酸性矿山排水与垃圾渗滤液生物处理系统中的微生物群落结构特征

发布时间：2017-08-20 14:32

  本文关键词：酸性矿山排水与垃圾渗滤液生物处理系统中的微生物群落结构特征

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【摘要】：矿山开采造成的酸性矿山废水的任意排放造成矿区及周边地区大面积的酸污染和重金属污染；垃圾填埋产生的垃圾渗滤液因其成因复杂,含有高浓度的氨氮和有机物会对其所在地域及其周边会造成严重的环境污染。垃圾渗滤液与酸性矿山废水混合生物处理可以调节废水中的高浓度硫酸盐、均衡有机质浓度和重金属离子浓度。本研究中采用A2/O(厌氧-缺氧-好氧)反应器处理酸性矿山废水与垃圾渗液混合液,并分析反应器中微生物群落结构及演化特征,确定反应器污染物去除的主要微生物种群,同时结合反应器的各理化参数变化情况,以期揭示运行条件、进水水质、微生物群落及反应器运行效能间的关系,对酸性矿山废水和垃圾渗滤液的混合处理有着指导意义。主要研究内容与结论如下：(1)采用PCR-DGGE分析反应器运行各阶段微生物群落结构与多样性变化,厌氧反应器运行初期,Proteobacteria门占总菌群的46%,Firmicutes门占总菌群的21.9%;在厌氧反应器运行中期, Proteobacteria门细菌占总菌群的34.6%, Firmicutes门细菌明显减少,只占总菌群的7.7%,Thermotoga门细菌明显增多,占了总菌群的39%；在厌氧反应器后期,细菌Firmicutes门和Bacteroidetes门细菌含量明显升高,其总量达到60.4%。上述细菌在反应器中或水解产酸、或降解复杂有机物。好氧和缺氧反应器中Proteobacteria门和Bacteroidetes门为主要优势菌种,Firmicutes门在反应阶段后期成为优势菌种。(2)采用克隆文库方法的检测结果中,在垃圾渗滤液样品中共检测到15个OTU；在厌氧反应器样品中,检测到了12个细菌OTU；好氧反应器中检测到了8个细菌OTU；缺氧反应器共检测到6个细菌OTU。Proteobacteria门、Firmicutes门和Bacteroidetes门为主要优势菌种。(3)在四个样品高通量测序结果中Proteobacteria门、Firmicutes门和Bacteroidetes门为优势菌种,它们在厌氧消化和降解复杂有机物等过程中发挥着重要作用；厌氧反应器样品检测到Planctomycetes门细菌,因此厌氧反应器中应存在厌氧氨氧化过程。(4)高通量测序相比于其他两种方法灵敏度较高。高通量测序能够较为全面和准确的反映反应体系中的微生物群落结构,而PCR-DGGE和克隆文库仅能够反映有限的优势微生物类群,高通量测序的检测灵敏度约为PCR-DGGE和克隆文库3-4倍,PCR-DGGE和克隆文库严重低估了各样品中的微生物组成。
【关键词】：垃圾渗滤液 酸性矿山排水 微生物多样性 PCR-DGGE 克隆文库 高通量测序
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X751
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 A~2/O工艺研究概述15
• 1.2 垃圾渗滤液与酸性矿山废水的混合处理概述15-17
• 1.3 微生物多样性研究概述17-19
• 1.4 课题研究的目的、意义及内容19-20
• 1.4.1 研究目的和意义19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 第二章 各反应器中的微生物群落变化20-38
• 2.1 实验材料与方法20-23
• 2.1.1 实验材料20-21
• 2.1.2 样品总DNA的提取21
• 2.1.3 基因组DNA的PCR扩增21-22
• 2.1.4 DGGE电泳22
• 2.1.5 DGGE分析方法22-23
• 2.2 实验结果23-37
• 2.2.1 各反应单元参数变化23-24
• 2.2.2 厌氧反应器中微生物群落变化24-30
• 2.2.3 好氧和缺氧反应器中微生物群落的变化30-33
• 2.2.4 各反应阶段与各反应器中理化参数结合分析33-36
• 2.2.5 系统发育分析36-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第三章 各反应器微生物群落结构分析38-60
• 3.1 克隆文库实验材料与方法39-40
• 3.1.1 PCR39
• 3.1.2 克隆39-40
• 3.1.3 克隆文库覆盖率分析40
• 3.2 高通量测序实验材料与方法40-41
• 3.2.1 高通量测序PCR40
• 3.2.2 高通量测序分析40-41
• 3.3 PCR-DGGE实验结果41-43
• 3.4 克隆文库实验结果43-49
• 3.4.1 群落结构分析44-48
• 3.4.2 克隆文库覆盖率分析48
• 3.4.3 系统发育学分析48-49
• 3.5 高通量测序结果49-57
• 3.5.1 测序结果49-52
• 3.5.2 物种热图分析52-55
• 3.5.3 α多样性分析和rarefaction曲线55
• 3.5.4 β多样性——PCoA分析55-57
• 3.6 不同分子生物学方法结果对比57-59
• 3.7 本章小结59-60
• 第四章 结论60-62
• 参考文献62-73
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况73

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本文编号：707183