Effects of aging and transformation of anatase and rutile TiO2 nanoparticles on biological phosphorus removal in sequencing batch reactors and related toxic mechanisms

3.5 Analysis of microbial community responses in the SBR following exposure to 

TiO

2

-NPs

 

3.5.1 Richness and diversity of phylotypes of sludge bacteria

 

Journal Pre-proof

---

21 

To  investigate  the  responses  of  the  community  of  sludge  bacterial  to  the  four 

different crystalline TiO

2

-NPs, we collected sludge samples that had been exposed to 

TiO

2

-NPs  at  a  concentration  of  50  mg/L,  and  analyzed  them  by  high-throughput 

sequencing  using  an  Illumina  MiSeq  kit.  Table  4  shows  a  high  level  of  Good’s 

coverage (0.99) from the five samples investigated, indicating good sequencing depth. 

The richness and diversity of the microbial phylotypes—characterized by Chao/OTUs 

and the Shannon index (including richness and evenness, respectively)—suggests that 

the  sludge  in  the  control  group  was  richest  and  most  diverse  in  terms  of  species, 

followed by the aTiO

2

-A and aTiO

2

-R groups; there was a serious decline in richness 

and diversity (p < 0.05) in the TiO

2

-R and TiO

2

-A groups. These results indicate that 

the microbial communities in the sludge responded differently according to the crystal 

structure and aging status of the TiO

2

-NPs, which seemed to reduce the impact of the 

NPs on the bacterial communities. This was consistent with previous research, which 

suggested  that  certain  strains  protect  themselves  by  secreting  more  EPS  (Fig  3A), 

thereby increasing the resistance of the activated sludge to the toxicity of NPs  (Li et 

al., 2019a; Lv et al., 2014; You et al., 2017). Consequently, we further delineated the 

microbial  communities  of  the  five  samples  from  phylum  to  genus  according  to  the 

sequencing results.