氢气/甲烷作为电子供体驱动的硒酸盐和硝酸盐生物还原研究
发布时间：2023-04-19 18:39
自然系统和人为活动均会产生水体硒污染。水体中的硒主要存在形态为六价的硒酸盐(SeO42-)和四价的亚硒酸盐(SeO32-)。这两种硒盐具有极强的水溶性和生理毒性。相反,元素态硒(Se0)不溶于水,可以通过离心或者过滤去除。Se042-的微生物还原是一种简单有效的水体硒污染控制方法,在该生物还原过程中,微生物会利用不同电子供体,将SeO42-还原为SeO32-,并进一步将SeO32-还原为Se0。氢气(H2)和甲烷(CH4)作为水体厌氧生物处理中间产物,价格低廉,近年来被广泛地应用水污染生物修复研究。该过程中,微生物利用H2和CH4为电子供体,氧化态污染物为电子受体,驱动污染物的生物还原。膜生物反应器(Membrane biofilm reactor,MBfR)是一种去除废水中SeO42-的理想工艺,H2或CH4可以通过中空纤维...
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
序言
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 硒酸盐污染
1.1.1 硒元素及其化合物
1.1.2 硒酸盐水体污染来源及现状
1.1.3 硒酸盐污染的危害
1.2 水体硒酸盐污染的治理
1.2.1 水体硒酸盐污染的物理化学治理
1.2.2 硒酸盐污染的微生物治理
1.3 硒酸盐的微生物还原研究进展
1.3.1 硒酸盐与亚硒酸盐还原菌
1.3.2 微生物的硒酸盐还原机理
1.3.3 硒酸盐微生物还原的终产物元素硒
1.3.4 硒酸盐、硝酸盐的复合污染
1.3.5 硒酸盐还原菌的检测
1.4 甲烷和氢气作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.4.1 氢气作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.4.2 甲烷作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.5 本课题的研究意义和技术路线
第二章 氢基质膜生物反应器还原硒酸盐和硝酸盐的研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验装置
2.2.2 模拟废水
2.2.3 反应器启动与运行
2.2.4 化学分析
2.2.5 通量计算
2.2.6 生物膜取样和DNA抽提
2.2.7 焦磷酸测序
2.2.8 扫描电镜观察
2.3 结果与讨论
2.3.1 硒酸盐与硝酸盐还原的相互作用
2.3.2 微生物群落结构
2.3.3 PCoA分析表明微生物群落改变的驱动力
2.4 总结
第三章 甲烷基质膜生物反应器还原硒酸盐和硝酸盐的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 模拟废水
3.2.2 实验装置
3.2.3 反应器启动与运行
3.2.4 化学分析
3.2.5 通量计算
3.2.6 生物膜取样和DNA抽提
3.2.7 Illumina测序
3.2.8 宏基因组预测分析
3.2.9 透射电镜分析
3.2.10 X射线光电子能谱能谱分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 CH4-MBfR还原SeO4
2-和NO3-的性能概要
3.3.2 CH4-MBfR对SeO4
2-的单独还原
3.3.3 CH4-MBfR对SeO4
2-和NO3
-的同步还原
3.3.4 SeO4
2-还原终产物硒纳米颗粒表征
3.3.5 微生物群落结构评估及CH4氧化耦合SeO4
2-还原的机制探讨
3.4 总结
第四章 基于硒酸盐还原酶基因的引物设计及硒酸盐还原菌的定量检测
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 引物设计
4.2.2 SerA与DMSO家族还原酶的比较
4.2.3 H2-MBfR生物膜的qPCR分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 设计引物的灵敏度
4.3.2 系统发育树分析
4.3.3 MBfR生物膜样品的serA、nirS基因荧光定量
4.3.4 nirS与serA引物的比较
4.3.5 serA引物的应用前景
4.3.6 serA引物的不足
4.4 总结
第五章 氢气/甲烷作为电子供体驱动的多种氧化态污染物生物还原研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 氢自养型锑酸盐还原菌群预培养
5.2.2 以氢气、乳酸为电子供体的锑酸盐还原实验
5.2.3 甲烷基质MBfR还原六价铬的实验
5.2.4 甲烷基质MBfR还原溴酸盐的实验
5.2.5 化学分析
5.2.6 生物膜取样和DNA抽提
5.2.7 Illumina测序
5.2.8 扫描电镜观察
5.3 结果与讨论
5.3.1 H2和乳酸做为电子供体驱动的锑酸盐还原比较
5.3.2 锑酸盐还原菌群形态学和EDS分析
5.3.3 锑酸盐还原菌群的微生物群落结构
5.3.4 CH4-MBfR对Cr(Ⅵ)的还原
5.3.5 CH4-MBfR对BrO3
-的还原
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
个人简介
攻读博士学位期间取得的科研成果
一、已发表论文
二、待发表论文
三、获得奖励情况
本文编号：3793999
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
序言
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 硒酸盐污染
1.1.1 硒元素及其化合物
1.1.2 硒酸盐水体污染来源及现状
1.1.3 硒酸盐污染的危害
1.2 水体硒酸盐污染的治理
1.2.1 水体硒酸盐污染的物理化学治理
1.2.2 硒酸盐污染的微生物治理
1.3 硒酸盐的微生物还原研究进展
1.3.1 硒酸盐与亚硒酸盐还原菌
1.3.2 微生物的硒酸盐还原机理
1.3.3 硒酸盐微生物还原的终产物元素硒
1.3.4 硒酸盐、硝酸盐的复合污染
1.3.5 硒酸盐还原菌的检测
1.4 甲烷和氢气作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.4.1 氢气作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.4.2 甲烷作为电子供体驱动的硒酸盐还原
1.5 本课题的研究意义和技术路线
第二章 氢基质膜生物反应器还原硒酸盐和硝酸盐的研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验装置
2.2.2 模拟废水
2.2.3 反应器启动与运行
2.2.4 化学分析
2.2.5 通量计算
2.2.6 生物膜取样和DNA抽提
2.2.7 焦磷酸测序
2.2.8 扫描电镜观察
2.3 结果与讨论
2.3.1 硒酸盐与硝酸盐还原的相互作用
2.3.2 微生物群落结构
2.3.3 PCoA分析表明微生物群落改变的驱动力
2.4 总结
第三章 甲烷基质膜生物反应器还原硒酸盐和硝酸盐的研究
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 模拟废水
3.2.2 实验装置
3.2.3 反应器启动与运行
3.2.4 化学分析
3.2.5 通量计算
3.2.6 生物膜取样和DNA抽提
3.2.7 Illumina测序
3.2.8 宏基因组预测分析
3.2.9 透射电镜分析
3.2.10 X射线光电子能谱能谱分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 CH4-MBfR还原SeO4
2-和NO3-的性能概要
3.3.2 CH4-MBfR对SeO4
2-的单独还原
3.3.3 CH4-MBfR对SeO4
2-和NO3
-的同步还原
3.3.4 SeO4
2-还原终产物硒纳米颗粒表征
3.3.5 微生物群落结构评估及CH4氧化耦合SeO4
2-还原的机制探讨
3.4 总结
第四章 基于硒酸盐还原酶基因的引物设计及硒酸盐还原菌的定量检测
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 引物设计
4.2.2 SerA与DMSO家族还原酶的比较
4.2.3 H2-MBfR生物膜的qPCR分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 设计引物的灵敏度
4.3.2 系统发育树分析
4.3.3 MBfR生物膜样品的serA、nirS基因荧光定量
4.3.4 nirS与serA引物的比较
4.3.5 serA引物的应用前景
4.3.6 serA引物的不足
4.4 总结
第五章 氢气/甲烷作为电子供体驱动的多种氧化态污染物生物还原研究
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 氢自养型锑酸盐还原菌群预培养
5.2.2 以氢气、乳酸为电子供体的锑酸盐还原实验
5.2.3 甲烷基质MBfR还原六价铬的实验
5.2.4 甲烷基质MBfR还原溴酸盐的实验
5.2.5 化学分析
5.2.6 生物膜取样和DNA抽提
5.2.7 Illumina测序
5.2.8 扫描电镜观察
5.3 结果与讨论
5.3.1 H2和乳酸做为电子供体驱动的锑酸盐还原比较
5.3.2 锑酸盐还原菌群形态学和EDS分析
5.3.3 锑酸盐还原菌群的微生物群落结构
5.3.4 CH4-MBfR对Cr(Ⅵ)的还原
5.3.5 CH4-MBfR对BrO3
-的还原
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
个人简介
攻读博士学位期间取得的科研成果
一、已发表论文
二、待发表论文
三、获得奖励情况
本文编号：3793999
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3793999.html
