COVID-19 向我们展示了监测废水的有用性。但废水中的遗传物质，即 DNA 和 RNA，是其他有用信息的宝库。它揭示了数千种不同类型的奇怪而奇妙的废水微生物的存在。

这些微生物的多样性可以与我们“交谈”，并告诉我们如何从废物中获取更多可再生能源。要是我们能听听他们的意见就好了。很快我们就可以了。

这将如何运作?这一切都从我们的便便开始。自 19 世纪以来，这些类型的微生物一直被用来处理和减少到达污水处理厂的不断增加的污水污泥量，特别是在城市地区。预计到2050年，世界上三分之二的人口将居住在城市地区，因此污水处理的需求将会很高。

然而，今天的大多数人几乎不知道微生物对于城市的可持续发展有多重要。我们需要它们来处理我们的废物。

我们还需要可再生能源。由于自然存在的微生物，我们的自来水公司可以从人类排泄物中生产可再生沼气。通过减少我们对化石燃料的依赖，它们的粪便沼气可以帮助缓解气候变化。

因此，我们需要更多地了解这些微生物，以确保它们在处理我们的废物方面发挥最佳作用。实现这一目标的方法之一是监测人类废污泥中的 DNA。

活污泥团

首先，这种完全依靠微生物的有前途的垃圾发电技术被称为厌氧消化。

运行厌氧消化池的成本很高。它需要严格的监控策略和频繁的干预。这是因为微生物是不可预测的。

从表面上看，这个过程非常简单。废水污泥被泵入没有氧气的大型容器中，在那里微生物会被单独放置几天，以实际上吃掉污泥并呼出沼气。污泥进入，处理后的污泥和气体排出。

该过程减少了污泥总量和病原体数量。这最终使其成为一种更安全的材料，同时还能产生可再生能源。太棒了，对吧?

但是有一个问题!只有当这些活生生的、会呼吸的治疗容器发挥作用时，这个过程才有效。不幸的是，有时它们会在没有警告的情况下失控，从而难以管理。

这些污泥微生物与我们肠道中的微生物相似。一旦我们知道了这一点，鉴于我们与肠道微生物相关的胃肠道疾病的经验，我们可能会直观地理解它们的敏感性。

因此，微生物的幸福不仅对我们自身的健康很重要，而且对废水处理厂管理的大型消化容器的健康也至关重要。为了降低这些设施的运营成本，我们迫切需要更多地了解污泥中的生命。

DNA，一扇通往看不见的世界的窗户

在ARC Biosolids 培训中心，我们希望通过开发基于 DNA 的常规监测工具，使水务公司的厌氧消化变得更容易。本质上，我们正在寻找一种方法来预测流程以更好地管理它。

DNA 讲述了数千种不同类型的微生物共同作用来处理污泥的故事。为了优化废水处理过程，我们需要识别他们、麻烦制造者和行善者。

但污泥的生活是复杂的。在它告诉我们它的故事之前，我们需要进行实证研究。我们必须能够将微生物 DNA 与该过程联系起来。

为了展示其工作原理，我们对微生物在监测厌氧消化中的作用进行了综述。这包括生态学家用来根据微生物的组成评估整个系统的健康状况的一些多样性指标。

奇怪又奇妙

用于处理污泥的微生物由多种古老、怪异、有时类似外星的细菌和古细菌(另一种形式的单细胞生物)组成。它们可以代谢其他生命体无法代谢的物质。

令人惊讶的是，其中一些存在于 35 亿年前——地球形成于 45 亿年前。甚至有可能火星上曾经存在过一些。

污泥中的生命是一个非常活跃的微生物群落：有些是恶霸，有些是合作者。通过它们的 DNA，我们对它们进行计数，以了解有多少种不同类型的微生物以及它们出现的频率。这种统计的多样性可以告诉我们一个系统是否健康。

对于一个健康、高效的系统，我们需要多样性——尽可能多的不同微生物——以提供稳定性。如果某个特定的有机体以某种方式开始生长得更快或更慢，则意味着某些东西正在失控。

我们可以利用这些知识为处理设施的运营商制定风险评分。这就是我们试图做的。

我们将继续努力，以便有一天我们能够正确聆听以污泥为食的微生物的声音，并从我们的粪便中获得更多价值。