溶解氧对水源水库多相界面微生物群落的影响研究
发布时间：2021-10-31 07:50
溶解氧是水源水库水体-沉积物-微生物多相界面上微生物群落变化的主要影响因素。本文主要以水源水库（石砭峪水库和周村水库）为研究对象,采用实验室模拟实验,首先在模拟反应器自然耗氧的过程中,采用PCR-DGGE和克隆测序技术研究溶解氧下降过程对沉积物微生物群落（细菌,产甲烷菌以及反硝化菌）的影响,其次控制不同的溶解氧条件,采用Miseq高通量测序技术对水体-沉积物-微生物多相界面处细菌群落的结构变化以及细菌群落在驱动氮、硫、锰铁、氢等元素循环中饰演的角色进行研究。主要结论如下:（1）溶解氧对水源水库沉积物功能微生物群落及其产气影响研究:沉积物释放了大量的溶解性磷酸盐和氨氮。氨氮（NH4-N）的最大浓度为10.26mg·L-1,溶解性磷酸盐（PO4-P）的最大释放速率为3.4mg/m2/d;表层沉积物中产甲烷菌多样性指数由0.54提高到0.87,同时产生大量甲烷气体（DO由2mg·L-1降至1mg·L-1）。沉积物中反硝化细菌多样性指数明显增加（DO<1 mg·L-1）。RDA分析结果表明,上覆水指标中,硝氮NO3-N对沉积物中细菌群落的影响最为显著,氨氮NH4-N对沉积物中反硝化菌以及...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水体稳定分层状态下三相结构模式示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文7锰、氢等元素循环中扮演的角色。研究内容包括：（1）研究溶解氧对水源水库沉积物功能微生物群落及其产气影响选取石砭峪水库作为研究对象，采集石砭峪水库上覆水以及沉积物，在实验室设计模拟实验，研究在反应器自然耗氧的过程中，溶解氧变化对沉积物中功能微生物群落结构及其产气的影响。监测泥水界面处上覆水环境指标（DO,ORP,pH）以及水质指标（硝氮NO3-N,氨氮NH4-N,溶解性磷酸盐PO4-P）；监测沉积物理化指标（总氮STN,总磷STP,有机质SOM）；监测收集到的气体的组成成分；利用PCR-DGGE，克隆测序技术研究沉积物微生物群落（细菌，反硝化菌，产甲烷菌）结构及其多样性。（2）研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响选取周村水库作为研究对象，采集周村水库上覆水以及沉积物，在实验室设计实验（控制不同的溶解氧条件），研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响以及细菌群落在驱动氮、硫、铁锰、氢等元素循环中扮演的角色。检测多相界面处上覆水水质指标（硝氮NO3-N,氨氮NH4-N）；利用Miseq高通量测序技术研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响。（3）研究溶解氧对多相界面处表层沉积物中细菌群落结构的影响选取周村水库作为研究对象，采集周村水库上覆水以及沉积物，在实验室设计实验（控制不同的溶解氧条件），利用Miseq高通量测序技术研究溶解氧对多相界面处表层沉积物中细菌群落结构的影响以及细菌群落在驱动硫、氮、氢、铁锰等元素循环中饰演的角色。图1.2技术路线图
西安建筑科技大学硕士学位论文12图2.11#反应器上覆水指标变化对上覆水环境参数与水质参数（氮形态和可溶性正磷酸盐）之间的关系进行了统计分析（表2.2）。溶解氧与氮形态显著相关，突出显示溶解氧与上覆水的营养状态和水质相关（表2.2）。实验结果表明，上覆水中的氨氮（r=-0.615，P<0.01）和可溶性磷酸盐（r=-0.463，P<0.05）与溶解氧呈负相关。上层水中硝酸盐与溶解氧呈正相关（r=0.814，P<0.01）。表2.21#反应器上覆水环境参数与水质参数关系的统计分析DOORPpHNO3-NNH4-NPO4-PDO10.818**0.849**0.814**-0.615**-0.463*ORP10.660**0.888**-0.812**-0.639**pH10.768**-0.601**-0.464*NO3-N1-0.814**-0.638**NH4-N10.899**PO4-P1*p<0.05,**p<0.01近年来，人们对影响湖泊沉积物氮、磷释放的环境因素进行了广泛的研究，包括温度、酸碱度、溶解氧、水文条件和风力干扰[47-48]。Mortimer认为沉积物-水界面的有氧条件阻止磷（P）向上覆水释放，而缺氧条件则支持P向上覆水释放[49]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物原位净化城市河道黑臭水体应用研究[J]. 宗绪成,李广. 水资源开发与管理. 2019(01)
[2]高通量测序技术在环境微生物领域的应用与进展[J]. 艾铄,张丽杰,肖芃颖,张晓凤,邢志林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(09)
[3]我国饮用水源水库微生物多样性研究述评[J]. 赵文,魏杰. 微生物学杂志. 2018(04)
[4]水库底泥中微生物多样性及其与环境因子相关性分析[J]. 朱婷婷,田从魁. 北京大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]太湖不同湖区冬季沉积物细菌群落多样性[J]. 薛银刚,刘菲,江晓栋,耿金菊,滕加泉,谢文理,张皓,陈心一. 中国环境科学. 2018(02)
[6]鄱阳湖细菌群落多样性与水环境相关性分析[J]. 郑国华,黄虹,涂祖新,张莉莉,靳亮,白亚妮,孙然,张志红. 江西农业大学学报. 2017(03)
[7]16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性[J]. 杨浩,张国珍,杨晓妮,武福平,赵炜,张洪伟,张翔. 环境科学. 2017(04)
[8]硝化作用研究的新发现:单步硝化作用与全程氨氧化微生物[J]. 董兴水,王智慧,黄学茹,蒋先军. 应用生态学报. 2017(01)
[9]产甲烷古菌研究进展[J]. 承磊,郑珍珍,王聪,张辉. 微生物学通报. 2016(05)
[10]山仔水库表层沉积物氮负荷与释放研究[J]. 刘怡靖. 亚热带资源与环境学报. 2015(02)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]暴雨径流潜流对峡谷分层型水源水库水质影响与水质原位改善[D]. 马卫星.西安建筑科技大学 2015
[4]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
硕士论文
[1]辽河口沉积物反硝化相关功能基因丰度和多样性分析[D]. 李博超.大连海洋大学 2017
[2]南四湖沉积物—水体界面氮磷迁移转化规律研究[D]. 胡喆.山东建筑大学 2015
[3]水体沉积物中污染物释放及其多相界面过程研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大学 2008
[4]五大湖沉积物磷形态及其磷吸附特征研究[D]. 庞燕.中国环境科学研究院 2004
本文编号：3467750
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水体稳定分层状态下三相结构模式示意图
西安建筑科技大学硕士学位论文7锰、氢等元素循环中扮演的角色。研究内容包括：（1）研究溶解氧对水源水库沉积物功能微生物群落及其产气影响选取石砭峪水库作为研究对象，采集石砭峪水库上覆水以及沉积物，在实验室设计模拟实验，研究在反应器自然耗氧的过程中，溶解氧变化对沉积物中功能微生物群落结构及其产气的影响。监测泥水界面处上覆水环境指标（DO,ORP,pH）以及水质指标（硝氮NO3-N,氨氮NH4-N,溶解性磷酸盐PO4-P）；监测沉积物理化指标（总氮STN,总磷STP,有机质SOM）；监测收集到的气体的组成成分；利用PCR-DGGE，克隆测序技术研究沉积物微生物群落（细菌，反硝化菌，产甲烷菌）结构及其多样性。（2）研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响选取周村水库作为研究对象，采集周村水库上覆水以及沉积物，在实验室设计实验（控制不同的溶解氧条件），研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响以及细菌群落在驱动氮、硫、铁锰、氢等元素循环中扮演的角色。检测多相界面处上覆水水质指标（硝氮NO3-N,氨氮NH4-N）；利用Miseq高通量测序技术研究溶解氧对多相界面处上覆水中细菌群落结构的影响。（3）研究溶解氧对多相界面处表层沉积物中细菌群落结构的影响选取周村水库作为研究对象，采集周村水库上覆水以及沉积物，在实验室设计实验（控制不同的溶解氧条件），利用Miseq高通量测序技术研究溶解氧对多相界面处表层沉积物中细菌群落结构的影响以及细菌群落在驱动硫、氮、氢、铁锰等元素循环中饰演的角色。图1.2技术路线图
西安建筑科技大学硕士学位论文12图2.11#反应器上覆水指标变化对上覆水环境参数与水质参数（氮形态和可溶性正磷酸盐）之间的关系进行了统计分析（表2.2）。溶解氧与氮形态显著相关，突出显示溶解氧与上覆水的营养状态和水质相关（表2.2）。实验结果表明，上覆水中的氨氮（r=-0.615，P<0.01）和可溶性磷酸盐（r=-0.463，P<0.05）与溶解氧呈负相关。上层水中硝酸盐与溶解氧呈正相关（r=0.814，P<0.01）。表2.21#反应器上覆水环境参数与水质参数关系的统计分析DOORPpHNO3-NNH4-NPO4-PDO10.818**0.849**0.814**-0.615**-0.463*ORP10.660**0.888**-0.812**-0.639**pH10.768**-0.601**-0.464*NO3-N1-0.814**-0.638**NH4-N10.899**PO4-P1*p<0.05,**p<0.01近年来，人们对影响湖泊沉积物氮、磷释放的环境因素进行了广泛的研究，包括温度、酸碱度、溶解氧、水文条件和风力干扰[47-48]。Mortimer认为沉积物-水界面的有氧条件阻止磷（P）向上覆水释放，而缺氧条件则支持P向上覆水释放[49]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物原位净化城市河道黑臭水体应用研究[J]. 宗绪成,李广. 水资源开发与管理. 2019(01)
[2]高通量测序技术在环境微生物领域的应用与进展[J]. 艾铄,张丽杰,肖芃颖,张晓凤,邢志林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(09)
[3]我国饮用水源水库微生物多样性研究述评[J]. 赵文,魏杰. 微生物学杂志. 2018(04)
[4]水库底泥中微生物多样性及其与环境因子相关性分析[J]. 朱婷婷,田从魁. 北京大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]太湖不同湖区冬季沉积物细菌群落多样性[J]. 薛银刚,刘菲,江晓栋,耿金菊,滕加泉,谢文理,张皓,陈心一. 中国环境科学. 2018(02)
[6]鄱阳湖细菌群落多样性与水环境相关性分析[J]. 郑国华,黄虹,涂祖新,张莉莉,靳亮,白亚妮,孙然,张志红. 江西农业大学学报. 2017(03)
[7]16S rRNA高通量测序研究集雨窖水中微生物群落结构及多样性[J]. 杨浩,张国珍,杨晓妮,武福平,赵炜,张洪伟,张翔. 环境科学. 2017(04)
[8]硝化作用研究的新发现:单步硝化作用与全程氨氧化微生物[J]. 董兴水,王智慧,黄学茹,蒋先军. 应用生态学报. 2017(01)
[9]产甲烷古菌研究进展[J]. 承磊,郑珍珍,王聪,张辉. 微生物学通报. 2016(05)
[10]山仔水库表层沉积物氮负荷与释放研究[J]. 刘怡靖. 亚热带资源与环境学报. 2015(02)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]暴雨径流潜流对峡谷分层型水源水库水质影响与水质原位改善[D]. 马卫星.西安建筑科技大学 2015
[4]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
硕士论文
[1]辽河口沉积物反硝化相关功能基因丰度和多样性分析[D]. 李博超.大连海洋大学 2017
[2]南四湖沉积物—水体界面氮磷迁移转化规律研究[D]. 胡喆.山东建筑大学 2015
[3]水体沉积物中污染物释放及其多相界面过程研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大学 2008
[4]五大湖沉积物磷形态及其磷吸附特征研究[D]. 庞燕.中国环境科学研究院 2004
本文编号：3467750
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3467750.html
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