造纸和农药污染对大凌河微生物群落影响特征

发布时间：2017-05-16 14:23

  本文关键词：造纸和农药污染对大凌河微生物群落影响特征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：河流大量地接纳陆源污染,因此,对其生态影响的评估,对于环境防护有非常重要的意义。本论文选取位于渤海主要河流大凌河的辽宁省锦州段流域作为典型研究区域,研究造纸(点源)污染和农药(面源)污染对环境介质中微生物群落结构的影响,进而集成环境微生物分析技术和方法,建立河流污染的生态分析方法和环境危害因子的诊断技术。本论文应用变性梯度凝胶电泳技术和高通量测序技术,研究了造纸厂排污口,大凌河上游段、下游段、河口潮间带和入海口段处的水、底泥中微生物群落结构的变化,分析了点源和面源污染对大凌河锦州段微生物生态的影响特征,解析了自然环境因素的作用。并分析了河口区近50年间底泥微生物群落演变与历史上使用持久性有机农药的关系。获得了如下研究结果：1)造纸污染的排放会影响环境介质中微生物群落结构,但是机制不同。其对周围土壤微生物群落的影响主要与季风的传输作用和扩散作用有关；水体中主要是对排污口处的微生物群落结构有影响,河流水体的微生物群落结构主要受一些表征栖息环境特征的因素的影响；底泥中在造纸污染排污口下游位点微生物群落与排污口底泥具有非常高的相似性,说明造纸工业的长期严重污染导致下游底泥形成了与排污口相似的污染带。因此,可以证实造纸厂这一重要的点源污染源对锦州段大凌河微生物群落有重要影响。2)表层底泥和底泥沉积柱中的主要农药污染物为HCHs和DDTs,其微生物群落香农指数与此类物质浓度成显著负相关,说明HCHs和DDTs都会严重影响到微生物群落。但是表层底泥为HCHs污染物造成的影响,底层底泥为历史使用DDTs污染物造成的影响,并发现底层HCHs和DDTs的主要诱导微生物为Flavobacteria和Clostridia,占微生物总量的40%以上。说明大凌河底泥仍然受农药污染的影响,而且对大凌河河口的底泥柱中微生物群落结构产生了明显影响。3)本论文筛选的特异性表征造纸污染的纲水平的诱导微生物Clostridia(梭菌纲),Epsilonproteobacteria和属水平的诱导微生物Fusibacter, Desulfobulbus(脱硫叶菌)可以用来指示造纸污染程度；纲水平的抑制微生物Sphingobacteria(鞘脂杆菌纲纲),Alphaproteobacteria,Actinobacteria(放线菌纲),Subdivision3, Planctomycetacia(浮霉菌纲),Verrucomicrobiae(疣微菌纲)和属水平的抑制微生物Bacillus(芽孢杆菌),Steroidobacter,Nocardioides(类诺卡氏菌属),Terrimonas, Pirellula(小梨形菌属),Methylibium可以用来监测底泥的修复情况。4)本研究证明,在分析河流污染环境中点源污染对微生物生态的影响,可以分析微生物群落多样性和科属水平指示微生物的丰度变化。对于面源污染引起的微生物生态变化的分析,应用深度测序技术,获取被测样本中占微生物总量前50%微生物进行香农指数的分析。在评估历史污染对微生物生态的影响过程中,应用环境微生物系统进化树上最近微生物距离平均值的标准效应值可以有效地快速判断环境中的污染状况。
【关键词】：造纸污染 农药污染 微生物群落 多样性分析 指示微生物
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X522;X172
【目录】：

• 创新点摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 绪论12-29
• 1.1 点源污染和面源污染的概况12-14
• 1.2 大凌河污染现状14-17
• 1.2.1 大凌河水质状况描述14-15
• 1.2.2 大凌河锦州段污染状况15-16
• 1.2.3 大凌河有机氯农药的污染16-17
• 1.3 生物评价环境质量的方法17-20
• 1.4 微生物群落分析技术20-24
• 1.4.1 传统方法21-23
• 1.4.2 高通量方法及应用23-24
• 1.5 研究背景24-26
• 1.6 研究的必要性和科学意义26
• 1.7 研究的目的和研究内容26-29
• 1.7.1 本课题研究的目的26-27
• 1.7.2 本课题研究内容27-29
• 第2章 材料与方法29-48
• 2.1 实验材料29-32
• 2.1.1 实验样品29-31
• 2.1.2 试剂和仪器31-32
• 2.2 实验方法32-48
• 2.2.1 常用试剂及配方32-33
• 2.2.2 样品理化因素的测定33
• 2.2.3 DNA的提取33-34
• 2.2.4 变性梯度凝胶电泳(DGGE)34-39
• 2.2.5 DGGE片段的克隆测序39-40
• 2.2.6 高通量测序流程40-42
• 2.2.7 高通量测序数据处理42-44
• 2.2.8 统计学分析44-47
• 2.2.9 实验分析流程47-48
• 第3章 造纸污染对周围土壤和大凌河微生物的影响48-81
• 3.1 造纸污染对周围土壤微生物的影响48-54
• 3.1.1 土壤细菌群落的相似性分析49-50
• 3.1.2 土壤中细菌群落的距离衰减关系研究50-51
• 3.1.3 影响土壤中微生物群落结构的因素分析51-54
• 3.2 造纸污染对大凌河水样微生物群落的影响54-63
• 3.2.1 大凌河锦州段水体中微生物群落结构研究54-57
• 3.2.2 洪水影响大凌河水样微生物群落结构的因素57-60
• 3.2.3 大凌河水中的微生物演替60-63
• 3.3 造纸厂排污口污染对大凌河底泥微生物群落的影响63-79
• 3.3.1 造纸污染造成的硫污染63-64
• 3.3.2 DGGE研究大凌河表层底泥微生物群落结构64-68
• 3.3.3 高通量技术研究大凌河表层底泥微生物群落结构68-78
• 3.3.4 底泥样品中的微生物演替78-79
• 3.4 小结79-81
• 第4章 农药污染对大凌河微生物群落的影响81-102
• 4.1 大凌河流域主要的农业污染物HCHs和DDTs81-82
• 4.2 对表层底泥中微生物群落影响的有机氯农药分析82-86
• 4.2.1 大凌河表层底泥微生物群落对农业污染的响应83-84
• 4.2.2 HCHs和DDTs污染对大凌河表层底泥微生物群落多样性的影响84-86
• 4.3 HCHs和DDTs污染的历史沉积对河口底泥土壤微生物群落的影响86-99
• 4.3.1 沉积柱样品高通量测序的信息与质量控制89-91
• 4.3.2 50年底泥沉积柱状样品中微生物的分布91-92
• 4.3.3 50年底泥沉积柱状样品中微生物群落结构的分析92-94
• 4.3.4 50年底泥沉积DDTs和HCHs对河口底泥中微生物多态性的影响94-98
• 4.3.5 环境因素和空间距离对底泥微生物群落的影响98-99
• 4.4 小结99-102
• 第5章 指示微生物对大凌河点源污染治理的监测作用102-111
• 5.1 人工湿地处理造纸污水的研究102-106
• 5.2 大凌河造纸污染的治理效果监测106-107
• 5.3 对造纸污染治理具有指示作用的微生物107-109
• 5.4 造纸和农药污染对大凌河表层底泥微生物群落变化的解释作用109-110
• 5.5 小结110-111
• 第6章 研究环境微生物生态评估和污染解析的关键技术111-127
• 6.1 关于有效进行微生物多样性指数分析所需的高通量测序数111-114
• 6.2 以微生物群落中优势微生物多样性指数评价环境影响的探索114-116
• 6.2.1 优势微生物丰度的确定114-115
• 6.2.2 优势微生物多样性评价环境的可靠性验证115-116
• 6.3 污染物特异性诱导微生物的筛选分析116-123
• 6.3.1 微生物群落分析时的最小功能单位116-120
• 6.3.2 以属为功能单位分析表层底泥和沉积柱响应HCHs和DDTs的微生物差异120-123
• 6.4 基于共存微生物间进化距离对环境污染的评估123-125
• 6.5 用共存微生物间进化距离相关性评估点源与面源污染的方法125-126
• 6.6 小结126-127
• 第7章 结论和展望127-130
• 7.1 结论127-128
• 7.2 展望128-130
• 参考文献130-145
• 攻读学位期间公开发表论文145-146
• 致谢146-147
• 作者简介147

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵永宏;邓祥征;战金艳;何连生;鲁奇;;我国农业面源污染的现状与控制技术研究[J];安徽农业科学;2010年05期

2 陆素颖;李天宇;周宏伟;;头孢噻肟处理的城市河流沉积物微生物群落结构及bla_(CTX-M)多样性的研究[J];南方医科大学学报;2010年03期

3 褚继东;朱玉春;张丽萍;邵永权;荆刚;;大凌河存在问题及治理对策[J];防护林科技;2006年01期

4 王升跃;;新一代高通量测序技术及其临床应用前景[J];广东医学;2010年03期

5 康巧林;;高通量测序技术在植物MicroRNA研究中的应用[J];广东农业科学;2012年05期

6 高峰;张静波;郑国臣;吴东芳;戴欣;;深水型河流生物评价方法分析[J];东北水利水电;2013年11期

7 魏中青;刘丛强;梁小兵;汪福顺;王少锋;;贵州红枫湖地区水稻土多氯联苯和有机氯农药的残留[J];环境科学;2007年02期

8 戴媛媛;杨新萍;周立祥;;芦苇根际微环境对潜流人工湿地氮与COD去除性能的影响[J];环境科学;2008年12期

9 郭如美;刘汉湖;周立刚;潘道永;孙红波;;潜流式人工湿地微生物群落结构及脱氮效果的研究[J];江苏环境科技;2006年05期

10 王冬梅;胡兵;;造纸废水对大凌河水质影响及防治对策研究[J];环境保护与循环经济;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孔凡青;罗阳;王新华;张俊;周绪申;王乙震;;滦河大型底栖无脊椎动物群落结构与水质生物评价[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C];2013年

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