活性污泥中降解壬基酚聚氧乙烯醚的微生物菌群结构分析

论文摘要

壬基酚聚氧乙烯醚（NPnEO）作为非离子表面活性剂,被广泛应用于造纸、纺织、橡胶塑料、洗衣粉和洗涤剂等行业,与人们的日常生活关系密切。其进入水体后的主要降解产物壬基酚属于内分泌干扰物,会干扰机体的生长、繁殖等生理机能。本研究利用A／O工艺活性污泥反应器降解NP10EO,评价A／O工艺对NP10EO的处理效果,并培养出对NP10EO具有降解能力的活性污泥。实验结果表明,在原水中逐步增加NP10EO浓度的这个过程中,活性污泥的性状会受到影响,但随着活性污泥对NP10EO的逐步适应,其状态将逐步改善,污泥性状也趋于稳定。NP10EO浓度的逐渐增大对各种水质指标也造成了影响,随着NP10EO浓度的增大,COD去除率有所下降,当NP10EO浓度逐步稳定之后,COD的去除率有所回升并趋于稳定。A／O工艺中驯化后的活性污泥经过100天左右的培养就可对NP10EO产生良好的去除效果,但是NP10EO浓度的大幅度变化会导致去除率的明显下降。利用A／O工艺处理NP10EO, NP10EO会发生最终生物降解,并在活性污泥吸附的共同作用下,对其降解产物也具有有良好的处理效果。本研究还通过以链式聚合酶反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、荧光原位杂交（FISH）等技术为主的一些分子生物学技术,对活性污泥中的微生物种群结构的进行了初步探索,旨在分子生物学的水平上对具有降解NP10EO能力的活性污泥样品中的微生物种群结构的变化情况进行研究。研究结果表明随着原水中NP10EO浓度增加,DGGE分析图谱中的谱带有所减少,但随着NP10EO浓度的稳定,两个反应池中活性污泥的菌群的相似性程度也逐渐增大,菌群结构相对稳定,最终得到了有利于降解NP10EO及其降解产物的微生物菌群；对NP10EO具有降解能力的活性污泥中的优势菌主要为Proteobacteria变形菌),其中β-Proteobacteria在降解NP10EO的过程中最具优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环境激素概述
• 1.1.1 环境激素的危害
• 1.1.2 壬基酚聚氧乙烯醚（NPnEO）
• 1.2 活性污泥及其微生物群落对NPnEO的降解
• 1.2.1 活性污泥法
• 1.2.2 活性污泥指标
• 1.2.3 活性污泥对NPnEO的降解
• 1.3 分子生物学技术在环境微生物群落结构分析中的应用
• 1.4 选题背景和研究内容
• 第2章 NPnEO及其生物降解
• 2.1 NPnEO的结构和性质
• 2.2 NPnEO的初级生物降解
• 2.3 NPnEO的最终生物降解
• 2.4 NPnEO的生物降解途径
• 2.5 降解NPnEO的微生物
• 第3章 活性污泥的培养及其对NPnEO的降解
• 3.1 实验装置与仪器
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验主要仪器
• 3.2 实验内容及步骤
• 3.2.1 活性污泥培养
• 3.2.2 NPnEO的降解
• 3.3 实验检测项目及方法
• 3.3.1 水质指标检测
• 3.3.2 活性污泥状态的检测
• 3.4 实验结果及分析
• 3.4.1 活性污泥培养阶段
• 3.4.2 NPnEO降解阶段
• 第4章 降解NPnEO的活性污泥中优势菌群的检测
• 4.1 实验中采用的16S rDNA分子生物学分析技术
• 4.1.1 DNA的提取和纯化
• 4.1.2 聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）技术
• 4.1.3 琼脂糖凝胶电泳分析技术
• 4.1.4 变性梯度凝胶电泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE）
• 4.1.5 PCR产物克隆技术
• 4.1.6 DNA测序及微生物分类鉴定
• 4.2 实验内容及技术路线
• 4.3 实验材料与方法
• 4.3.1 污泥样品的采集及预处理
• 4.3.2 样品中DNA的粗提、检测与纯化
• 4.3.3 PCR扩增
• 4.3.4 DGGE分析
• 4.3.5 16S rDNA片段的克隆
• 4.3.6 测序及后续分析
• 4.3.7 主要实验仪器
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 取样条件
• 4.4.2 总DNA的提取与纯化
• 4.4.3 PCR扩增结果
• 4.4.4 DGGE分析结果
• 4.4.5 部分优势菌群的16S rDNA片段测序结果及入库比对
• 第5章 活性污泥中微生物菌群结构变化
• 5.1 实验中应用的荧光原位杂交（FISH）技术
• 5.1.1 FISH技术的基本原理
• 5.1.2 探针选择
• 5.1.3 荧光染料
• 5.1.4 显色和检测
• 5.2 实验内容和技术路线
• 5.3 实验材料与方法
• 5.3.1 FISH实验方法
• 5.3.2 FISH所用试剂
• 5.3.3 FISH结果检测
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 样品的选取
• 5.4.2 FISH实验结果与分析
• 第6章 结论、讨论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 讨论与展望
• 参考文献
• 致谢