河口湿地高效降解菌生物炭球固定化技术及作用效果研究

发布时间：2017-06-27 14:05

  本文关键词：河口湿地高效降解菌生物炭球固定化技术及作用效果研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辽河口湿地作为我国重要的工业区、经济区和生态区,具有不可替代的作用。近些年人类活动,使得辽河口湿地受到严重的氨氮和石油烃污染。为了修复污染的湿地环境,使辽河口湿地水体的氨氮和石油烃含量降低,本研究以一种复合多孔吸附材料为载体—生物炭球,固定化氨氧化细菌和高效石油烃降解菌作为研究内容,深入探讨了复合载体的制备方法和条件优化；耐盐耐冷高效降解菌的降解效果及固定化高效降解菌对湿地水环境修复的贡献等。本文旨在制备出一种适合湿地环境修复的环境友好型材料和一种修复湿地水环境的方法,以期为辽河口水体修复提供技术支撑。通过研究得到如下几个主要结论：(1)通过正交试验确定最佳生物炭球制备配方为：生物炭投加比例为15%、Na2Si03投加比例为3%和NaHCO3投加比例为3%：最佳生物炭球制备条件为：制备温度400℃,升温速率2O℃/min,保温时间2 h。(2)从辽河口湿地表层沉积物中分离、驯化出2株耐盐耐冷氨氧化细菌HXN-1和HXN-2,根据生理生化特征和16S rDNA测序初步鉴定为Ochrobactrumsp.和Aquamicrobium sp. o其在盐度为10‰时,氨氧化效率均高于80%；在温度为15℃的条件下仍保持较高的氨氧化效率,分别为64.29%和53.48%。(3)通过固定化氨氧化细菌发现：游离菌株对NH4+-N的降解效率高于两种固定化凝胶颗粒,游离菌液(JY)受温度的影响明显大于固定化后的凝胶颗粒,在低温条件下海藻酸钠(SA)作为固定化载体表现出比海藻酸钠和聚乙烯醇混合(SA+PVA)作为包埋材料更好的去除率,而高温则相反。盐度对三种不同方式的影响大小分别为：SA SA +PVAJY,而去除效果却大体呈现JY SA SA +PVA,盐度对氨氧化细菌的影响比温度大。(4)通过固定化石油烃降解菌发现：固定化技术提高了石油烃降解菌的降解效率,当降解时间为15d时,SA、SA+PVA固定化凝胶颗粒和自由菌液对石油烃的降解效果与之对应的自然降解的2.48、2.30和2.87倍,SA+PVA固定化方式优于SA固定化方式。固定化提高了菌株抗低温和抗高盐特性。(5)通过对高效降解菌生物炭球固定化技术研究发现：生物炭球固定化降解效果优于自由菌的作用效果,SA+PVA包埋法作用效果最差,虽然HXN-2生物炭球作用效果较HXN-1好,但生物炭球固定化对HXN-1作用效果的改善优于HXN-2。在生物炭球固定化石油烃降解菌研究中发现：固定化技术改善了石油烃降解菌的修复过程,而长时间的修复效果与自由菌株差距较小。
【关键词】：辽河口湿地 耐盐耐冷 高效降解菌 生物炭球 固定化技术
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52;X172
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 文献综述12-33
• 1.1 辽河口湿地概况12-13
• 1.2 湿地水环境修复研究进展13-16
• 1.2.1 湿地水环境物理修复方法13-14
• 1.2.2 湿地水环境化学修复方法14-15
• 1.2.3 湿地水环境生物修复方法15-16
• 1.3 氨氮和石油烃的去除和耐极端环境高效降解菌的研究进展16-23
• 1.3.1 水环境中氨氮去除的研究进展16-18
• 1.3.2 水环境中石油降解的研究进展18-19
• 1.3.3 耐性硝化细菌和石油烃降解菌研究进展19-23
• 1.4 固定化高效降解菌研究现状23-30
• 1.4.1 高效降解菌固定化方法25-28
• 1.4.2 高效降解菌固定化载体28
• 1.4.3 高效降解菌固定化包埋材料28-30
• 1.5 主要研究内容和研究意义30-33
• 1.5.1 研究目的和意义30-31
• 1.5.2 主要研究内容31
• 1.5.3 拟解决的关键技术31-32
• 1.5.4 技术路线32-33
• 2 生物炭球的制备与吸附性能研究33-55
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验材料与仪器34
• 2.3 实验方法34-39
• 2.3.1 生物炭球的制备流程34
• 2.3.2 生物炭球的制备方法34-35
• 2.3.3 生物炭及生物炭球的结构表征35
• 2.3.4 生物炭球的制备条件优化35-36
• 2.3.5 影响生物炭球吸附特性的因素研究36-38
• 2.3.6 生物炭球对氨氮的吸附机理研究38-39
• 2.3.7 氨氮的测定方法39
• 2.4 结果与讨论39-54
• 2.4.1 生物炭球的结构表征39-40
• 2.4.2 生物炭球制备条件正交试验结果分析40-43
• 2.4.3 影响生物炭球吸附性能的因素研究43-50
• 2.4.4 生物炭球对氨氮的吸附机理研究50-54
• 2.5 结论54-55
• 3 耐盐耐冷高效降解菌的筛选、鉴定及降解效率研究55-82
• 3.1 引言55-56
• 3.2 实验材料与仪器56-57
• 3.2.1 实验试剂与实验仪器56
• 3.2.2 高效降解菌培养基56-57
• 3.3 实验方法57-66
• 3.3.1 采样点的布设与样品的采集57
• 3.3.2 土壤理化性质和石油烃的测定方法57-59
• 3.3.3 耐盐耐冷氨氧化细菌的筛选、分离和驯化59
• 3.3.4 耐盐耐冷石油烃降解菌的筛选、分离和驯化59-60
• 3.3.5 耐盐耐冷氨氧化细菌的降解效果研究60-61
• 3.3.6 耐盐耐冷石油烃降解菌的降解特性研究61-62
• 3.3.7 耐盐耐冷高效降解菌的鉴定62-66
• 3.4 结果与讨论66-80
• 3.4.1 土壤的理化性质66
• 3.4.2 耐盐耐冷氨氧化细菌的筛选结果66-68
• 3.4.3 耐盐耐冷氨氧化细菌的降解特性研究68-76
• 3.4.4 耐盐耐冷石油烃降解菌的筛选结果76
• 3.4.5 耐盐耐冷石油烃降解菌的降解特性研究76-78
• 3.4.6 高效降解菌的生理生化反应和16S rDNA基因的序列和系统发育分析78-80
• 3.5 结论80-82
• 4. 高效降解菌生物炭球固定化技术研究82-94
• 4.1 引言82
• 4.2 实验材料与仪器82
• 4.3 实验方法82-86
• 4.3.1 高效降解菌的固定化的制备82-84
• 4.3.2 固定化氨氧化细菌的作用效果及特性研究84
• 4.3.3 生物炭球固定化技术的作用效果研究84-85
• 4.3.4 固定化石油烃降解菌的作用效果及特性研究85-86
• 4.4 结果与讨论86-92
• 4.4.1 固定化氨氧化细菌的作用效果研究86-87
• 4.4.2 温盐对固定化氨氧化细菌的作用影响研究87-89
• 4.4.3 固定化石油烃降解菌的作用效果研究89-90
• 4.4.4 温盐对固定化石油烃降解菌的作用效果研究90-91
• 4.4.5 生物炭球固定化技术的作用效果研究91-92
• 4.5 结论92-94
• 5 结论与展望94-96
• 5.1 主要结论94
• 5.2 创新点94-95
• 5.3 论文不足之处95
• 5.4 进一步研究方向95-96
• 参考文献96-104
• 附录1. 石油烃降解菌降解正构烷烃GS-MS图104
• 附录2. 高效降解菌16S rDNA鉴定序列104-107
• 致谢107-108
• 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果108

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