杭州湾纳污区微生物群落对陆源排污的响应研究

发布时间：2020-07-17 15:48

【摘要】：微生物群落结构受自然因素与人类活动的共同影响。污水处理厂废水排海是沿海地区典型的干扰环境的人类活动,会造成纳污区水质变差和生态退化。微生物作为生态系统的重要组成部分,在污染物降解和生态修复中发挥重要作用,然而有关污水排放对微生物群落影响的研究尚不多见。为解释长期污染输入影响下,微生物群落如何应对干扰,本研究从杭州湾沿岸2个污水厂的纳污区——嘉兴纳污区(JX)和上虞纳污区(SY)采集沉积物样品,通过对比研究,探讨近岸纳污区微生物群落对陆源污染的响应。首先通过对群落16S rRNA基因的高通量测序,分析了沉积物中微生物群落结构;通过主坐标分析(PCoA),确定2个纳污区微生物群落结构存在显著差异;进行LEfSe分析,查找出关键的差异微生物物种;采用冗余分析(RDA)显示自然因子水温和污染因子COD、沉积物中活性磷和氨氮显著影响了微生物群落结构;最后,将差异微生物与环境因子进行相关性分析,确定了环境因子的不同导致出现差异性微生物,并引起群落结构改变。其后对微生物群落进行FAPROTAX功能预测,共计预测到80种功能,包括碳代谢、氮代谢、致病相关和重金属抗性等功能。利用线性判别分析(LDA)对碳、氮代谢相关基因进行差异性分析;对微生物群落功能与环境因子进行冗余分析,识别到显著影响群落功能的环境因子是水中COD、水温及沉积物中活性磷和氨氮。利用MENA共现性网络对2个纳污区微生物网络进行对比,发现更高的环境压力使微生物之间更趋向于构建简单网络结构和相互合作。利用零模型分析微生物群落组成机制,发现群落组成主要为选择性的结果,符合生态位理论。本研究的重要发现为:SY群落组成与水中COD呈显著正相关,其特有物种具有降解有毒有害有机污染物的功能,这与SY污水处理厂排放的COD总量高、且可能大多为难降解污染物有关。同时污染排放也使微生物群落功能改变,导致近岸纳污区微生物群落功能出现差异。人类活动影响已经强烈改变微生物群落结构、功能及其进化,建议应针对当地的水环境特征,对污水厂处理工艺进行改进,对污水处理的排海标准进行补充和完善。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X172
【图文】：

5图 1-2 国际上论文发表数量前 5 的国家及每年发表文章情况根据图 1-2，统计得出，在该领域美、中、德、法、英处于领先地位。中国是该领域先进国家中唯一的发展中国家。其中美国在文章数量发表量上处于绝对领先地位，但在2015年后被中国超越。中国自2006年起文章发表数量急剧增加，2016-2018 年间每年发表的文章数量占据世界首位。2010 年以前，文章发表数量德国仅次于美国占据第 2 位，国际上主要由美国与德国的研究主导，而此期间中国发表文章数量很低。2010 年后处于国际第 2位的德国被中国超越，中国发表文章数量开始高速增加。法国与英国在微生物生态领域研究进步呈现出一种缓慢增加的过程。在可预见的将来，中国可能成为此领域最先进的国家。

技术路线

局部海域水体存在重金属污染，海洋生态受到威胁，杭州湾海域浮游动物的生物量、密度及多样性均低于浙江省其他海域（浙江省海洋与渔业局，2015；浙江省海洋与渔业局，2016； 浙江省海洋与渔业局，2017； 浙江省海洋与渔业局，2018）。随着 2017 年建设环杭州湾大湾区概念的提出，该地区工业必将继续蓬勃发展，同时人类活动也将愈加强烈，同时也将对环境造成影响。2.1.2 嘉兴市污水厂简介嘉兴污水接收区（JX）污染源主要来自嘉兴市。嘉兴地区工业一直以造纸、丝绸纺织、化工等轻工企业为主，已成为工业企业的主要污染源。污水处理厂处理的废水包括 72％的印染废水、14％的化学废水、3％的造纸废水和 11％的其他行业废水。

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本文编号：2759631