微生物氣溶膠在自然環境中普遍存在(Després et al., 2012;房文艷等, 2015;方治國等, 2005).通常, 微生物氣溶膠含有細菌和真菌等微生物粒子, 按其種類被分為細菌氣溶膠和真菌氣溶膠.細菌氣溶膠粒徑范圍為0.5~100 μm, 芽孢桿菌(Bacillus)、假單胞菌(Pseudomonas)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、葡萄球菌(Staphylococcus)等為常見的細菌種類(于璽華, 2002).有研究證實, 污水處理過程有微生物氣溶膠的產生和逸散(劉建偉等, 2013;Han et al., 2013;Brandi et al., 2000;Li et al., 2013).由于污水及其處理設施中的微生物以細菌為主, 因此, 污水處理廠微生物氣溶膠的研究對細菌群落結構更為關注, 特別是污水中存在病原菌和潛在致病細菌.因此, 要解析污水處理廠微生物氣溶膠中細菌群落多樣性, 選擇適宜的采樣和分析方法是關鍵.
根據采樣器的原理, 微生物氣溶膠采樣方法分為自然沉降法、射流撞擊式采樣法、離心式采樣法、過濾式采樣法和靜電沉降式采樣法(于璽華, 2002;李濤, 2003).其中, 固體多級撞擊式的Andersen采樣器具有操作簡便、采樣效率高、微生物存活率高等優點, 通常作為可培養微生物氣溶膠采集的標準方法被廣泛應用(Xu et al., 2013).此外, 過濾式采樣法具有抽氣設備流量大、收集效率高等優點, 其中, 大流量的總懸浮顆粒物采樣器常應用于基于非培養法的微生物氣溶膠分子生物學研究(Cao et al., 2014).在分析方法方面, 傳統的培養法在研究微生物氣溶膠的微生物多樣性方面存在局限性, 只能檢測可培養微生物, 其數量不到微生物總數的10%(Dong et al., 2016;Urbano et al., 2011).近年來, 隨著現代分子生物學技術的快速發展, 空氣微生物群落的解析方法也從培養法向非培養法發展(方治國等, 2016).16S rDNA克隆文庫技術(Urbano et al., 2011;Han et al., 2012)、聚合酶鏈式反應-變性凝膠梯度電泳(Polymerase chain reaction- denatured gradient gel electrophoresis, PCR-DGGE)(Xu et al., 2013)、基因芯片技術(Peccia et al., 2006;方治國等, 2016)、末端限制性酶切片段長度多態性分析(Terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)(方治國等, 2016)、熒光原位雜交技術(Fluorescence in situ hybridization, FISH)(Lange et al., 1997)、定量PCR技術(Wery et al., 2008;Yamamoto et al., 2014)和空氣微生物宏基因組學(Cao et al., 2014;Yamamoto et al., 2014;Dannemiller et al., 2014)等技術在環境細菌氣溶膠和真菌氣溶膠的群落組成鑒定、豐度的確定、對特異性的致病細菌或病毒的定量檢測中已有應用.此外, 指紋圖譜技術、核酸雜交技術及高通量測序技術可以直接在分子水平上全面分析復雜環境微生物群落結構及多樣性(Cao et al., 2014;Kumaraswamy et al., 2014).但如何解析污水處理廠細菌氣溶膠目前尚沒有標準方法.
本研究以某城市污水處理廠為研究對象, 以收集氣溶膠中全部細菌效率***高的總懸浮顆粒物采樣器進行樣品收集, 并利用高通量測序技術對樣品中全部細菌的多樣性與群落結構進行分析.作為對照, 同步采用收集氣溶膠中可培養細菌效率***高、應用***廣泛的Andersen六級采樣器采樣, 用克隆文庫技術進行分析, 以對比高通量測序與傳統的培養法對同一采樣點細菌氣溶膠解析的異同, 為確定適宜污水處理廠細菌氣溶膠的分析方法提供科學依據.