大肠杆菌在土壤中的迁移机制和数学模型

发布时间：2017-12-03 06:26

  本文关键词：大肠杆菌在土壤中的迁移机制和数学模型

  更多相关文章： 大肠杆菌 土壤 数学模型 迁移机制 滞留机制

【摘要】：微生物在土壤中的迁移与农业、工业、环保以及水资源的保护等领域有着重要的联系。了解并掌握微生物在土壤中的迁移过程,并建立相应的模型来预测微生物迁移过程对于生物防治措施的建立以及原位生物修复技术的发展都有着重大的意义。文中选用两种不同粒径的土壤(27μm、347μm)以及大肠杆菌作为研究对象,建立大肠杆菌质量浓度与吸光度OD_(600)之间的线性关系;通过室内土柱实验就微生物在土壤中的运移过程进行研究;并在现有数学模型基础之上,对胶体过滤理论进行改进,建立起相对准确且有较强适用性的改进的CFT模型。经过实验分析,大肠杆菌质量浓度C(mg/m L)与吸光度OD_(600)之间线性关系良好,相关系数R~2=0.9965,通过对OD_(600)值的测定能够准确、迅速地得到在此条件下大肠杆菌的质量浓度。其线性关系C=0.86073×OD_(600)。文中在已有模型的基础之上,考虑到模型的易于理解和描述方面,从质量模型出发,对CFT模型进行改进,在CFT模型基础之上加入过滤部分,建立起一个相对准确以及适用性较强的数学模型,并在特定条件下给出改进的CFT模型解析解。将脉冲实验与忽略水动力弥散条件下的改进的CFT模型拟合,求解出相关系数v、k_(att)+k_(str),拟合度为0.889,能够较为准确的描述大肠杆菌在土壤中的运移规律,并将求解出的相关系数v、k_(att)+k_(str)代入考虑水动力弥散条件下改进的CFT模型,求解出水动力弥散系数D。通过不同浓度菌悬液土柱实验分析,结果发现随着菌悬液浓度的减小,流出液达到稳定时间就会延长,且到达稳定时流出液的浓度也会随之减小。流出液中大肠杆菌质量累积速率也随着菌悬液浓度的降低而减小,说明浓度是影响大肠杆菌在土壤中迁移的重要因素。通过不同通菌时间下的土柱实验分析,研究了流出液中大肠杆菌总质量与土壤中大肠杆菌滞留总质量的关系,流出液中大肠杆菌质量主要由动力过程影响,滞留于土壤中的大肠杆菌总质量主要由阻力过程影响,发现两个过程对大肠杆菌的运移影响主要取决于通入菌悬液时间。当通入菌悬液时间较短时,阻力过程会对大肠杆菌运移起到明显的作用,大肠杆菌的滞留率可以达到86.87%;当通入菌悬液时间较长时,动力过程对于大肠杆菌的运移作用明显,大肠杆菌滞留率仅为27.74%。大肠杆菌在不同粒径土壤中的迁移实验结果证明,截滤作用在对大肠杆菌的滞留过程中起到了至关重要的作用,且土壤粒径越小越容易发生截虑现象。截滤作用发生于土壤表面,阻碍了微生物向土柱内部运移,并使得微生物在土壤表层不断聚集形成截滤层。当截滤层未形成时,微生物的滞留主要由沥滤以及吸附作用引起的;当截滤层形成时,截滤的作用将大大凸显,成为引起微生物滞留的主要原因,微生物的迁移机制将会改变。这就是微生物在土壤中运移的滞留机制。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154.3

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本文编号：1247771