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富营养化水体生态修复中高效微生物的研究

作　者: 孔强
导　师: 付荣恕
学　校: 山东师范大学
专　业: 生态学
关键词: 富营养化 生态修复 河流沉积物 异养硝化菌 好氧反硝化菌
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


淡水水体的富营养化将威胁饮用水的安全,加剧水资源危机,造成巨大的经济损失,影响生态环境等一系列问题。淡水水体中水华是富营养化的典型特征,它是由蓝藻、绿藻、硅藻等藻类引起的。水体一旦形成富营养化就很难彻底恢复。在有效控制外源性污染的同时,削减富营养化水体中的氮、磷及有机负荷才能从根本上解决水体的富营养化。减少内源性营养物质主要是物理方法、化学方法和生物方法。本研究将经过富集、驯化的土著高效降解微生物应用于富营养化水体,筛选适合于我国北方地区尤其是海河流域富营养化水体生态修复的高效安全的脱氮微生物制剂。同时针对微生物制剂只能在短期内见效同时在河流中也存在着微生物流失等问题,我们将投加微生物制剂与人工湿地生态修复相结合,进一步完善人工湿地。首先从北运河沉积物中富集分离得到以氨氮（NH4+-N）为氮源的3株异养硝化菌分别定名为HN1,HN2和HN3,以亚硝酸盐氮（NO2--N）为氮源的3株异养硝化菌分别定名为HN4,HN5和HN6。以细菌16S rDNA序列和真菌ITS序列进行相似性分析并结合DNAMAN进行序列同源性分析作为微生物鉴定手段,初步认定HN1为Williopsis sp.;细菌HN2为Swine fecal bacterium,而真菌HN3需做进一步鉴定;HN4为Shigella;HN5和HN6同种为Candida palmioleophila。选用颗粒性活性炭和沸石为吸附材料,通过静态及动态吸附实验,考察活性炭和沸石对水体中氨氮的吸附特性。静态实验结果表明,Freundlich等温式能较好的体现活性炭和沸石的等温吸附特性,其拟合度分别为0.9783、0.9303,24h后沸石对氨氮的吸附能力（1.27mg/g）高于活性炭（0.53mg/g）。动态实验结果表明,沸石达到吸附饱和的时间（96h）较活性炭（10h）长,并且在保持进水氨氮浓度一致情况下（110mg/L）,120h后经沸石吸附后出水氨氮浓度（64.57 mg/L）较活性炭（96.56 mg/L）明显较低。沸石显示出作为氨氮吸附剂的优越性。活性炭和沸石经过96h生物再生后,出水中NH4+-N含量比未进行微生物再生前分别降低17. 31和8. 58 mg/L,同时,在活性炭和沸石表面形成稳定的生物膜。对富营养水体在基质吸附基础上进行微生物降解的方法是可行的。从北运河沉积物中分离得到1株好氧反硝化细菌AD1。通过对该菌株的形态观察,生理生化实验以及16S rDNA序列分析,确定菌株C3为假单胞菌（Pseudomonas sp.）,同时分析了其在系统发育中的分类地位.对菌株AD1反硝化能力进行了研究表明,菌株AD1表现出较高的降解效率.菌株AD1在24h内驯化培养基中TN和NO3--N降解率分别为63.82%和84.83%;60h内TN和NO3--N降解率分别为68.21%和92.28%。

全文目录


摘要  7-9
ABSTRACTS  9-11
第1章 前言  11-18
  1.1 水体富营养化现状及危害  11-12
  1.2 富营养化的成因  12-13
  1.3 水体富营养化的防治  13-14
    1.3.1 物理化学方法  13-14
    1.3.2 生物方法  14
  1.4 生态修复技术  14-17
    1.4.1 投菌技术  14-15
    1.4.2 人工湿地技术  15-16
    1.4.3 富营养化水体生态修复中氮磷的去除途径  16-17
  1.5 研究目的意义  17-18
第2章 异养硝化菌的筛选驯化和分离  18-22
  2.1 材料与方法  18-19
    2.1.1 菌源采集  18
    2.1.2 富集培养基  18-19
    2.1.3 异养硝化菌的富集和驯化  19
    2.1.4 异养硝化菌的分离纯化  19
  2.2 结果与分析  19-21
    2.2.1 富集培养中异养硝化菌的生长曲线  19-20
    2.2.2 富集培养中异养硝化菌群降解效率  20
    2.2.3 异养硝化菌的分离纯化  20-21
  2.3 讨论  21-22
第3章 异养硝化菌降解效果试验  22-27
  3.1 材料与方法  22-23
    3.1.1 菌种选择  22
    3.1.2 富集液中降解效果的测定  22
    3.1.3 异养硝化菌静态降解模拟富营养化水体  22-23
  3.2 结果与分析  23-26
    3.2.1 富集液中降解效果  23-25
    3.2.2 异养硝化菌静态降解模拟富营养化水体  25-26
  3.3 讨论  26-27
第4章 异养硝化菌的分子生物学鉴定  27-40
  4.1 材料与方法  27-29
    4.1.1 菌种来源  27-28
    4.1.2 基因组DNA 提取  28
    4.1.3 细菌16srDNA 和真菌ITS 区的PCR 扩增和测序  28
    4.1.4 菌种鉴定和系统发育分析  28-29
  4.2 结果与分析  29-38
    4.2.1 细菌16srDNA 和真菌ITS 区的PCR 扩增和测序  29-33
    4.2.2 菌种鉴定和系统发育分析  33-38
  4.3 讨论  38-40
第5章 异养硝化菌强化饱和基质材料降解氨氮的研究  40-49
  5.1 材料与方法  40-42
    5.1.1 实验材料  40-41
    5.1.2 活性炭和沸石特性  41
    5.1.3 异养硝化菌强化饱和基质材料动态降解实验  41-42
  5.2 结果与分析  42-47
    5.2.1 活性炭和沸石表面分析  42-43
    5.2.2 活性炭和沸石的NH_4~+-N 等温吸附  43-44
    5.2.3 振荡时间对NH_4~+-N 去除影响  44-45
    5.2.4 微生物强化饱和基质材料动态降解试验  45-47
  5.3 讨论  47-49
第6章 好氧反硝化菌的筛选鉴定及其脱氮效率研究  49-55
  6.1 材料与方法  49-51
    6.1.1 好样反硝化菌筛选  49-50
    6.1.2 菌株形态特征观察和生理生化试验  50
    6.1.3 菌株分子生物学鉴定  50
    6.1.4 菌株AD1 脱氮效率的测定  50-51
  6.2 结果与讨论  51-54
    6.2.1 分离菌株AD1 的形态学和部分生理生化特征  51
    6.2.2 菌株分子生物学鉴定  51-53
    6.2.3 菌株AD1 脱氮效率  53-54
  6.3 讨论  54-55
第7章 结论  55-56
参考文献  56-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表文章  64

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境微生物学
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