人工强制混合充氧过程对金盆水库细菌群落调节作用影响研究
发布时间：2021-06-25 22:46
为深度解析与自然条件下细菌群落特征变化规律相比,人工强制混合充氧对细菌群落的调节作用,本研究以西安金盆水库为研究对象,结合流式细胞技术、Biolog技术以及高通量测序技术,通过对水库水质以及细菌群落特性进行连续检测,重点探究了:水库在自然条件下,不同水层水体细菌在数量、功能多样性、结构多样性等方面的变化规律;水库细菌种群分布与水质的相互作用关系;扬水曝气系统的运行对水体细菌群落特性的调节作用。得到的主要结论如下:（1）水库在自然混合时期,表层、中层和底层水体的细菌数量以及高核酸含量（HNA）、低核酸含量（LNA）细菌的占比基本保持一致;不同水层中的细菌群落对碳源的利用程度趋于均一;水体垂向细菌种群分布的差异性很小,在门水平上,放线菌（Actinobacteria）、变形菌（Proteobacteria）和拟杆菌（Bacteroidetes）为优势菌,在属水平上,hgclclade、CL500-29marinegroup为优势菌。（2）水库在分层时期,细菌总数和HAN细菌的丰度均表现出等温层最大的特点;细菌群落功多样性表现...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金盆水库扬水曝气器布置点
西安建筑科技大学硕士学位论文15库有所不同，主要表现为金盆水库水体总细菌数量在垂向上呈现变温层和等温层最多，而斜温层最小的规律，一方面金盆水库变温层水温及溶解氧含量都较高，以及变温层水体中藻类数量的增加，藻类光合作用产生有机物，从而有利于变温层细菌的生长，另一方面由于密云水库在分层时期水体溶解氧最低为3.12mg/L，而本研究的金盆水库底部等温层水体溶解氧为0.5mg/L左右，更有利于厌氧细菌的生长，且底部沉积物为细菌的生长提供有机物，因此等温层水体的总细菌数也较高。图3.32019年金盆水库细菌总数变化3.2.2高、低核酸含量细菌丰度变化特征图3.4为高核酸含量（HNA）和低核酸含量（LNA）细菌的丰度变化情况。1-3月份的自然混合时期，HNA和LNA细菌在垂向上的丰度变化特征与细菌总数的变化基本保持一致，即表层、中层及底层水体中HNA、LNA细菌的占比均一，维持在30%和68%左右。4月进入分层期后，水体垂向HNA细菌的丰度表现为斜温层最高，为39%，而变温层和等温层最低，分别为34%和36%，可能主要是由于此时斜温层的水温和溶解氧最适宜HNA细菌的生长。随着分层程度的逐渐增加，6-8月水体垂向HNA细菌的占比表现为等温层最高，为34%左右。刘杰等[73]通过对7种不同陆地环境介质中的HNA和LNA细菌的研究表明，水环境中存在HNA和LNA细菌的分类，本研究在金盆水库水体中也鉴定出这两类核酸含量细菌类群。然而对于细胞活性的高低与细胞中核酸含量的大小是否存在相关关系一直以来都
西安建筑科技大学硕士学位论文16存在很大的争议，Lebaron等[74,75]和Gomes等[76]研究认为细胞中核酸的含量与细胞的活性呈明显的正相关，因此将HNA细菌作为环境中高活性细菌的代表。本研究中在稳定分层时期，等温层水体中的HNA细菌占比较大，分析原因可能为底部等温层水体靠近沉积物，且沉积物中含有大量有机物质，且水温和溶解氧含量较低，从而有利于嗜冷及厌氧细菌中的HNA细菌的生长。图3.42019年金盆水库细菌HNA、LNA细菌丰度变化3.3金盆水库自然条件下细菌群落功能多样性变化3.3.1细菌活性变化情况本研究采用Biolog-Eco技术对金盆水库2019年1-8月自然条件下金盆水库水体细菌群落代谢功能进行研究，采用平均颜色变化率（Averagewellcolordevelopment,AWCD）这一重要指标来表征细菌群落对碳源的总代谢活性。AWCD的变化曲线如图3.5所示，总体来看，不同时间不同水深样品的AWCD值均随时间均呈现增加的趋势。具体来看，1-3月份的自然混合时期，表层、中层及底层水体的水温和溶解氧基本相同，从而使不同水层的AWCD值基本保持一致。进入分层期后，在48h内不同水层的AWCD值差别不是很大，说明不同水层在此阶段对碳源的利用程度相差不大；但48h后不同水层AWCD值的差距开始增加。在分层初期的4月份和5月份，水体垂向AWCD值均表现出斜温层最大而变温层最低的趋势，其中4月份和5月份水体AWCD值分别在120h和144h差别最大，分别为0.4和0.35。随着分层程度的进一步加大，水体垂向细菌群落AWCD值由分层初期的“斜温层>等温层>变温层”逐渐变为“等温层>斜温层>变温层”，同时水体垂向AWCD值最大值与最小值之间的差距也进一步增加，尤其在6月份的144h和8月份的168h差别最大，分别为0.54和0.57。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2002—2017年千岛湖浮游植物群落结构变化及其影响因素[J]. 笪文怡,朱广伟,吴志旭,黎云祥,许海,朱梦圆,兰佳,郑文婷,张运林,秦伯强. 湖泊科学. 2019(05)
[2]阳澄西湖浮游藻类功能群演替特征及其与环境因子的关系[J]. 葛优,周彦锋,王晨赫,尤洋. 中国环境科学. 2019(07)
[3]山东某新建水库浮游藻类的群落结构特征及其环境驱动因子[J]. 孙文秀,武道吉,裴海燕,韦洁琳,张莎莎,王玉婷. 湖泊科学. 2019(03)
[4]渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测[J]. 万甜,何梦夏,任杰辉,闫幸幸,程文. 环境科学. 2019(08)
[5]李家河水库污染物来源及水体分层对水质的影响[J]. 徐进,黄廷林,李凯,杨尚业,温成成,林子深,李衍庆,刘雪晴. 环境科学. 2019(07)
[6]水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征[J]. 王禹冰,王晓燕,庞树江,杨晓明,刘洋. 环境科学. 2019(06)
[7]水库热分层期藻类水华与温跃层厌氧成因分析[J]. 刘雪晴,黄廷林,李楠,杨尚业,李扬,徐进,王涵玥. 环境科学. 2019(05)
[8]密云水库入库河流水体总细菌和反硝化菌群落组成与结构[J]. 李垒,孟庆义,叶飞,王雨. 水生态学杂志. 2018(06)
[9]基于高通量测序的东湖蓝藻动态变化研究[J]. 毕宏伟,刘陈飞. 人民长江. 2018(19)
[10]基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析[J]. 肖汉玉,王鹏,刘君政,李传琼,李燕,赵君. 微生物学报. 2019(01)
博士论文
[1]乌梁素海湿地挺水植物根圈脱氮甲烷氧化菌群多样性及分布特征研究[D]. 刘菊梅.内蒙古大学 2018
[2]分层型水源水库水温模拟及扬水曝气系统运行优化研究[D]. 李扬.西安建筑科技大学 2018
[3]混合充氧强化水源水库贫营养好氧反硝化菌的脱氮特性及技术应用研究[D]. 周石磊.西安建筑科技大学 2017
[4]混合充氧对分层水库水质改善及微生物种群结构调控研究[D]. 周子振.西安建筑科技大学 2017
[5]分层型水库水体细菌群落演变机制与扬水曝气强化作用研究[D]. 杨霄.西安建筑科技大学 2016
[6]分层型富营养化水源水库水质演变机制与水质污染控制[D]. 李璇.西安建筑科技大学 2015
[7]水源水库沉积物多相界面污染物迁移转化与污染控制研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大学 2012
[8]扬水曝气水源水质改善技术研究[D]. 丛海兵.西安建筑科技大学 2007
硕士论文
[1]扬水曝气系统对分层型水库浮游细菌的调节作用研究[D]. 王涵玥.西安建筑科技大学 2019
[2]基于16S rRNA基因高通量测序对鄱阳湖和赣江南昌段浮游细菌的调查研究[D]. 张煜晗.南昌大学 2018
[3]水源水库扬水曝气运行对藻类和有机物的影响研究[D]. 陈家炜.西安建筑科技大学 2018
[4]峡谷分层型水源水库水质变化特征及水温结构模拟研究[D]. 龙圣海.西安建筑科技大学 2017
[5]周村水库沉积物氮磷释放及扬水曝气控制内源污染的研究[D]. 刘飞.西安建筑科技大学 2016
[6]石砭峪水库水质季节性变化特征与分析[D]. 邱实.西安建筑科技大学 2016
[7]黄渤海沉积物环境细菌群落特征研究[D]. 王凯.中国海洋大学 2015
[8]水源水库底泥磷及重金属迁移转化规律研究[D]. 周瑞媛.西安建筑科技大学 2014
[9]北方河道型深水水库季节性分层的水质响应特征及其水质污染原位控制研究[D]. 马越.西安建筑科技大学 2012
[10]水源水中藻类监测及水质变化原因分析[D]. 段婷婷.西安建筑科技大学 2009
本文编号：3250090
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金盆水库扬水曝气器布置点
西安建筑科技大学硕士学位论文15库有所不同，主要表现为金盆水库水体总细菌数量在垂向上呈现变温层和等温层最多，而斜温层最小的规律，一方面金盆水库变温层水温及溶解氧含量都较高，以及变温层水体中藻类数量的增加，藻类光合作用产生有机物，从而有利于变温层细菌的生长，另一方面由于密云水库在分层时期水体溶解氧最低为3.12mg/L，而本研究的金盆水库底部等温层水体溶解氧为0.5mg/L左右，更有利于厌氧细菌的生长，且底部沉积物为细菌的生长提供有机物，因此等温层水体的总细菌数也较高。图3.32019年金盆水库细菌总数变化3.2.2高、低核酸含量细菌丰度变化特征图3.4为高核酸含量（HNA）和低核酸含量（LNA）细菌的丰度变化情况。1-3月份的自然混合时期，HNA和LNA细菌在垂向上的丰度变化特征与细菌总数的变化基本保持一致，即表层、中层及底层水体中HNA、LNA细菌的占比均一，维持在30%和68%左右。4月进入分层期后，水体垂向HNA细菌的丰度表现为斜温层最高，为39%，而变温层和等温层最低，分别为34%和36%，可能主要是由于此时斜温层的水温和溶解氧最适宜HNA细菌的生长。随着分层程度的逐渐增加，6-8月水体垂向HNA细菌的占比表现为等温层最高，为34%左右。刘杰等[73]通过对7种不同陆地环境介质中的HNA和LNA细菌的研究表明，水环境中存在HNA和LNA细菌的分类，本研究在金盆水库水体中也鉴定出这两类核酸含量细菌类群。然而对于细胞活性的高低与细胞中核酸含量的大小是否存在相关关系一直以来都
西安建筑科技大学硕士学位论文16存在很大的争议，Lebaron等[74,75]和Gomes等[76]研究认为细胞中核酸的含量与细胞的活性呈明显的正相关，因此将HNA细菌作为环境中高活性细菌的代表。本研究中在稳定分层时期，等温层水体中的HNA细菌占比较大，分析原因可能为底部等温层水体靠近沉积物，且沉积物中含有大量有机物质，且水温和溶解氧含量较低，从而有利于嗜冷及厌氧细菌中的HNA细菌的生长。图3.42019年金盆水库细菌HNA、LNA细菌丰度变化3.3金盆水库自然条件下细菌群落功能多样性变化3.3.1细菌活性变化情况本研究采用Biolog-Eco技术对金盆水库2019年1-8月自然条件下金盆水库水体细菌群落代谢功能进行研究，采用平均颜色变化率（Averagewellcolordevelopment,AWCD）这一重要指标来表征细菌群落对碳源的总代谢活性。AWCD的变化曲线如图3.5所示，总体来看，不同时间不同水深样品的AWCD值均随时间均呈现增加的趋势。具体来看，1-3月份的自然混合时期，表层、中层及底层水体的水温和溶解氧基本相同，从而使不同水层的AWCD值基本保持一致。进入分层期后，在48h内不同水层的AWCD值差别不是很大，说明不同水层在此阶段对碳源的利用程度相差不大；但48h后不同水层AWCD值的差距开始增加。在分层初期的4月份和5月份，水体垂向AWCD值均表现出斜温层最大而变温层最低的趋势，其中4月份和5月份水体AWCD值分别在120h和144h差别最大，分别为0.4和0.35。随着分层程度的进一步加大，水体垂向细菌群落AWCD值由分层初期的“斜温层>等温层>变温层”逐渐变为“等温层>斜温层>变温层”，同时水体垂向AWCD值最大值与最小值之间的差距也进一步增加，尤其在6月份的144h和8月份的168h差别最大，分别为0.54和0.57。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2002—2017年千岛湖浮游植物群落结构变化及其影响因素[J]. 笪文怡,朱广伟,吴志旭,黎云祥,许海,朱梦圆,兰佳,郑文婷,张运林,秦伯强. 湖泊科学. 2019(05)
[2]阳澄西湖浮游藻类功能群演替特征及其与环境因子的关系[J]. 葛优,周彦锋,王晨赫,尤洋. 中国环境科学. 2019(07)
[3]山东某新建水库浮游藻类的群落结构特征及其环境驱动因子[J]. 孙文秀,武道吉,裴海燕,韦洁琳,张莎莎,王玉婷. 湖泊科学. 2019(03)
[4]渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测[J]. 万甜,何梦夏,任杰辉,闫幸幸,程文. 环境科学. 2019(08)
[5]李家河水库污染物来源及水体分层对水质的影响[J]. 徐进,黄廷林,李凯,杨尚业,温成成,林子深,李衍庆,刘雪晴. 环境科学. 2019(07)
[6]水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征[J]. 王禹冰,王晓燕,庞树江,杨晓明,刘洋. 环境科学. 2019(06)
[7]水库热分层期藻类水华与温跃层厌氧成因分析[J]. 刘雪晴,黄廷林,李楠,杨尚业,李扬,徐进,王涵玥. 环境科学. 2019(05)
[8]密云水库入库河流水体总细菌和反硝化菌群落组成与结构[J]. 李垒,孟庆义,叶飞,王雨. 水生态学杂志. 2018(06)
[9]基于高通量测序的东湖蓝藻动态变化研究[J]. 毕宏伟,刘陈飞. 人民长江. 2018(19)
[10]基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析[J]. 肖汉玉,王鹏,刘君政,李传琼,李燕,赵君. 微生物学报. 2019(01)
博士论文
[1]乌梁素海湿地挺水植物根圈脱氮甲烷氧化菌群多样性及分布特征研究[D]. 刘菊梅.内蒙古大学 2018
[2]分层型水源水库水温模拟及扬水曝气系统运行优化研究[D]. 李扬.西安建筑科技大学 2018
[3]混合充氧强化水源水库贫营养好氧反硝化菌的脱氮特性及技术应用研究[D]. 周石磊.西安建筑科技大学 2017
[4]混合充氧对分层水库水质改善及微生物种群结构调控研究[D]. 周子振.西安建筑科技大学 2017
[5]分层型水库水体细菌群落演变机制与扬水曝气强化作用研究[D]. 杨霄.西安建筑科技大学 2016
[6]分层型富营养化水源水库水质演变机制与水质污染控制[D]. 李璇.西安建筑科技大学 2015
[7]水源水库沉积物多相界面污染物迁移转化与污染控制研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大学 2012
[8]扬水曝气水源水质改善技术研究[D]. 丛海兵.西安建筑科技大学 2007
硕士论文
[1]扬水曝气系统对分层型水库浮游细菌的调节作用研究[D]. 王涵玥.西安建筑科技大学 2019
[2]基于16S rRNA基因高通量测序对鄱阳湖和赣江南昌段浮游细菌的调查研究[D]. 张煜晗.南昌大学 2018
[3]水源水库扬水曝气运行对藻类和有机物的影响研究[D]. 陈家炜.西安建筑科技大学 2018
[4]峡谷分层型水源水库水质变化特征及水温结构模拟研究[D]. 龙圣海.西安建筑科技大学 2017
[5]周村水库沉积物氮磷释放及扬水曝气控制内源污染的研究[D]. 刘飞.西安建筑科技大学 2016
[6]石砭峪水库水质季节性变化特征与分析[D]. 邱实.西安建筑科技大学 2016
[7]黄渤海沉积物环境细菌群落特征研究[D]. 王凯.中国海洋大学 2015
[8]水源水库底泥磷及重金属迁移转化规律研究[D]. 周瑞媛.西安建筑科技大学 2014
[9]北方河道型深水水库季节性分层的水质响应特征及其水质污染原位控制研究[D]. 马越.西安建筑科技大学 2012
[10]水源水中藻类监测及水质变化原因分析[D]. 段婷婷.西安建筑科技大学 2009
本文编号：3250090
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3250090.html
