甲基硅氧烷检测方法的建立及生物降解效能研究

发布时间：2017-10-07 19:11

  本文关键词：甲基硅氧烷检测方法的建立及生物降解效能研究

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【摘要】：目前,随着全球经济的飞速发展,以及环境污染状况的越发严峻,对已污染环境的保护便越发重要。甲基硅氧烷及其衍生物,在我们日常生活中扮演着不可或缺的角色,被广泛的应用在工业生产、生物医学设备以及个人护理品中,甚至作为消沫剂的成分存在于部分食品中。我国作为有机硅工业的生产大国,甲基硅氧烷的产量、使用量、以及环境排放量逐年增加。因此,对甲基硅氧烷的环境归趋及去除方式进行研究是十分必要的。而为了摆脱甲基硅氧烷从一种介质到另一种介质单纯的转移(如吸附),并非得到彻底的去除或转化,同时考虑到对环境的效应和影响,甲基硅氧烷生物降解菌群的富集及降解效能的研究是重中之重。由于个人护理品及化妆品是生活中甲基硅氧烷的重要来源,而个人护理品和化妆品中约90%的甲基硅氧烷流入到生活污水中,污水处理厂的生活污水中约90%的甲基硅氧烷被活性污泥所吸附,因此本文选取哈尔滨文昌污水处理厂二沉池中的活性污泥作为培养对象,以甲基硅氧烷为目标污染物,以获得甲基硅氧烷降解菌群为研究目标,并进行降解效能研究,同时基于高通量测序,解析微生物群落结构特征。具体过程如下:建立甲基硅氧烷的检测方法。由于目前有关甲基硅氧烷的检测方法没有普适性,且检测方法不统一,检测效果并不理想,因此本研究建立了甲基硅氧烷的检测方法,并通过对标准溶液和实际样品的检测,比较MRM模式与SIM模式。该部分采用Agilent Technologies 7000,GC-MS/MS仪器,建立的检测方法可以使甲基硅氧烷各组分完全分离,标准曲线回归性良好,检测基线平稳,峰型尖锐,无明显的杂峰,检测结果准确、稳定,可作为本课题的检测手段。对甲基硅氧烷的生物降解效能进行研究。主要采取的实验方法为向250m L的厌氧瓶中加入营养物质及目标污染物后进行摇床实验,通过改变不同的培养条件对培养条件进行优化,选取最适培养条件;将建立起来的检测方法应用在该部分实验的检测中,通过对检测结果分析发现,在厌氧条件下甲基硅氧烷的生物降解量最高,其生物降解率最高可达到58.3%;其次为硝酸盐存在的条件,降解率最高为20.1%,降解率低于厌氧条件,即硝酸盐的存在会抑制甲基硅氧烷的生物降解;硫酸盐存在的条件下相比前两个条件降解量较少,原因是硫酸盐的存在严重抑制了甲基硅氧烷降解菌群的生长,从而对甲基硅氧烷的生物降解起到了抑制作用;而好氧条件下培养的活性污泥对甲基硅氧烷几乎不存在生物降解或生物降解量极少。对不同条件培养的活性污泥进行生物群落结构特征分析,找出可能对甲基硅氧烷的生物降解具有促进或抑制作用的微生物类群。该部分采取的是高通量测序法来进行微生物种群结构的解析,在高通量测序结果与第二部分降解实验检测结果的基础上进行综合分析,找到可能降解甲基硅氧烷的微生物类群。通过微生物群落结构的检测数据可知,Acidaminobacter、Rhodocyclaceae、Clostridium、Ferribacterium、Thauera和Azotobacter等几个属的微生物可能对甲基硅氧烷具有生物降解能力。
【关键词】：甲基硅氧烷 检测方法 生物降解 降解效能 群落分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X172;X832
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 甲基硅氧烷概述12-17
• 1.2.1 甲基硅氧烷的理化性质13-14
• 1.2.2 甲基硅氧烷的危害14-15
• 1.2.3 甲基硅氧烷在环境中的分布15-17
• 1.3 国内外研究现状17-20
• 1.3.1 国外研究进展17-19
• 1.3.2 国内研究进展19-20
• 1.4 研究目的、意义及主要研究内容20-24
• 1.4.1 课题来源20
• 1.4.2 研究目的和意义20-22
• 1.4.3 研究内容22
• 1.4.4 技术路线22-24
• 第2章 材料与方法24-31
• 2.1 实验材料24
• 2.2 样品采集与保存24
• 2.3 样品处理与分析方法24-25
• 2.3.1 样品的萃取25
• 2.3.2 样品的浓缩25
• 2.4 活性污泥模拟降解甲基硅氧烷的实验方法25-28
• 2.4.1 好氧条件甲基硅氧烷生物降解的实验方法25-26
• 2.4.2 厌氧条件甲基硅氧烷生物降解的实验方法26-27
• 2.4.3 硝酸盐条件甲基硅氧烷生物降解的实验方法27
• 2.4.4 硫酸盐条件甲基硅氧烷生物降解的实验方法27-28
• 2.5 样品检测分析方法28
• 2.6 微生物群落分析28-31
• 第3章 甲基硅氧烷检测方法的建立31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 预处理方法的建立31-32
• 3.2.1 水样萃取方法31-32
• 3.2.2 泥样萃取方法32
• 3.3 仪器分析方法的建立32-35
• 3.3.1 标准物质谱图的双模式比较32-35
• 3.3.2 实际样品的双模式比较35
• 3.4 分析方法的验证35-37
• 3.4.1 样品检出限35-36
• 3.4.2 方法回收率36
• 3.4.3 空白试验36-37
• 3.4.4 标准曲线37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 甲基硅氧烷的生物降解效能39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 好氧条件下甲基硅氧烷的生物降解效能39-43
• 4.2.1 好氧条件下甲基硅氧烷在液相中的变化规律39-41
• 4.2.2 好氧条件下甲基硅氧烷在固相中的变化规律41-42
• 4.2.3 好氧条件下甲基硅氧烷生物降解规律42-43
• 4.3 厌氧条件下甲基硅氧烷的生物降解效能43-48
• 4.3.1 厌氧条件下甲基硅氧烷在液相中的变化规律43-44
• 4.3.2 厌氧条件下甲基硅氧烷在固相中的变化规律44-45
• 4.3.3 厌氧条件下甲基硅氧烷生物降解规律45-48
• 4.4 硝酸盐存在的条件下甲基硅氧烷的生物降解效能48-51
• 4.4.1 硝酸盐条件下甲基硅氧烷在液相中的变化规律48-49
• 4.4.2 硝酸盐条件下甲基硅氧烷在固相中的变化规律49-50
• 4.4.3 硝酸盐条件下甲基硅氧烷生物降解规律50-51
• 4.5 硫酸盐存在的条件下的生物降解效能51-55
• 4.5.1 硫酸盐条件下甲基硅氧烷在液相中的变化规律51-52
• 4.5.2 硫酸盐条件下甲基硅氧烷在液相中的变化规律52-53
• 4.5.3 硫酸盐条件下甲基硅氧烷生物降解规律53-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 不同条件下生物群落结构特征分析57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 微生物种群丰度和多样性57-58
• 5.3 微生物群落差异分析58-60
• 5.4 微生物群落结构动态60-66
• 5.4.1 门水平上微生物群落结构动态60-62
• 5.4.2 属水平上微生物群落结构动态62-66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论68-69
• 建议与展望69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-77
• 致谢77-78

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