降解有机质芽胞杆菌的筛选及其净化模拟污染水体的特性

发布时间：2017-07-25 17:22

  本文关键词：降解有机质芽胞杆菌的筛选及其净化模拟污染水体的特性

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【摘要】：有机质积累是引起养殖水体自身污染和生态失衡的重要原因,其中泥-水界面等环境的高有机负荷问题尤为严重。有效的降解有机质,平衡养殖环境的微生态,是解决养殖水体自身污染问题的关键之一。众多益生微生物可有效降解去除养殖水体有机质等污染物,其中芽胞杆菌是一类酶系丰富、环境适应性强并具有生防功能的降解微生物,其可以有效降解有机质并转化吸收氨氮等无机污染物,已广泛应用于污染养殖水体的修复。本文主要在以下几方面开展工作:1.筛选针对性强、生长代谢快的微生态制剂菌株资源一直是相关研究热点。目前,由养殖水体已筛选到大量土著益生菌,但是水体内的微生物由于长期适应缺氧等恶劣环境而导致其生长代谢较慢,难以满足实际需要。本文通过对虾饵料浸出液反复驯化,以酪素平板、淀粉平板和对虾饵料平板筛选出三株可针对性降解养殖环境高蛋白有机质的枯草芽胞杆菌(ZY1-9、ZY2-6和ZY3-4);并检测了三株菌的异养硝化-好氧反硝化性能,结果表明菌株ZY2-6的脱氮能力最佳,其分别以100 mg/L初始浓度的氨氮、亚硝氮和硝氮为唯一氮源生长过程中,20h氨氮去除率达到100%,76h亚硝态氮去除率达到38.35%,72h硝态氮去除率达到51.50%。2.科学、合理的评价菌株的降解性能是其实际应用于养殖环境修复的前提。已有研究大多以葡萄糖等易于降解的小分子有机物来模拟污染养殖水体或者在低有机负荷体系中评测菌株的降解能力,这与实际养殖环境具有较大差距。此外,环境因素交互作用及补充碳源对微生物净化高有机负荷养殖环境的影响鲜有报道。因此,本文在以对虾饵料浸出液模拟高有机负荷养殖环境的体系中,探究了环境温度、盐度及pH对菌株ZY2-6净化水体的影响,结果表明在环境pH为5.5~8.5、盐度为0%~3.5%、温度为16℃~46℃的范围内,ZY2-6对有机质和无机氮均有良好的降解能力;探究了可溶淀粉(SS)、红糖(BS)、蔗糖(S)和甘蔗渣粉(B)四种碳源在0.05%、0.15%、0.25%的不同添加水平下对ZY2-6净化水体的影响,结果表明外加碳源有利于稳定菌体生长,促进水体净化,其中红糖添加水平为0.15%时,化学需氧量(COD)和总氮(TN)的48h去除率分别为55.74%和29.40%;探究了微生物净化污染养殖水体过程中主要参与因素与主要污染物去除的对应关系,结果表明蛋白去除主要受作用时间的影响,COD去除主要受微生物浓度影响,TN去除主要受氨氮积累量影响,生物量主要受饵料残留量影响。3.无论是实验室模拟养殖水体净化还是野外养殖环境修复研究,对于微生物等修复物质净化养殖水体的效用,往往以无机氮、磷酸盐、溶氧等少方面指标来评价,对于其整体生态效应的认识不够深入,且关于微生物修复泥-水界面这类高有机负荷养殖环境的研究亦是匮乏。本文取对虾养殖池塘废水和沉积物,构建室内模拟污染养殖环境,系统探究了芽胞杆菌、增氧剂、生石灰、硫酸铜、红糖、甘蔗渣、沸石粉等修复物质的生态效应,检测上覆水和沉积物的41项指标,使用因子分析等多元统计分析方法,解析养殖水体的生态特性和修复物质的生态效应。提取出一个累计方差贡献率为90.188%的由沉积物有机负荷因子、水体富营养化因子和水体有机负荷因子组成的养殖环境生态模型。比较分析表明,生石灰、红糖、芽胞杆菌可以降低水体总体污染程度,生石灰、芽胞杆菌可以抑制上覆水污染进程,甘蔗渣、红糖、芽胞杆菌可以抑制沉积物的污染进程。综上所述,本文选育到一株可针对性降解养殖水体高蛋白有机质、可通过异养硝化-好氧反硝化作用脱氮且生长代谢较快的枯草芽胞杆菌ZY2-6,探究了环境因子及补加碳源对菌株ZY2-6净化高有机负荷养殖水体的影响,初步解析了微生物修复污染养殖水体过程中主要参与因素与主要污染物去除的对应关系,比较分析了降解微生物等修复物对养殖环境产生的整体生态效应,建立了养殖环境的多维度生态模型。因此,本文为筛选针对性强的高效微生态制剂菌株提供了借鉴,加深了人们对降解微生物净化污染养殖水体过程的认识,为针对性的改善养殖水体生态环境提供了科学依据,丰富了修复污染养殖环境的研究方法。
【关键词】：养殖环境 有机质 芽胞杆菌 生态模型
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X52
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 我国水产养殖现状及其自身污染问题10-13
• 1.1.1 我国水产养殖的现状10
• 1.1.2 水产养殖的自身污染问题10-12
• 1.1.3 污染养殖水体的修复方法12-13
• 1.2 养殖水体修复方面降解微生物的研究进展13-18
• 1.2.1 降解微生物的种类13-14
• 1.2.2 降解微生物在养殖水体中的作用机制14-15
• 1.2.3 降解微生物在水产养殖中的应用进展15-18
• 1.3 营养平衡对污染养殖水体修复的影响18
• 1.4 课题来源、研究思路及主要研究内容18-20
• 第2章 降解有机质芽胞杆菌的筛选、鉴定及其脱氮性能20-38
• 2.1 材料与方法21-23
• 2.1.1 材料21
• 2.1.2 方法21-23
• 2.2 结果与分析23-36
• 2.2.1 菌株选育23-26
• 2.2.2 菌株鉴定26-28
• 2.2.3 菌株异养硝化-好氧反硝化作用检测28-36
• 2.3 讨论36-38
• 第3章 环境因子对降解微生物净化污染养殖环境的影响38-46
• 3.1 材料与方法38-40
• 3.1.1 材料38-39
• 3.1.2 方法39-40
• 3.2 结果与分析40-45
• 3.2.1 初始pH对菌株ZY2-6 降解模拟污染养殖水体的影响40-41
• 3.2.2 初始盐度对菌株ZY2-6 降解模拟污染养殖水体的影响41-43
• 3.2.3 温度对菌株ZY2-6 降解模拟污染养殖水体的影响43-45
• 3.3 讨论45-46
• 第4章 主要因素影响养殖环境污染物降解的对应关系46-58
• 4.1 材料与方法47-48
• 4.1.1 材料47
• 4.1.2 方法47-48
• 4.2 结果与分析48-56
• 4.2.1 数据统计48-49
• 4.2.2 数据分析49-56
• 4.3 讨论56-58
• 第5章 补加碳源对降解微生物净化污染养殖水体的影响58-68
• 5.1 材料与方法59-60
• 5.1.1 材料59
• 5.1.2 方法59-60
• 5.2 结果与分析60-66
• 5.2.1 添加可溶性淀粉、红糖和蔗糖对菌株ZY2-6 净化模拟养殖水体的影响60-63
• 5.2.2 补加缓释碳源甘蔗渣粉对菌株ZY2-6 净化模拟养殖水体的影响63-64
• 5.2.3 定时流加红糖对菌株ZY2-6 净化模拟养殖水体的影响64-66
• 5.3 讨论66-68
• 第6章 基于多元统计分析的七种环境修复物质生态效应的室内比较研究68-90
• 6.1 材料与方法69-71
• 6.1.1 样品采集与处理69
• 6.1.2 实验装置及处理69-70
• 6.1.3 数据测量70-71
• 6.1.4 数据分析71
• 6.2 结果与分析71-88
• 6.2.1 修复剂的总体生态效应71-84
• 6.2.2 修复剂的时间生态效应84-88
• 6.3 讨论88-90
• 第7章 结论和展望90-92
• 7.1 结论90-91
• 7.2 展望91-92
• 参考文献92-100
• 致谢100-102
• 附录102-118
• 附录A 三株芽胞杆菌的 16S rRNA基因序列102-105
• 附录B 七种修复物质室内比较实验的测量数据105-118
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果118

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