河口湿地4株氨氧化细菌的作用特性研究

论文摘要

辽河口湿地是目前我国最大的滨海河口湿地，它具有很强的生态系统服务功能，不仅能够涵养净化水源、为野生动物提供栖息地、调节大气组分等，而且能帮助去除硝酸盐、氨盐及其它有机物污染物，促进湿地氮循环。氮，是生态系统中植物的光合作用过程和初级生产过程中最为受限的元素之一。通常湿地沉积物中的无机氮含量较低，因此无机氮常常是最主要的限制性养分，湿地沉积物中硝化细菌的硝化作用是氮素生物地球化学循环的重要环节。目前国内外针对氮循环细菌的研究大都集中在活性污泥微生物和污水处理器内的微生物上，而对沉积物中特别是湿地沉积物中的氮循环细菌的研究很少。因此，对氨氧化细菌进行研究不仅可以揭示湿地氨氧化细菌在氮的生物地球化学循环中的生态意义，而且对于探讨湿地生态系统氮素界面过程及其生产力等具有重要意义。为了解辽河口芦苇湿地沉积物硝化细菌在湿地污染净化功能中的作用和其在河口湿地氮循环中的贡献，本文采用现场调查、实验室模拟培养相结合的方法研究辽河口芦苇湿地表层沉积物氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB）的特性。采用传统微生物富集分离培养方法从辽河口芦苇湿地土壤中获得氨氮去除效果好的氨氧化细菌，并通过实验室模拟培养的方法，分析了氨氧化细菌的硝化作用特性与各环境因子间的关系，本研究选取了NH+4-N浓度、盐度、温度、pH、有机质和石油烃含量作为主要的环境影响因子，采用单因子分析法设计实验进行分析并对其加以验证，采用MPN-Griess法测定AOB数量，采用实验室模拟培养法分析氨氧化细菌对氨氮的去除效果，采用SPSS13.0软件中的回归分析和相关分析等方法分析了氨氧化细菌的硝化速率与各影响因素之间的关系。研究结果如下：以辽河口芦苇湿地沉积物为研究对象，从辽河口芦苇湿地沉积物中富集培养获得的4株氨氮去除率高的氨氧化细菌，分别为a12、c1、2-2、c2-1，其氨氮去除率在第14天的趋于稳定，均可达80％以上；获得的4株高效的亚硝酸盐氧化细菌，分别为na1、nc1、n2-2、n2-1，亚硝酸盐氮去除率在第7天便趋于稳定，均达98％以上。AOB对氨氮的去除效果受培养温度、pH、盐度、氨氮浓度、有机质含量及石油浓度等环境因子的影响，且4株AOB细菌对环境因子的响应基本一致，表现为：当温度为30℃时，各实验组AOB对氨氮的去除率最高，硝化性能最好，温度为15-30℃时，随着温度的升高氨氮的去除率逐渐升高，当温度高于30℃时，氨氮的去除率迅速降低；当pH值为7.5-8时，各实验组AOB对氨氮的去除率最高，当pH值为5-7.5时，随着pH值的增大氨氮的去除率逐渐升高，当pH值＞8时，氨氮的去除率迅速降低；低盐度时（盐分含量为5-10g/kg），盐度变化对AOB的硝化性能的影响不明显，高盐度时（盐分含量为15-20g/kg），硝化作用明显受到抑制，AOB硝化性能降低；AOB对氨氮的去除率与NH+4-N浓度存在相关关系：当初始氨氮浓度小于2g/L时，氨氮的去除率随着氨氮含量的升高而逐渐升高；当初始氨氮浓度大于2g/L时，氨氮的去除率略有降低；有机质含量对AOB的硝化性能有抑制作用，随着有机质含量的增大，AOB对氨氮的去除率逐渐减小；石油含量对AOB的硝化性能表现出明显的抑制作用，石油浓度越大，抑制作用越明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 综述
• 1.1 生态系统中的氮循环
• 1.1.1 氮循环概述
• 1.1.2 湿地生态系统氮循环
• 1.2 硝化细菌及硝化作用
• 1.2.1 硝化细菌
• 1.2.2 硝化作用
• 1.2.3 氨氧化细菌及研究方法
• 1.3 AOB 生理生化特性的影响因素
• 1.3.1 温度
• 1.3.2 盐度
• 1.3.3 pH
• 1.3.4 碳氮比
• 1.3.5 有机质
• 1.3.6 石油浓度
• 1.4 辽河口芦苇湿地概况
• 1.4.1 自然环境状况
• 1.4.2 生态环境现状
• 1.5 研究内容、研究目的及意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目的
• 1.5.3 研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 站位布设与样品采集
• 2.1.1 站位布设
• 2.1.2 样品采集
• 2.1.3 AOB 的富集培养
• 2.1.4 AOB 影响因素实验
• 2.2 样品测定
• 2.2.1 氨氧化菌计数
• 2.2.2 理化性质测定
• 2.3 数据处理与统计
• 3 结果与讨论
• 3.1 氨氧化细菌的作用特性
• 3.1.1 AOB 对氨氮的去除率
• 3.1.2 NOB 对亚硝酸盐氮的去除率
• 3.2 AOB 硝化性能的影响因素
• 3.2.1 温度
• 3.2.2 pH
• 3.2.3 盐度
• 3.2.4 氨氮浓度
• 3.2.5 有机质含量
• 3.2.6 石油浓度
• 4 结论
• 5 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历