整合宏组学方法分析工农业有机固废堆肥的无害化过程
发布时间：2020-07-28 12:42
【摘要】：工业污染源、农业污染源和生活污染源是当今社会的三大污染源。作为一个工业大国和农业大国,我国每年都会产生大量的工农业废弃物。农业部官方数据显示2016年我国畜禽粪便的产量为38亿吨;污水年产量为620亿吨,污泥作为污水处理的副产物其产量不容小觑。畜禽粪便和污泥中含有多种致病菌和抗生素抗性基因,其高效无害化处理已成为不容忽视的重要问题。本文采用整合宏组学技术和荧光定量PCR技术,追踪了高温好氧发酵过程中微生物群落及其功能的动态变化和抗生素抗性基因的消减规律,结合环境因子关联分析和相关性分析,对抗生素抗性基因的消减规律进行了探究。针对以上问题,本文展开的研究工作如下:1.采用宏基因组学方法对不同牛粪处理工艺进行动态追踪,证明高温好氧堆肥可以实现以牛粪为代表的低含量抗生素物料的无害化采用宏基因组学方法对三种牛粪处理工艺:沉淀池处理液体,物理干化处理固体和堆肥法处理固体,进行了比较。表明,高温好氧堆肥可以有效抑制致病菌和耐药菌较多的变形菌门和拟杆菌门的生长,实现微生物水平的无害化。同时通过堆肥,抗生素抗性基因可以实现88%-98%的消减,基因水平无害化处理效果显著。相关性分析表明,变形菌门的不动杆菌属和假单胞菌属是抗生素抗性基因的潜在宿主,堆肥过程中总抗生素抗性基因的消减与这两种微生物的抑制有关。2.对鸡粪堆肥过程进行了分析,表明以鸡粪为代表的的高含量抗生素的物料可以通过堆肥实现抗生素抗性基因的消减,但仍需进一步优化。鸡消化肠道短,因此鸡粪中含有大量未被消化的含氮类物质,养分含量高。同时鸡在养殖过程中被饲喂了大量抗生素。本文采用宏基因组和荧光定量PCR技术相结合的方法,对含有高丰度抗生素抗性基因的鸡粪堆肥过程进行了动态追踪。结果表明:高温好氧堆肥可以有效抑制致病微生物的生长,但是抗生素抗性基因的消减效率较低。因此对于以鸡粪为代表的的高抗生素含量的物料,仍需要通过调整堆肥物料和堆肥参数优化堆肥过程,实现抗生素抗性基因的有效去除。3.整合宏组学方法分析了以污泥为代表的复杂物料,表明木糖渣可以加快复杂物料污泥的无害化处理进程。使用宏基因组和宏蛋白质组相结合的整合宏组学技术对污泥这种复杂物料的堆肥过程进行了研究,表明与纯污泥堆肥相比在污泥中加入木糖渣,可以提高放线菌门的相对含量,抑制变形菌门和拟杆菌门的生长;同时抗生素抗性基因的去除效率高达98%以上,远高于纯污泥堆肥。也就是说,在污泥堆肥中加入木糖渣可以加快污泥的无害化处理进程。同时宏蛋白质组鉴定到了污泥堆肥中的主要功能微生物为厚壁菌门的直丝菌属和放线菌门的高温多胞菌属、喜热裂胞菌属。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71;S141.4
【图文】：
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本文编号：2772895
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71;S141.4
【图文】：
ｌｌｌｕｍｉｎａ邋Ｈｉｓｅｑ邋测序。逡逑Ｉ构帆文库Ｉ桥式ＰＣＲ逦＞邋ＩＨｕｍｉｎａ测序＇逡逑图２－２测序流程图逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．逡逑ｌｌ逡逑
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本文编号：2772895
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