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已有的研究表明，pH可以调控有机物厌氧消化的发酵类型，从而使得挥发酸组成发生变化。

在培养至第18 d时，挥发酸总量随着pH增加呈现先增加后降低再增加的变化趋势。

在初始pH 5.5条件下，发酵系统的挥发酸总量达到最大值，为664.2 mg/L。

从挥发酸组成上看，当初始pH为4.5和5.5时，乙醇、乙酸、丙酸和丁酸的含量分别为27.8/37.3、91.2/37.0、225.4/248.2和224.8/341.7 mg/L。

由此可见，初始pH 4.5和5.5对利用乙醇的产氢产乙酸菌没有明显抑制作用，而对利用丙酸和丁酸的产氢产乙酸菌以及乙酸营养型产甲烷菌的活性影响较大。

当9.5≥初始pH≥6.5时，培养末期的乙醇含量低于10 mg/L，且乙酸含量仅为50 mg/L左右。

然而，这些系统中的丙酸含量却达到了324.2~417.6 mg/L，占挥发酸总量的55%以上，尤其是在初始pH 8.5条件下，丙酸含量达到了85.7%。

这些结果表明，初始pH 6.5~9.5对丙酸发酵菌有利，而对丙酸氧化菌的活性抑制作用相对较高。

这可能是由于系统pH长期（第2-14 d）处于酸性环境(pH 5.5- pH 6.4)，对丙酸氧化菌的数量和活性产生了抑制作用。

另外，本研究发现，初始pH 6.5和9.5条件下的丁酸含量分别为198.0和211.1 mg/L，表明这两个系统的丁酸氧化菌活性也受到一定程度的抑制。

类似地，王祥锟等的研究也表明，当初始pH≤6.0或初始pH 9.0时，丁酸降解受到显著抑制。

在CMC-Na厌氧降解初期(前2 d)，初始pH 4.5和9.5系统中尚未检测到甲烷，而氢气含量却达到了15%以上，表明过酸或过碱均对氢营养型产甲烷菌的活性具有抑制作用。

当初始pH为5.5~8.5时，尽管也有少量氢气产生，但是也可以检测到0.7~1.7 mL甲烷。

随后，所有系统的氢气含量迅速减少，而甲烷产量不断提高，在连续培养18 d后，初始pH 4.5、5.5、6.5、7.5、8.5和9.5系统的甲烷转化率分别为88.4、96.6、106.4、123.4、123.2和92.6 mL/gCMC-Na。

由此可见，在以颗粒污泥为接种污泥条件下，初始pH 7.5~8.5更适合CMC-Na的甲烷发酵。

以前的研究也表明，当初始pH为5.5~7.0时，颗粒污泥中氢营养型产甲烷菌保持了较高的活性，而初始pH≤6.0或初始pH≥9.0显著抑制了乙酸营养型产甲烷菌的活性。

然而，本研究仅发现在初始pH 4.5条件下有少量乙酸积累。

这主要是由于这些系统pH在发酵末期达到了6.8~7.1之间，适合多数产甲烷菌的生长代谢。

当初始pH为4.5时，CMC-Na厌氧降解的末端COD为3640 mg/L，COD去除率为33.5%。当初始pH为5.5~9.5时，COD去除率随着pH的提高呈现波动变化趋势，在初始pH为7.5条件下，COD去除率达到最大值，为43.5%。

相反，在初始pH为9.5条件下，COD去除率最小，仅为28.2%。

有机物厌氧生物降解能力与其群落结构密切相关。

为了解初始pH对CMC-Na厌氧降解过程中微生物群落结构的影响，本研究采用Illumina MiSeq测序技术对初始pH 4.5、pH 7.5和pH 9.5系统中的厌氧污泥进行了群落结构解析。

原始序列经预处理及数据归一化后，3个样品包含的OTUs数目分别为796、830和822，表明强酸或强碱环境可降低微生物的多样性。

类似地，Simpson和Shannon多样性指数也表明，初始pH 7.5条件下的多样性最高。

然而，丰富度指数(Chao1和Ace)随着初始pH提高而升高。

尽管Chao1和Ace估计的OTUs数目高于实际检测值，但文库覆盖率(Coverage)达到了97%以上，表明样品中主要微生物已被检出。

在门水平上，未分类序列为97.0%~98.4%，而已鉴定的序列在系统发育上涉及6个门。

其中，变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为中温厌氧反应器中常见的细菌门。

与已有研究结果相似，本研究发现绿弯菌门、厚壁菌门和拟杆菌门为3个样品的主要细菌门，它们的相对丰度达到了12.7%~21.2%。

另外，本研究发现广古菌门(Euryarchaeota)在3个样品中的含量最高，其相对丰度高达33%以上。

研究表明，已鉴定的产甲烷菌多数来自广古菌门.。

在属水平上未分类序列的相对丰度高达21.7%~29.6%。除了未知细菌属外，高通量测序共检测到10个菌属。

在初始pH为中性条件(pH 7.5)下，Methanothrix、Methanobacterium、Methanosarcina、Petrimonas、Bacteroides、Brooklawnia、Anaerofilum、Macellibacteroides、Trichococcus和Clostridium为主要菌属。

其中，Methanothrix和Methanobacterium的相对丰度高达25.6%和12.5%。

其余菌属的相对丰度为1.1%~6.5%。

Methanothrix为专性乙酸营养型产甲烷菌，而Methanobacterium为氢营养型产甲烷菌。

Methanosarcina既可以利用H2/CO2，也可以利用乙酸作为底物产甲烷。

其余菌属主要为产发酵菌。

当初始pH为酸性(pH 4.5)或碱性(pH 9.5)时， Methanothrix的相对丰度分别比初始pH 7.5系统减少了46.9%和32.0%。

相反， Methanobacterium和Methanosarcina的含量较初始pH 7.5系统显著提高，分别达到了17.7%/1.1% ( pH 4.5)和19.7/1.0% (pH 9.5)。

由此可见，酸碱环境对乙酸营养型产甲烷菌有显著的抑制作用，而对氢营养型产甲烷菌的生长具有一定的促进作用。

在培养结束时没有氢气积累现象，但在初始pH 4.5系统中有少量乙酸积累。

此外， 产酸发酵菌群的相对丰度在不同初始pH条件下的差异 显著。

Petrimonas的相对丰度随pH的升高而降低，相反Brooklawnia和Anaerofilum的相对丰度随pH的升高而增加。

Trichococcus和Macellibacteroides的数量随pH的升高呈现先增加后降低的变化趋势，在pH 7.5条件下达到最大值，分别为2.8%和14.6%。

然而，Bacteroides和Clostridium的相对丰度在pH 7.5系统中最低。

可以看出，尽管在培养2 d后，所有厌氧消化系统的pH已经趋于一致，但仍然对甲烷产率、COD去除率、挥发酸组成造成了显著影响。

微生物群落组成分析进一步表明，初始pH可以显著改变群落结构，从而引起厌氧消化性能的改变。

为了解CMC-Na降解过程中优势微生物种群和环境变量之间的关系，对优势微生物和产甲烷量、VFAs、COD去除率进行了冗余分析。

结果表明，产甲烷量和COD去除率与Trichococcus、Macellibacteroides和Methanothrix呈正相关。

它们在初始pH 7.5发酵系统中的相对含量之为43.0%，使得该系统的甲烷转化率达到了123.4 mL/g CMC-Na。

尽管在初始pH 7.5条件下氢营养型产甲烷菌Methanobacterium的相对丰度为12.5%，然而RDA结果却表明Methanothrix在产甲烷和COD降解过程中起着重要作用。

已有的研究也表明，乙酸裂解途径是厌氧消化的主要产甲烷途径。

另外，产甲烷量和COD去除率与Methanosarcina、Petrimonas、Bacteroides和Clostridium呈负相关，它们主要分布在初始pH 4.5发酵系统中，导致它们的累积甲烷产量显著低于其他组。

进而，RDA结果显示，甲烷产量与乙酸、丙酸、丁酸、乙醇含量负相关。

当絮状污泥为接种污泥时，水解、产酸发酵能力较强而产甲烷能力较弱，导致挥发酸积累;而颗粒污泥的产甲烷能力较强，但丙酸发生了一定积累。

累计甲烷产量随初始pH从4.5升高至9.5呈现先增加后降低的变化趋势，在初始pH 7.5和8.5条件下达到最高，分别为61.7和61.6 mL，并伴随着丙酸积累现象。

Methanothrix和Methanobacterium为初始pH 7.5系统的主要产甲烷菌，其相对丰度高达25.6%和12.5%，当初始pH为4.5或9.5时，Methanothrix的相对丰度分别比初始pH 7.5系统显著减少，而Methanobacterium和Methanosarcina的含量较初始pH 7.5系统显著提高。

另外，产酸发酵菌群的相对丰度在不同初始pH条件下的差异显著。