污水处理厂排水对受纳水体微生物群落的影响

发布时间：2020-07-13 10:13

【摘要】：近年来随着城市化进程的加快以及城市人口的不断增长,人们对于日化用品的需求量也在不断增加,从而导致城镇污水处理厂的负荷越来越大,因此越来越多的污染物由于不能被污水处理厂处理而进入水体从而导致一系列的水体健康问题。目前对污水处理厂排水的水质评价主要依靠现有的物理化学指标对污染物进行定性定量分析或者研究某一类污染物对水体中少数几种水生动植物的生态效应。这种现有的评价方法并不能反映出污水处理厂排水中多种污染物对水体的复合影响。本文选取三条不同受纳水体中着生生物膜及浮游微生物群落作为观察目标通过高通量测序技术对样品DNA进行分析,通过研究水体中微生物群落的组成及分布来深入研究污水处理厂排水对受纳水体微生物群落产生的影响。通过对受纳水体各点位常规理化性质进行测定发现污水处理厂排水中TN、TP及COD_(cr)等指标均高于受纳水体上游,这表明污水处理厂排水会提高受纳水体中水体富营养化的风险,从而影响水体生态功能;并且排水口处pH值明显低于水体上游,这是由于污水处理厂处理工艺造成的;受纳水体中TN及NO_3~--N的浓度具有季节性变化,水温越高其浓度越低。对受纳水体微生物群落进行ANOSIM分析发现:着生生物膜的群落结构与浮游微生物的群落结构具有显著差异(R0.716,P=0.001),其中着生生物膜中优势门类为蓝藻门,而浮游微生物群落中优势门类为变形菌门,这可能是由于细菌的黏附作用导致的。同时发现水体中浮游微生物群落对于水体变化十分敏感,因此可以通过观察浮游微生物的群落组成来指示水体的瞬时变化,而着生生物膜群落由于构成复杂可以用来指示水体的长期变化。进一步对受纳水体微生物群落生物信息和水体理化指标数据进行RDA分析,发现水体中微生物群落具有显著的季节性差异(R0.435)与空间位置差异(R0.511),其中季节性差异主要是由于温度造成的,并且TN、NO_3~--N等指标也会造成水体微生物群落的季节性差异,而空间位置差异主要是由于污水处理厂排水导致上下游水体理化性质改变造成的,如pH、TP等指标。通过对受纳水体中着生生物膜及浮游微生物群落结构以及受纳水体的理化性质进行分析研究可以更加全面的反映出污水处理厂排水对水体造成的复合生态效应,同时可以准确发现对微生物群落变化起到重要作用的环境因素,为全面评价污水处理厂排水对受纳水体微生物群落造成的影响提供技术支持和参考。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X172
【图文】：

其次，传统水质评价体系无法判别污水处理厂排水中多种体系，无法评价污染物之间的协同作用对受纳水体水生态环境的影响采用受纳水体中的浮游微生物以及着生生物膜作为生物观察目标，通浮游微生物群落与着生生物膜的群落结构以及优势菌种的丰度结合化学指标来更加全面地反映污水处理厂排水对受纳水体生态系统健研究思路如下，通过对污水处理厂排水受纳水体进行样品采集以及常将着生生物膜样品以及浮游微生物样品提取 DNA 进行高通量测序后生生物膜及浮游微生物的生物信息进行分析，研究受纳水体上下游微异以及优势菌种的变化，并将受纳水体的理化指标与微生物群落结构对受纳水体中微生物的监测分析来全面反应污水处理厂排水对受纳水影响。

惠河以及清河作为研究对象，其分别接受小红门污水处理厂、高碑店污水处理厂以及清河污水处理厂的排水，采样点位图由奥维互动地图 APP（V7.9.0）截图后通过绘图软件处理后绘制而成，其中地理信息来自百度地图。通过采集受纳水体中的着生生物膜及水体浮游微生物来研究污水处理厂排水对受纳水体水生态系统的影响。采样时间为 201年 12 月至 2018 年 9 月，采样时间间隔为 3 个月，每次采样时间为两天并且所采集的样品都在采样当天完成预处理以防止样品理化性质发生改变。为了尽可能减少人为等外在因素的干扰，在地图上以污水处理厂排水口为基点，每隔 200 米作为一个采样点，其中上游 3 个采样点，下游 3 个采样点，出水口 1 个采样点，即一条河流有 7 个采样点，一次采样共有 21 个采样点。其中由于着生生物膜采集受实际河流因素制约，因此凉水河着生生物膜四次采样一共收集到 21 个样品，通惠河着生生物膜收集到 19 个样品，清河着生生物膜收集到 24 个样品，故着生生物膜共有 64 个样品。浮游微生物共收集 78 个样品。

其中由图3-2 可以看出着生生物膜的系统发育多样性指数（PDwholetree 平均值 189.7）以及群落丰富度指数（Chao1 平均值 3792）要明显高于浮游微生物群落的系统发育多样性（平均值 137.5）和群落丰富度（平均值 2621），造成这一现象的原因是浮游微生物群落相比于着生生物膜群落对外界环境的抵抗力较弱，当受到污染物质的影响时会淘汰更多的微生物种类。同时经过分析发现通惠河水体中上下游着生生物膜的系统发育多样性指数和群落丰富度指数的差异要明显小于浮游微生物群落的差异。这也证明了浮游微生物群落更易受到外界环境的影响，从而改变自身的群落组成。图 3-2 通惠河浮游微生物与着生生物膜生物多样性

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本文编号：2753324