布吉河生物修复过程中氮循环功能菌群分布研究

论文摘要

随着环境的日益恶化,河流治理工作已刻不容缓。生物修复以其低耗、高效和无污染等优点已成为河流治理的热点技术之一。而微生物在生物修复技术中扮演着极其重要的角色。本课题以深圳市布吉河为研究对象,采用最大可能数（MPN）法和变性梯度凝胶电泳（DGGE）法研究分析了2007年10月至2008年9月期间布吉河主要微生物功能菌群（包括氨化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌）的结构、数量分布以及菌群变化规律,同时考察了菌剂投加对河水中微生物主要菌群的数量变化和氮含量的影响。论文开展的主要工作和结论包括:1)采用MPN法分析了布吉河水体和底泥中微生物主要功能菌群的数量分布及其随季节变化的情况,同时也采用PCR-DGGE技术对布吉河水体和底泥中微生物多样性进行了初步探讨。结果表明:氨化菌数量最多,高达8-12个数量级。亚硝化细菌和硝化细菌数量极少,仅0-3个数量级。氮循环功能菌群存在严重的数量不均衡。DGGE结果显示,布吉河中微生物多样性随着时间的变化而变化。水质指标分析结果表明布吉河中氨氮是布吉河的主要氮存在形式。2)对布吉河的土著微生物进行分离筛选和鉴定,发现在布吉河中起氨化作用的菌属主要是芽孢杆菌属（Bacillus）和微小杆菌属（Exiguobacterium） ,起反硝化作用的菌属主要是土壤杆菌属（Agrobacterium）和假单胞菌属（Pseudomonas）。3)为强化河流对氮的自净能力,实验通过对布吉河底泥中的优势功能菌群进行富集驯化,分离出高效菌种。通过菌剂复配得到以硝化、亚硝化为主要功能菌群的高效复配菌剂。4)以布吉河水为原水,在三段串联接触氧化工艺小试装置中开展了菌剂投加试验。采用MPN法和PCR-DGGE技术探讨了菌剂投加前后该反应器中微生物菌群的数量和多样性变化,同时比较了菌剂投加前后氨氮及总氮的去除效果。结果表明,通过菌剂投加,可以明显提高反应器中硝化和亚硝化菌群数量,使氮循环中不同菌群的比例分布更加合理,大大提高了系统对氨氮和总氮的去除率。菌剂投加后,氨氮的去除率由原来的34.48%增加到70.09%,总氮的去除率由原来的25.86%增加到50.33%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 水体污染修复技术
• 1.2.1 物理修复技术
• 1.2.2 化学修复技术
• 1.2.3 生物修复技术
• 1.3 微生物群落分析的国内外研究现状
• 1.3.1 传统方法
• 1.3.2 群落水平生理学指纹方法
• 1.3.3 生物标记物方法
• 1.3.4 现代分子生物学方法
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题技术路线、研究内容及研究成果
• 1.5.1 技术路线
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 实验材料和方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验仪器与设备
• 2.2.2 实验材料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 样品采集
• 2.3.2 理化分析项目与方法
• 2.3.3 微生物分析项目与方法
• 2.3.4 分子生物学分析项目与方法
• 第3章 布吉河主要功能微生物群落的分布及多样性研究
• 3.1 PCR-DGGE技术对微生物多样性的初步分析
• 3.1.1 样品总DNA提取结果
• 3.1.2 PCR产物电泳检测结果
• 3.1.3 DGGE电泳结果
• 3.2 MPN法研究微生物群落分布及其与污染物含量的关系
• 3.2.1 异养菌分布
• 3.2.2 氨化细菌菌群分布
• 3.2.3 亚硝化细菌和硝化细菌菌群分布
• 3.2.4 反硝化细菌菌群分布
• 3.2.5 氮循环菌菌群结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 布吉河功能菌株的筛选与鉴定
• 4.1 高效氨化菌的筛选与鉴定
• 4.1.1 高效氨化菌的筛选
• 4.1.2 高效菌株的鉴定
• 4.2 高效反硝化菌的筛选与鉴定
• 4.2.1 高效反硝化菌的筛选
• 4.2.2 高效菌株的鉴定
• 4.3 高效亚硝化菌和硝化菌的驯化
• 4.4 本章小结
• 第5章 微生物-接触氧化联合生物修复中微生物群落变化
• 5.1 微生物-接触氧化联合生物修复工艺
• 5.2 菌剂的复配
• 5.3 菌剂投加对微生物功能菌群分布和污染物去除效果的影响
• 5.3.1 PCR-DGGE技术分析微生物群落结构变化
• 5.3.2 MPN法分析微生物群落结构变化
• 5.3.3 MPN结果与DGGE结果相比较
• 5.3.4 污染物去除效果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢