原位生物修复硝基苯污染地下水微生物群落结构及修复效能
发布时间：2021-12-21 20:14
硝基苯是一种普遍的、高毒性的、地下水中常见的环境有机污染物，已被许多国家列为环境优先控制污染物。硝基苯进入地下水后，可对生态环境造成危害，破坏地下水资源，并通过饮用水或食物链进入人体，造成多种疾病，因此硝基苯污染地下水亟待有效修复。在众多的地下水修复技术中，原位生物修复技术被认为是最具有发展潜力的绿色地下水修复技术。众所周知，硝基苯在好氧环境下或厌氧环境下均可被相应的功能微生物降解。因此，本研究结合实际硝基苯污染地下水的场地特征及微生物群落特点，室内模拟研究了强化自然生物修复和强化人工生物原位修复硝基苯污染地下水效果，并利用变性梯度凝胶电泳（PolymeraseChain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, PCR-DGGE）技术和实时荧光定量PCR（Real Time-Fluorescence Quantitative–PCR, RT-FQ-PCR）技术研究了地下水微生物群落结构与功能。首先，采样分析了实际硝基苯污染地下水微生物群落特性和地下水水化学因子，并用典范对应分析（Canonical Correspondence...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 地下水水资源概况
1.2 地下水污染现状
1.3 地下水污染修复现状
1.3.1 地下水异位修复
1.3.2 地下水原位修复
1.4 硝基苯特性及污染地下水现状
1.4.1 硝基苯理化及毒理特性
1.4.2 硝基苯污染地下水现状
1.5 硝基苯污染地下水修复现状
1.5.1 抽出处理
1.5.2 原位可渗透反应墙修复
1.5.3 原位反应带修复
1.5.4 原位生物修复
1.6 原位生物修复地下水现存问题
1.7 分子生物学在环境生物领域的应用
1.7.1 DGGE 技术
1.7.2 FQ-RT-PCR 技术
1.8 研究目的和意义
1.8.1 研究目的
1.8.2 研究意义
1.9 研究内容、方法与技术路线
1.9.1 研究内容
1.9.2 研究方法
1.9.3 技术路线
第二章 硝基苯污染地下水微生物群落特性及与环境因子关系
2.1 研究区概况
2.2 实验材料与方法
2.2.1 主要实验试剂/试剂盒
2.2.2 主要实验仪器
2.2.3 实验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 地下水中可培养微生物分析
2.3.2 总 DNA 提取及 PCR 结果与分析
2.3.3 DGGE 谱图及聚类分析
2.3.4 微生物群落结构变化分析
2.3.5 优势微生物测序鉴定及系统发育树的建立
2.3.6 nbzA 基因相对丰度变化分析
2.3.7 微生物群落结构组成与环境因子对应分析
2.3.8 可培养微生物丰度与环境因子回归分析
2.3.9 功能基因丰度与环境因子回归分析
2.4 小结
第三章 强化自然生物修复硝基苯污染地下水室内模拟研究
3.1 实验方法
3.1.1 主要实验试剂/试剂盒
3.1.2 主要实验仪器
3.1.3 激活剂的初步选择
3.1.4 室内模拟强化自然生物修复硝基苯污染地下水
3.1.5 测试项目及测试方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 激活剂的选择
3.2.2 强化自然生物修复模拟硝基苯污染地下水效果
3.2.3 强化自然生物修复对微生物脱氢酶活性及生物密度的影响
3.2.4 强化自然生物修复对地下水微生物群落结构的影响
3.2.5 强化自然生物修复后地下水微生物 nbzA 基因相对丰度分析
3.3 小结
第四章 硝基苯降解菌筛选鉴定、降解特性及 nbzA 基因表达研究
4.1 实验方法
4.1.1 实验试剂及设备
4.1.2 菌源及筛选方法
4.1.3 菌种的鉴定
4.1.4 菌种降解硝基苯途径研究
4.1.5 菌种降解特性实验方法
4.1.6 环境因素对 nbzA 基因表达量的影响
4.1.7 测试项目与分析方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 菌种的筛选与鉴定
4.2.2 ZG 菌降解硝基苯途径研究
4.2.3 温度对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.4 pH 对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.5 Fe2+对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.6 Mn2+对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.7 实际地下水化学条件对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.8 底物浓度对降解效果的影响
4.2.9 菌种降解硝基苯动力学研究
4.3 小结
第五章 强化人工生物原位修复硝基苯污染地下水室内模拟研究
5.1 实验方法
5.1.1 模拟地下水系统装置
5.1.2 装置系统调试与运行
5.1.3 地下水中微生物量监测方法
5.1.4 PCR-DGGE 实验方法
5.1.5 RT-FQ-PCR 定量 nbzA 基因丰度方法
5.1.6 RT-FQ-PCR 定量 nbzA 基因相对表达量
5.1.7 测试项目及分析方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 强化人工生物修复硝基苯污染地下水效果
5.2.2 强化人工生物修复地下水溶解氧分布研究
5.2.3 投加 ZG 菌在地下水中的迁移转化规律
5.2.4 强化人工生物修复地下水微生物脱氢酶活性研究
5.2.5 强化人工生物修复地下水微生物群落结构研究
5.2.6 强化人工生物修复地下水微生物 nbzA 基因相对丰度分析
5.2.7 强化人工生物修复地下水微生物 nbzA 基因相对表达量分析
5.3 小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
攻读博士期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]实时荧光定量PCR技术研究进展及应用[J]. 刘长海. 中国实用医药. 2011(31)
[2]pH、盐度对微生物还原硫酸盐的影响研究[J]. 吴文菲,刘波,李红军,李松,陈泽智. 环境工程学报. 2011(11)
[3]DGGE技术在废水生物脱氮系统中的应用研究进展[J]. 柳栋升,王海燕,杨慧芬,周岳溪,葛建团. 安徽农业科学. 2011(19)
[4]Coupling of zero valent iron and biobarriers for remediation of trichloroethylene in groundwater[J]. Mullika Teerakun,Alissara Reungsang,Chih-Hsiang Liao. Journal of Environmental Sciences. 2011(04)
[5]三价砷氧化细菌Acidovorax sp.GW2中As（Ⅲ）氧化酶基因和调控序列的克隆鉴定[J]. 赵凯,黄银燕,王倩,王革娇. 华中农业大学学报. 2011(01)
[6]石油污染场地地下水污染健康风险评估[J]. 张加双,杨悦锁,杜新强,范伟. 安徽农业科学. 2010(36)
[7]多重PCR快速检测食品中的单核细胞增生性李斯特菌[J]. 刘海泉,赵强,孙晓红,吴启华,潘迎捷,赵勇. 中国农业科学. 2010(23)
[8]实时荧光定量PCR定量方法研究进展[J]. 廉红霞,高腾云,傅彤,孙宇,李改英. 江西农业学报. 2010(10)
[9]空肠弯曲杆菌及其致病机制研究进展[J]. 倪宏波,刘思国. 中国人兽共患病学报. 2010(10)
[10]实时荧光定量PCR技术研究进展及其应用[J]. 陈旭,齐凤坤,康立功,李景富. 东北农业大学学报. 2010(08)
博士论文
[1]组合型化学与生物反应带修复硝基苯、苯胺复合污染地下水研究[D]. 王显胜.吉林大学 2011
[2]Fe0-PRB修复地下水中铬铅复合污染的研究[D]. 李雅.西北农林科技大学 2011
[3]地下水中挥发性有机污染物的原位气相生物修复新型技术研究[D]. 赵康.华东理工大学 2011
[4]地下水中BTEX的迁移规律及其原位生物修复技术研究[D]. 刘秀丽.天津大学 2010
硕士论文
[1]渗透反应格栅技术去除地下水氨氮模拟实验[D]. 罗智锋.中国地质大学（北京） 2011
[2]地下水石油烃生物降解特性及室内模拟修复效果研究[D]. 邓海静.吉林大学 2011
[3]改性壳聚糖吸附地下水中重金属的试验研究[D]. 徐慧.上海交通大学 2011
[4]硝酸盐污染地下水微生物原位修复模拟研究[D]. 王晓丽.合肥工业大学 2010
本文编号：3545105
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 地下水水资源概况
1.2 地下水污染现状
1.3 地下水污染修复现状
1.3.1 地下水异位修复
1.3.2 地下水原位修复
1.4 硝基苯特性及污染地下水现状
1.4.1 硝基苯理化及毒理特性
1.4.2 硝基苯污染地下水现状
1.5 硝基苯污染地下水修复现状
1.5.1 抽出处理
1.5.2 原位可渗透反应墙修复
1.5.3 原位反应带修复
1.5.4 原位生物修复
1.6 原位生物修复地下水现存问题
1.7 分子生物学在环境生物领域的应用
1.7.1 DGGE 技术
1.7.2 FQ-RT-PCR 技术
1.8 研究目的和意义
1.8.1 研究目的
1.8.2 研究意义
1.9 研究内容、方法与技术路线
1.9.1 研究内容
1.9.2 研究方法
1.9.3 技术路线
第二章 硝基苯污染地下水微生物群落特性及与环境因子关系
2.1 研究区概况
2.2 实验材料与方法
2.2.1 主要实验试剂/试剂盒
2.2.2 主要实验仪器
2.2.3 实验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 地下水中可培养微生物分析
2.3.2 总 DNA 提取及 PCR 结果与分析
2.3.3 DGGE 谱图及聚类分析
2.3.4 微生物群落结构变化分析
2.3.5 优势微生物测序鉴定及系统发育树的建立
2.3.6 nbzA 基因相对丰度变化分析
2.3.7 微生物群落结构组成与环境因子对应分析
2.3.8 可培养微生物丰度与环境因子回归分析
2.3.9 功能基因丰度与环境因子回归分析
2.4 小结
第三章 强化自然生物修复硝基苯污染地下水室内模拟研究
3.1 实验方法
3.1.1 主要实验试剂/试剂盒
3.1.2 主要实验仪器
3.1.3 激活剂的初步选择
3.1.4 室内模拟强化自然生物修复硝基苯污染地下水
3.1.5 测试项目及测试方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 激活剂的选择
3.2.2 强化自然生物修复模拟硝基苯污染地下水效果
3.2.3 强化自然生物修复对微生物脱氢酶活性及生物密度的影响
3.2.4 强化自然生物修复对地下水微生物群落结构的影响
3.2.5 强化自然生物修复后地下水微生物 nbzA 基因相对丰度分析
3.3 小结
第四章 硝基苯降解菌筛选鉴定、降解特性及 nbzA 基因表达研究
4.1 实验方法
4.1.1 实验试剂及设备
4.1.2 菌源及筛选方法
4.1.3 菌种的鉴定
4.1.4 菌种降解硝基苯途径研究
4.1.5 菌种降解特性实验方法
4.1.6 环境因素对 nbzA 基因表达量的影响
4.1.7 测试项目与分析方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 菌种的筛选与鉴定
4.2.2 ZG 菌降解硝基苯途径研究
4.2.3 温度对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.4 pH 对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.5 Fe2+对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.6 Mn2+对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.7 实际地下水化学条件对菌种降解硝基苯效果及 nbzA 表达量的影响
4.2.8 底物浓度对降解效果的影响
4.2.9 菌种降解硝基苯动力学研究
4.3 小结
第五章 强化人工生物原位修复硝基苯污染地下水室内模拟研究
5.1 实验方法
5.1.1 模拟地下水系统装置
5.1.2 装置系统调试与运行
5.1.3 地下水中微生物量监测方法
5.1.4 PCR-DGGE 实验方法
5.1.5 RT-FQ-PCR 定量 nbzA 基因丰度方法
5.1.6 RT-FQ-PCR 定量 nbzA 基因相对表达量
5.1.7 测试项目及分析方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 强化人工生物修复硝基苯污染地下水效果
5.2.2 强化人工生物修复地下水溶解氧分布研究
5.2.3 投加 ZG 菌在地下水中的迁移转化规律
5.2.4 强化人工生物修复地下水微生物脱氢酶活性研究
5.2.5 强化人工生物修复地下水微生物群落结构研究
5.2.6 强化人工生物修复地下水微生物 nbzA 基因相对丰度分析
5.2.7 强化人工生物修复地下水微生物 nbzA 基因相对表达量分析
5.3 小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
攻读博士期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]实时荧光定量PCR技术研究进展及应用[J]. 刘长海. 中国实用医药. 2011(31)
[2]pH、盐度对微生物还原硫酸盐的影响研究[J]. 吴文菲,刘波,李红军,李松,陈泽智. 环境工程学报. 2011(11)
[3]DGGE技术在废水生物脱氮系统中的应用研究进展[J]. 柳栋升,王海燕,杨慧芬,周岳溪,葛建团. 安徽农业科学. 2011(19)
[4]Coupling of zero valent iron and biobarriers for remediation of trichloroethylene in groundwater[J]. Mullika Teerakun,Alissara Reungsang,Chih-Hsiang Liao. Journal of Environmental Sciences. 2011(04)
[5]三价砷氧化细菌Acidovorax sp.GW2中As（Ⅲ）氧化酶基因和调控序列的克隆鉴定[J]. 赵凯,黄银燕,王倩,王革娇. 华中农业大学学报. 2011(01)
[6]石油污染场地地下水污染健康风险评估[J]. 张加双,杨悦锁,杜新强,范伟. 安徽农业科学. 2010(36)
[7]多重PCR快速检测食品中的单核细胞增生性李斯特菌[J]. 刘海泉,赵强,孙晓红,吴启华,潘迎捷,赵勇. 中国农业科学. 2010(23)
[8]实时荧光定量PCR定量方法研究进展[J]. 廉红霞,高腾云,傅彤,孙宇,李改英. 江西农业学报. 2010(10)
[9]空肠弯曲杆菌及其致病机制研究进展[J]. 倪宏波,刘思国. 中国人兽共患病学报. 2010(10)
[10]实时荧光定量PCR技术研究进展及其应用[J]. 陈旭,齐凤坤,康立功,李景富. 东北农业大学学报. 2010(08)
博士论文
[1]组合型化学与生物反应带修复硝基苯、苯胺复合污染地下水研究[D]. 王显胜.吉林大学 2011
[2]Fe0-PRB修复地下水中铬铅复合污染的研究[D]. 李雅.西北农林科技大学 2011
[3]地下水中挥发性有机污染物的原位气相生物修复新型技术研究[D]. 赵康.华东理工大学 2011
[4]地下水中BTEX的迁移规律及其原位生物修复技术研究[D]. 刘秀丽.天津大学 2010
硕士论文
[1]渗透反应格栅技术去除地下水氨氮模拟实验[D]. 罗智锋.中国地质大学（北京） 2011
[2]地下水石油烃生物降解特性及室内模拟修复效果研究[D]. 邓海静.吉林大学 2011
[3]改性壳聚糖吸附地下水中重金属的试验研究[D]. 徐慧.上海交通大学 2011
[4]硝酸盐污染地下水微生物原位修复模拟研究[D]. 王晓丽.合肥工业大学 2010
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