随着城市化进程的加速，城市排水系统纳管碳量不断超负荷增加，导致城市排水管道温室气体排放问题变得愈加严峻。甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）作为市政管道温室气体排放气体的最主要成分，近年来逐渐受到了更多的关注。但实际上，相比于污水厂或厌氧污泥消化系统等传统的城市污水系统碳排放研究热点，关于市政排水管道碳排放的研究仍然十分缺乏。当前，仅有的研究主要集中于对管道内CH4与CO2的排放量进行直接测定，或从水力停留时间、流速、温度等因素对碳排放行为影响的角度进行模型预测和较简单的机制分析，这导致对其排放负荷动态或是生化机制的解释都显模糊不清。
　　有机碳分配是碳排放行为的本质过程。由有机物基质组成及微生物群落多样性结构所共同驱动的碳分配差异，包括碳流动方向、速率与累计量等特征，直接决定碳排放行为的动力学特征与排放负荷。相较而言，水力停留时间、温度、流速等作为影响因素，均是通过侧面影响有机物基质组成与微生物群落状态，间接造成有机碳分配特征及碳排放动态或量的差异。由此，立足于有机质组成与微生物群落多样性探究市政排水管道有机碳分配的机制过程，将促成对碳排放行为过程的清晰解释和可能预测。然而，当前的研究仍未触及这一本质的机制过程。
　　因此，围绕管道有机碳分配机制不明晰，管道特征性溶解性有机物（Dissolved Organic Matter，DOM）成分和微生物群落综合影响效应认知模糊等问题，本研究通过模拟城市分流制排水系统中重力流市政污水管道条件的长期培养实验，解析碳排放过程中有机碳分配特征，探究分配过程中DOM转化过程与微生物群落的动态变化，阐释有机碳在不同流向上的碳流量分配机制，从而从本质上回答管道碳排放的问题。
　　主要研究结论如下：
　　（1）在活性管道沉积物工况下，在培养实验开始的前10天，A1，B1与C1平均每日分配在CH4流向上的碳流量分别为29.08mg，23.70mg和12.44mg；而培养实验的后30天，平均每日分配在CH4流向上的碳流量分别为6.39mg，5.90mg和4.09mg，微生物产CH4速率具有显著差异，据此将培养实验划分为阶段Ⅰ与阶段Ⅱ。且充足的可甲烷化底物与具有较高生物活性的沉积物是使阶段Ⅰ在CH4流向上累积的碳流量显著大于阶段Ⅱ的主要原因，与其微生物群落结构变化无关。
　　（2）在活性管道沉积物工况中，尽管产甲烷过程的关键功能菌种丰度在阶段Ⅱ内均有提升，但产甲烷菌必需的微量元素和碳源不足，使其活性及代谢能力减弱，最终导致阶段Ⅱ中A1，B1与C1每日分配在CH4流向上的碳流量迅速下降。对于CO2流向来说，其代谢途径更广，可进行转化的有机底物也更多，有机碳每日分配在CO2流向上的碳流量可能仅受到不溶性或难生物降解性有机物转化速率下降的影响，呈缓慢下降趋势。
　　（3）在活性管道沉积物工况中，上覆污水不但为沉积物中微生物提供了额外的碳源，还可以从整体上提高培养实验前期微生物的活性及代谢能力，使沉积物中更多的不溶性有机物在互营杆菌属、毛球菌属、Smithella等菌属的促进下转化为类蛋白物质和挥发性脂肪酸，为微生物提供更多的能量来源。然而，由于活性沉积物中存在大量的嗜氢产甲烷菌，且污水中存在大量的同型产乙酸菌，这两种细菌均会将管道内产生的CO2作为底物进行消耗，同时直接或间接加强了CH4的产生与微生物的自身生长，从而导致A1与B1仅产甲烷过程与沉积物中微生物的自身生长出现大幅度增强，而CO2的产生量并未出现明显增强。
　　（4）可甲烷化底物充足的阶段Ⅰ内，B1的污水中含有大量的微生物，但主要菌属中并不包括产甲烷菌，而污水与沉积物中微生物竞争有机底物的过程，必将导致B1的沉积物中微生物的营养来源受到限制，相比A1处于营养更加匮乏的状态，产甲烷过程中关键功能菌的丰度也有所降低，因此，污水中微生物群落多样性结构很可能是A1在CH4与BPSedi流向上累计的碳流量略高于B1的根本原因；这样的物种组成也决定了无管道沉积物的工况中污水中有机碳的分配机制，即将大部分有机碳分配在CO2流向。