硫酸盐还原作用下微生物对地下水中萘的降解特性研究
发布时间：2020-12-27 08:05
随着石油能源的开发与利用,石油烃对地下水环境造成的污染日益严重。多环芳烃是一类难降解的石油烃污染物,具有分布广泛,持久性强的特点。由于其致癌、致畸和致突变的“三致效应”,多环芳烃会对人类和其他生物造成强烈的毒害作用,给人类健康和生态环境带来了极大的风险和挑战。微生物修复是一种经济高效、环境友好、绿色可持续的有机污染物处理技术,是修复环境中多环芳烃污染最具潜力的手段。本文以我国沈阳某石油烃污染场地作为研究区域,筛选出能够在低温、厌氧环境中降解萘的微生物群落,利用16S rRNA宏基因组测序对菌属进行鉴定,之后对菌落理化性能进行表征,探究环境因素对其降解能力的影响,并深入探究硫酸盐还原作用下微生物对萘的降解特性和机理。主要实验结论如下:(1)萘降解菌的筛选鉴定及性能表征。微生物群落主要由Acinetobacter和Pseudomonas菌属组成。萘降解菌能够自动调节其细胞表面疏水性和自聚集性以适应萘的毒性,并且具有良好的乳化性。细菌对低浓度萘具有强耐受能力,能够有效促进萘降解。(2)微生物降解萘的影响因素及降解动力学特征。萘降解菌的最适合菌接种浓度为5%;最适生长pH范围为7.0~8.0,...
【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】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第3章萘降解菌的性能及微生物降解萘的影响因素研究21能够以萘为碳源进行生长代谢，但Acinetobacter对萘的耐受性更强，在群落中具有竞争优势，在萘降解过程中占据主要地位。图3.1微生物属水平丰度（a）筛选培养前（b）筛选培养后Fig.3.1Theabundanceofgenus(a)beforeand(b)aftercultivation计算筛选培养前、后Alpha多样性指数以反映微生物群落的丰富度和多样性，结果如表3.2所示。筛选培养前、后Coverage分别为0.96和0.97，证明测序结果具有可靠性。经过筛选培养后，ACE和Chao1值增大，说明物种总数增加，微生物群落的丰富度增加。但是，Shannon值由3.74降低至0.67，Simpson值由0.08升高至0.84，表明筛选培养后微生物群落多样性更小，均匀度更低。这是由于部分微生物对萘的毒性较为敏感，生长代谢受到极大地抑制，无法在萘环境中存活，降低了微生物群落的多样性。这与图3.1的分析相吻合，达到了萘降解菌筛选和富集培养的目的。表3.2筛选培养前、后Alpha多样性指数统计表Table3.2AlphadiversityindexesbeforeandaftercultivationIDOTUnumCoverageACEChao1ShannonSimpsona51920.96206849.4967040.413.740.08b17870.97679207.00194617.750.670.84为了确定细菌群落中微生物之间的进化关系，本文选取了属水平丰度前五十的OTU聚类序列作为代表性序列，运用Muscle软件将其与数据库序列进行多序列比对，并使用最大似然法构建系统发生进化树。如图3.2所示，OTU706与Acinetobacter菌属处于相邻进化分支末端，其他OTUAcinetobacteria序列由此进化而来；OTU540与Pseudomonas菌属处于相邻进化分支末端，其他OTU
第3章萘降解菌的性能及微生物降解萘的影响因素研究22Pseudomonas序列由此进化而来。此外，向上追溯几代发现Pseudomonas菌属由Acinetobacter菌属进化而来，两者具有亲缘关系。这表明在微生物降解萘过程中，细菌群落结构受到影响，Acinetobacter菌属会逐渐向Pseudomonas菌属进化。这也是细菌群落中Acinetobacter菌属占比高于Pseudomonas菌属的原因之一，由此可推测，在萘降解过程中Pseudomonas菌属在微生物群落中相对丰度会逐渐增加。图3.2属水平系统发生进化树环状图Fig.3.2Thephylogeneticgenuscirculartreeinthegenuslevel
【参考文献】：
期刊论文
[1]萘的微生物降解研究进展[J]. 刘小娜,李彪,唐晨,吴夏芫,周俊,贾红华,雍晓雨. 生物加工过程. 2019(06)
[2]地下水中多环芳烃有机污染物的微生物修复研究进展[J]. 徐莹,魏欣,李美. 上海船舶运输科学研究所学报. 2019(02)
[3]多环芳烃降解菌的分离、鉴定及驯化研究[J]. 李荣峰,赵碧川,陈丽君,王爱芳. 安徽农学通报. 2017(18)
[4]浑河水温变化对地下水导热机理的影响研究[J]. 王昭怡,赵磊,王闯. 建筑与预算. 2017(09)
[5]萘降解菌的分离及其联合修复作用的研究进展[J]. 陈思尹,吕卫光,张娟琴,肖明. 环境科学与技术. 2017(07)
[6]一株萘污染降解菌的分离鉴定及在污染土壤中降解效果的研究[J]. 吕勃熠,廉景燕,黄磊,张明月,陆珩,商博东. 职业与健康. 2017(13)
[7]不同电子受体作用下微生物降解多环芳烃研究进展[J]. 侯晓鹏,李春华,叶春,许士洪,郑向勇. 环境工程技术学报. 2016(01)
[8]萘降解菌的筛选及其对多环芳烃的降解[J]. 高闯,张全,王继锋. 化工环保. 2015(01)
[9]江汉平原四湖流域上区地下水中多环芳烃分布特征与源解析[J]. 龚香宜,何炎志,孙云雷. 环境科学学报. 2015(03)
[10]一株萘降解菌的筛选及其降解途径[J]. 王博,刘兆普,隆小华,姚瑶,黄玉玲. 天然产物研究与开发. 2012(12)
博士论文
[1]松花江流域水环境中多环芳烃的源解析方法与应用研究[D]. 陈锋.中国地质大学(北京) 2016
[2]水体多环芳烃类污染物3DEEM光谱数据定量分析方法研究[D]. 杨瑞芳.中国科学技术大学 2016
[3]多环芳烃降解菌的筛选、降解机理及降解性能研究[D]. 马静.大连理工大学 2013
[4]浅层地下水中萘的迁移转化机理及模拟预测研究[D]. 秦雨.吉林大学 2010
[5]两株优势菌对多环芳烃的降解机理研究[D]. 吴蔓莉.西安建筑科技大学 2010
硕士论文
[1]不同类型秸秆厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的效能及机制研究[D]. 唐涛涛.贵州大学 2019
[2]荧蒽在浅层地下水系统中的迁移转化过程及其微生物强化修复研究[D]. 陈煜.吉林大学 2019
[3]苍白杆菌生物膜降解萘的动力学研究[D]. 唐娜.中国地质大学(北京) 2019
[4]白腐真菌对菲、蒽和荧蒽降解性能和机理的研究[D]. 刘俊.安徽大学 2019
[5]莱茵衣藻对两种多环芳烃（PAHs）的降解特性及降解机制的初步研究[D]. 罗均.西南大学 2019
[6]零价铁活化过硫酸钠降解土壤中多环芳烃[D]. 张羽.中国地质大学(北京) 2019
[7]舟山海域PAHs的分布及菲高效降解菌的筛选[D]. 戴娟.浙江海洋大学 2019
[8]甲基-β-环糊精强化微生物降解芘和苯并[a]芘的研究[D]. 李康.沈阳化工大学 2018
[9]降解多环芳烃真菌的筛选及其性能的研究[D]. 田晶.石河子大学 2018
[10]基于高级氧化/纳米零价铁降解多环芳烃的研究[D]. 刘学敏.大连理工大学 2018
本文编号：2941387
【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】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第3章萘降解菌的性能及微生物降解萘的影响因素研究21能够以萘为碳源进行生长代谢，但Acinetobacter对萘的耐受性更强，在群落中具有竞争优势，在萘降解过程中占据主要地位。图3.1微生物属水平丰度（a）筛选培养前（b）筛选培养后Fig.3.1Theabundanceofgenus(a)beforeand(b)aftercultivation计算筛选培养前、后Alpha多样性指数以反映微生物群落的丰富度和多样性，结果如表3.2所示。筛选培养前、后Coverage分别为0.96和0.97，证明测序结果具有可靠性。经过筛选培养后，ACE和Chao1值增大，说明物种总数增加，微生物群落的丰富度增加。但是，Shannon值由3.74降低至0.67，Simpson值由0.08升高至0.84，表明筛选培养后微生物群落多样性更小，均匀度更低。这是由于部分微生物对萘的毒性较为敏感，生长代谢受到极大地抑制，无法在萘环境中存活，降低了微生物群落的多样性。这与图3.1的分析相吻合，达到了萘降解菌筛选和富集培养的目的。表3.2筛选培养前、后Alpha多样性指数统计表Table3.2AlphadiversityindexesbeforeandaftercultivationIDOTUnumCoverageACEChao1ShannonSimpsona51920.96206849.4967040.413.740.08b17870.97679207.00194617.750.670.84为了确定细菌群落中微生物之间的进化关系，本文选取了属水平丰度前五十的OTU聚类序列作为代表性序列，运用Muscle软件将其与数据库序列进行多序列比对，并使用最大似然法构建系统发生进化树。如图3.2所示，OTU706与Acinetobacter菌属处于相邻进化分支末端，其他OTUAcinetobacteria序列由此进化而来；OTU540与Pseudomonas菌属处于相邻进化分支末端，其他OTU
第3章萘降解菌的性能及微生物降解萘的影响因素研究22Pseudomonas序列由此进化而来。此外，向上追溯几代发现Pseudomonas菌属由Acinetobacter菌属进化而来，两者具有亲缘关系。这表明在微生物降解萘过程中，细菌群落结构受到影响，Acinetobacter菌属会逐渐向Pseudomonas菌属进化。这也是细菌群落中Acinetobacter菌属占比高于Pseudomonas菌属的原因之一，由此可推测，在萘降解过程中Pseudomonas菌属在微生物群落中相对丰度会逐渐增加。图3.2属水平系统发生进化树环状图Fig.3.2Thephylogeneticgenuscirculartreeinthegenuslevel
【参考文献】：
期刊论文
[1]萘的微生物降解研究进展[J]. 刘小娜,李彪,唐晨,吴夏芫,周俊,贾红华,雍晓雨. 生物加工过程. 2019(06)
[2]地下水中多环芳烃有机污染物的微生物修复研究进展[J]. 徐莹,魏欣,李美. 上海船舶运输科学研究所学报. 2019(02)
[3]多环芳烃降解菌的分离、鉴定及驯化研究[J]. 李荣峰,赵碧川,陈丽君,王爱芳. 安徽农学通报. 2017(18)
[4]浑河水温变化对地下水导热机理的影响研究[J]. 王昭怡,赵磊,王闯. 建筑与预算. 2017(09)
[5]萘降解菌的分离及其联合修复作用的研究进展[J]. 陈思尹,吕卫光,张娟琴,肖明. 环境科学与技术. 2017(07)
[6]一株萘污染降解菌的分离鉴定及在污染土壤中降解效果的研究[J]. 吕勃熠,廉景燕,黄磊,张明月,陆珩,商博东. 职业与健康. 2017(13)
[7]不同电子受体作用下微生物降解多环芳烃研究进展[J]. 侯晓鹏,李春华,叶春,许士洪,郑向勇. 环境工程技术学报. 2016(01)
[8]萘降解菌的筛选及其对多环芳烃的降解[J]. 高闯,张全,王继锋. 化工环保. 2015(01)
[9]江汉平原四湖流域上区地下水中多环芳烃分布特征与源解析[J]. 龚香宜,何炎志,孙云雷. 环境科学学报. 2015(03)
[10]一株萘降解菌的筛选及其降解途径[J]. 王博,刘兆普,隆小华,姚瑶,黄玉玲. 天然产物研究与开发. 2012(12)
博士论文
[1]松花江流域水环境中多环芳烃的源解析方法与应用研究[D]. 陈锋.中国地质大学(北京) 2016
[2]水体多环芳烃类污染物3DEEM光谱数据定量分析方法研究[D]. 杨瑞芳.中国科学技术大学 2016
[3]多环芳烃降解菌的筛选、降解机理及降解性能研究[D]. 马静.大连理工大学 2013
[4]浅层地下水中萘的迁移转化机理及模拟预测研究[D]. 秦雨.吉林大学 2010
[5]两株优势菌对多环芳烃的降解机理研究[D]. 吴蔓莉.西安建筑科技大学 2010
硕士论文
[1]不同类型秸秆厌氧共代谢降解污泥中多环芳烃的效能及机制研究[D]. 唐涛涛.贵州大学 2019
[2]荧蒽在浅层地下水系统中的迁移转化过程及其微生物强化修复研究[D]. 陈煜.吉林大学 2019
[3]苍白杆菌生物膜降解萘的动力学研究[D]. 唐娜.中国地质大学(北京) 2019
[4]白腐真菌对菲、蒽和荧蒽降解性能和机理的研究[D]. 刘俊.安徽大学 2019
[5]莱茵衣藻对两种多环芳烃（PAHs）的降解特性及降解机制的初步研究[D]. 罗均.西南大学 2019
[6]零价铁活化过硫酸钠降解土壤中多环芳烃[D]. 张羽.中国地质大学(北京) 2019
[7]舟山海域PAHs的分布及菲高效降解菌的筛选[D]. 戴娟.浙江海洋大学 2019
[8]甲基-β-环糊精强化微生物降解芘和苯并[a]芘的研究[D]. 李康.沈阳化工大学 2018
[9]降解多环芳烃真菌的筛选及其性能的研究[D]. 田晶.石河子大学 2018
[10]基于高级氧化/纳米零价铁降解多环芳烃的研究[D]. 刘学敏.大连理工大学 2018
本文编号：2941387
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