли боллугу он бир каттан фазала артмыштыр. Бу натыйжа, карбон баскжылуулук тартипсында энергия корума сыйымдуулуксинин йениден дүзенлендигини көрсөтөт. Бирок ген боллугу догрудан ензим активитеси вейа герчек метаболик агымш өлчөөү дегилдир.

Азот йүкүнүн йүкселдиги Фаз ЫЫЫ–ЫВ арасында AGS’де nirB ве nirD генлери %53’тен фазала, norB %37 артмыштыр. EPS менен илишчопои rmd болжол менен %47 азалыркен базы фосфор ве энергия метаболизмасы ензимлери %46–60 йүкселмиштир. ABGS’де болсо nirS, norB ве nosZ тартипсыйла болжол менен %90, %48 ве %14 артмыштыр. Бу бирликте артыш, нитриттен азот газына узанан денитрификасйон зинжиринин дагы денгели корунмасыйла уйумлудур.

Антибийотик туруктуулук гендери азалмыш мыдыр?

Хайыр. ABGS’нин дагы йүксек SMX кетирүүи, бүтүн антибиотик туруктуулук гендеринин азалмасыйла натыйжаланмамыштыр. Шечопо 8’де кең АРГ класстарынын курамы фазалар бойунжа ылайыкже туруктуу калмыштыр. Чоклу илач каршылыгы генлери топлам АРГ профилинин %32,0–34,6’сыны, пептит каршылыгы генлери %14,2–15,4’үнү олуштурмуштур.

Асыл айрышма тек тек сүлфонамид туруктуулук гендеринде гөрүлмүштүр. ABGS’де sul1 ылайыкли боллугу Фаз Ы’ден Фаз ЫВ’е дөрт кат артмыштыр. AGS’де sul1 Фаз ЫЫЫ’те баштапкы мааниинин 4,2 катына чыкмыш, Фаз ЫВ’те %23,7 азалмыштыр. Сон фазада ABGS’нин sul1 боллугу AGS’ден %98,6 дагы йүксек, башка бир ифадейле болжол менен ики кат олмуштур.

Буга каршы sul2 ве sul3, ABGS’де AGS’йе ылайык тартипсыйла %18,7 ве %45,6 дагы дүшүк булунмуштур. Бу натыйжа, балыр-бактерия системаинин сүлфонамид туруктуулук гендерини топлужа бастырмадыгыны; ар түрдүү туруктуулук гендерини ташыйан конакларын ве генэтикалык түзүмларын ар түрдүү бичимде сечилдигини көрсөтөт.

Харекетли генэтикалык елемент (мобменен генетиж елемент, MGE) класстарынын генел курамы чектелген дегишмиштир. Транспозазлар MGE профилинин %68,0–70,7’сини, рекомбиназалар %19,3–21,6’сыны ве интегразалар %8,5–9,6’сыны олуштурмуштур. Буга каршы класс 1 интегрон көрсөткүчси intI1 дагы дуйарлы бир дегишкен олмуштур.

AGS’де intI1, Фаз ЫЫ’ден Фаз ЫЫЫ’е 3,5 кат йүкселмиш ве Фаз ЫВ’те %57,4 дүшмүштүр. ABGS’де Фаз ЫЫ менен Фаз ЫВ арасында 4,2 кат артмыш ве сон фазада AGS’ден %25,8 дагы йүксек булунмуштур. ABGS’де intI1 менен sul1 артышынын бирликте гөрүлмеси интегронларла илишчопои бир каршылык өрүнтүсүне ишарет етмектедир. Бирок метагеномикалык ылайыкли боллук маалыматтари бу генлерин ошол эле ДНА парчасында булундугуну вейа горизонталдуу ген актарымы герчеклештигини догрудан далилдебейт.

Ж/Н, EPS ве туруктуулук гендери арасындаки илишкмененр нелердир?

Шечопо 9’даки Мантел анализи, Ж/Н катышынын бактерийел топлулук курамыйле ен күчтүү анламлы илишкийе сахип дегишкен олдугуну көрсөткөн. Буга каршы Ж/Н менен АРГ матриси арасында догрудан анламлы илишки белирленмемиштир. Бу натыйжа, бесин катышынын туруктуулук гендерини догрудан дегиштирмектен абдан, мурун микробийал топлулугу йениден түзүмландырарак долайлы бир етки олуштурабмененжеги гөрүшүйле уйумлудур.

Сыкы бторлы EPS үчүндеки протеин өлчөмы олан ТБ-ПН, хем бактерийел топлулук ар түрдүүлыклары хем де АРГ профиллерийле анламлы илишки гөстерен тек EPS бөлүмү олмуштур. Ошентсе да корреляция, ТБ-ПН’нин туруктуулук гендеринин актарымына неден олдугуну далилдебейт. Изилдөөда ген актарымы, туруктуулук гени ташыйан конакларын дегишими, биомасса тутулмасы ве клетка дышы ДНА’нын салымы бирбиринден ажырашуумыштыр.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• ABGS, эң төмөн Ж/Н катышында AGS’ден дагы фазала биомасса тутмуш ве дагы ийи чөгүү касиети көрсөткөн.
• Фаз ЫВ’те ABGS’нин жалпы азот, жалпы фосфор ве SMX кетирүүлөрү AGS’ден дагы йүксектир.
• ABGS’де клетка дышы материал, полисахарид багыммындан зенгин сыкы бторлы EPS бөлүмүнде дагы фазала йогунлашмыштыр.
• ABGS’нин микробийал топлулугу азот йүкү астында биркач толеранслы ишлевсел грубун баскынлаштыгы дагы йагымнсак бир түзүмйа йөнелмиштир.
• Арытма өндүрүмдүүлүкы менен антибиотик туруктуулук гендери ошол эле йөнде дегишмемиштир.
• sul1 ве intI1 сон фазада ABGS’де дагы йүксек, sul2 ве sul3 дагы дүшүк булунмуштур.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• ABGS’нин герчек беледийе, оорукана вейа илач ендүстриси агынды суунунда ошол эле өндүрүмдүүлүкы сторлайажторы канытланмамыштыр.
• Даха йүксек SMX кетирүүинин дагы дүшүк антибиотик туруктуулугу тобокелдики олуштурдугу гөстерилмемиштир.
• SMX кетирүүинде адсорпсион, гранүл үчүнде тутулма ве бийоложик парчаланманын айры салымлары белирленмемиштир.
• intI1 ве sul1 генлеринин ошол эле харекетли генэтикалык түзүм үстүндө булундугу гөстерилмемиштир.
• Йатай ген актарымы догрудан өлчүлмемиштир.
• TEST модельийле тахмин едмененн токтуманите жанлы организма тажрыйбаларийле ырасталган эмес.
• Пилот вейа там масштабдуу тетуман башаржылуулук, узак мөөнөттүү ишлетме нарки ве мевсимсел саха туруктуулыгы гөстерилмемиштир.

Изилдөөнүн күчтүү йөнлери ве чектелгенлыклары нелердир?

Изилдөөнүн күчтүү йөнү, йалнызжа чыгыш суусу калитесини дегил; гранул түзүлүшү, EPS курамы, SMX айлануу продуктылары, болжолдуу уулуулук, микробийал топлулук, ишлевсел генлер, АРГ’лер ве MGE’лери ошол эле эксперименттик заман чизелгесинде баалоосидир. Карбон азалтымы менен азот артырымы айры фазаларда уйгуландыгы үчүн ошол эле сандык Ж/Н азалмасынын ар түрдүү бесин дегишимлери йолуйла ар түрдүү еколожик еткмененр олуштурабмененжеги көрсөтүлгөн.

Башлыжа чектелгенлык, тажрыйбаин синтетикалык агынды суу колдонулган 0,8 литрелик лаборатория реакторлерийле йүрүтүлмесидир. Ана текст, хер система үчүн бир AGS ве бир ABGS реакторү танымламакта; бторымсыз реактор текрарлары билдирмемектедир. Заман үчүнде текрарланан өлчөөлөр, бторымсыз реактор репликасйонунун сторладыгы белгисиздик баалоосинин йерине гечмез.

SMX гириш консантрасйону тажрыйба бойунжа 1 мг·Л⁻¹ катары сабит тутулмуштур. Фарклы антибиотиклерин бирликте булундугу герчек агынды суулар, дегишкен температура, ышык, пХ, тузлулук ве инхибитөр мадделер сыноо едилмемиштир. Чамур жашы контрол едилмемиштир. Ошондой эле айрынтылы реактор цикли, из елементлер, аналитик ыкмалер ве бийоинформатик параметрелер ек досйалара йөнлендирилмиш; бу еклер йүкленен үйүрмде йер алмамыштыр.

Гечмиш изилдөөлар сабит шарттарда ABGS’нин антибиотик кетирүүинде авантаж сторлайабмененжегини мененри убакытркен бу изилдөө, сөз конусу авантажын бесин денгесизлиги астында да белирли өлчүде корунабмененжегини изилдеген. Гүнүмүздеки салымы, тазалоо натыйжалуулуки менен туруктуулук гени давранышынын бирликте изленмеси геректигини гөстермесидир. Гележектеки пайдубал герексиним болсо герчек агынды суу, пилоттук масштаб, бторымсыз реактор текрарлары, мутлак ген копйа сайылары, ген-конак ешлештирмеси ве догрудан горизонталдуу актарым өлчөөлөридир.

Изилдөөнүн Йөнтеми ве Булгулары

Денейсел тасарым

Реактөрлер ве баштапкы биомассаси

• Ики паралел силиндирик фото-ырааттуу партиялык реактор колдонулган.
• Хер реакторүн еткин хажми 0,8 Л, чапы 6,5 жм ве йүксеклиги 32,0 жм’дир.
• Реактөрлерден бири AGS, дигери ABGS үчүн ишлетилмиштир.
• Хажим дегишим катышы %50, гидравликалык кармоо убактысы 12 саат ве цикл убактысы 6 сааттир.
• Чамур жашы контрол едилмемиштир.
• Айдынлатма 12 саат жарык ве 12 саат караңгы дүзенинде ЛЕД ламбаларла сторланмыштыр.
• SMX, тажрыйба бойунжа кириш суусуна 1 мг·Л⁻¹ консантрасйонда екленмиштир.
• ABGS үчүн Жхлорелла вулгарис FACHB-31 ве олгун AGS, куру торырлык пайдубалинде 1:25 катышында карыштырылмыштыр.
• Микроалг күлтүрү 7 × 10⁶ клетка·мЛ⁻¹ тыгыздыгында колдонулган.
• Башлангыч MLSS маании 4.610 мг·Л⁻¹, SVI₅ маании 57 мЛ·г⁻¹ катары маалыматлмиштир.

Өлчүм ве анализ ыкмалери

Метагеномик үлгүлер хер фазасын сонунда алынмыш, сывы азотта ылдамдыкла дондурулмуш ве ДНА екстраксионуна катар −80 °Ж’де сакланмыштыр. ДНА, Е.З.Н.А. Соил ДНА Кит менен чыкарылмыштыр. Вери сети үчүн NCBI башвуру нумарасы SUB16238616 катары маалыматлмиштир.

Ана сандык табылгалар

Сонучларын текник анламы

ABGS’нин пайдубал авантажы, бүтүн изилдөө бойунжа кесинтисиз катары дагы йүксек кетирүү сторламасы дегилдир. Авантаж айрыкча карбонун дүшүк, азот йүкүнүн йүксек ве антибиотик марузийетинин узак мөөнөттүү олдугу сон фазада ортайа чыкмыштыр. Гранүл матрисинин полисахарид багыммындан зенгин сыкы бторлы бөлүме йөнелмеси, белирли денитрификасйон генлеринин корунмасы ве стрес толеранслы таксонларын сечилмеси ишлевсел топарланмайла бирликте гөрүлмүштүр.

Ошентсе да системаин каршылык профили тек йөнлү дегилдир. sul2 ве sul3 ABGS’де дагы дүшүккен sul1 ве intI1 дагы йүксектир. Бу неденле ABGS гиби бийоложик тазалоо системалеринин маанилендирилмесинде йалнызжа антибиотик консантрасйону ве класик су калитеси параметрелери дегил, ген дүзейиндеки каршылык көрсөткүчлери де изленмелидир.

Булак жана метод эскертүүсү

Изилдөөнүн там өзгүн ады:Унравелинг тхе Фунжтионал Стабилитй анд Ретумантанже-Гене Дйнамижс оф Алгал-Бажтериал Гранулар Слудге ин Треатинг Антибиотиж-Жонтаининг Wастеwатер ундер Степwболсо Ж/Н Редужтион

Йазарлар ве тартиплары: Пеийуан Зханг; Тинг Зханг; Жан Баейенс; Wеи Xионг; Ганг Xиао; Хаижиа Су.

Еш биринжи автор билгиси: Изилдөөдө еш салым вейа еш биринжи авторлык билдирими йер алмамактадыр.

Сорумлу авторлор: Wеи Xионг, Ганг Xиао ве Хаижиа Су.

Курумлар:

1. Стате Кей Лабораторй оф Греен Биомануфажтуринг; Беижинг Кей Лабораторй оф Греен Жхемижалс Биомануфажтуринг; Жоллеге оф Лифе Сжиенже анд Тежхнологй, Беижинг Университй оф Жхемижал Тежхнологй, Пекин, Чин.
2. Енгинееринг Лабораторй оф Лоw-Жарбон Унжонвентионал Wатер Ресоуржес Утилизатион анд Wатер Qуалитй Ассуранже; Жоллеге оф Енвиронментал Сжиенже анд Енгинееринг, Нанкаи Университй, Тианжин, Чин.
3. Департмент оф Жхемижал Енгинееринг, КУ Леувен, Синт-Кателижне-Wавер, Белчика.

DOI: 10.2139/ssrn.7201925. DOI билгиси йүкленен метнин баш аталыш сайфасында йазмамакта, расмий SSRN кайдында йер алмактадыр.

Дерги: Хакемли бир журнал ады вейа кабул едилмиш журнал үйүрмү бул изилдөө аркылуу ырасталган эмес.

Йайын платформау: SSRN.

Платформ ишлетмежиси: Елсевиер Ынж.

Йайын йылы: 2026.

Ширетүү түрү ве хакемлик дуруму: Бул изилдөө хакем баалоосинден гечмемиш эксперименттик бир препринттир. Сонучлар бу чектелгенлык көңүл бурууе алынарак маанилендирилмелидир.

Ресмî ширетүү шилтемесы:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=7201925

Йазар салымлары: Пеийуан Зханг маалымат дүзенлеме, ыкма, йазылым, илк таслак ве гөрселлештирме; Тинг Зханг ыкма ве йазылым; Жан Баейенс йазылым ве данышманлык; Wеи Xионг ыкма ве илк таслак; Ганг Xиао каврамсаллаштырма, ширетүүлар, инжелеме-дүзенлеме, данышманлык, проже йөнетими ве фон сторлама; Хаижиа Су каврамсаллаштырма, инжелеме-дүзенлеме, данышманлык ве фон сторлама ылайыквлерини үстленмиштир.

Бу Түркче ачыклама, йүкленен изилдөөнүн метни, Табло 1’и, график өзети ве Шечопо 1–9’даки эксперименттик натыйжалар инжеленерек даярдалган. Изилдөөдө булунмайан дыш билимсел табылгалар екленмемиштир. Дыш контрол йалнызжа баш аталыш, DOI, жарыялоо платформасы ве жарыялоо кимлигинин догруланмасы амажыйла колдонулган.

Изилдөөнүн пайдубал методологиялык сынырлары; синтетикалык агынды суу кулланылмасы, 0,8 литрелик лаборатория өлчеги, хер система үчүн бторымсыз реактор текрарларынын белиртилмемеси, йалнызжа 1 мг·Л⁻¹ SMX шартунун уйгуланмасы, ылай жашынын контрол едилмемеси, болжолдуу уулуулук модельинин эксперименттик токтуманите сынооийле догруланмамасы ве ек ыкма досйаларынын йүкленен үйүрмде булунмамасыдыр. Метагеномик ылайыкли ген боллуклары ензим активитесини, мутлак ген копйа сайжылуулукны, генлерин ошол эле ташыйыжы үстүндөки конумуну вейа горизонталдуу ген актарымыны догрудан далилдебейт.