富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)過程中微生物豐度變化研究.pdf

1、本文重點研究應(yīng)用微生物固定化技術(shù)和水生植物修復(fù)技術(shù)凈化污水過程中微生物豐度的變化，借助微生物分子技術(shù)研究分析不同類型水生植物對水體、底泥、根系中微生物豐度的變化研究，通過研究期望能夠闡明種植不同類型水生植物（漂浮植物、浮葉植物、沉水植物）對生物修復(fù)系統(tǒng)中微生物的影響。在此基礎(chǔ)上，進一步深入探討利用優(yōu)選水生植物（鳳眼蓮）聯(lián)合微生物掛膜技術(shù)原位凈化城市重污染河塘過程中水體微生物的豐度變化。通過研究，論文主要得到以下結(jié)論:
　　1)通過

2、比較四種不同類型水生植物（鳳眼蓮、大藻、菱角、黑藻）凈化系統(tǒng)中的微生物豐度，結(jié)果顯示:漂浮植物處理水體中的總細菌16S rRNA豐度隨時間變化呈現(xiàn)下降的變化趨勢，而對照水體呈相反趨勢;漂浮植物水體中反硝化細菌豐度呈現(xiàn)下降或下降后穩(wěn)定的變化趨勢，而種植沉水植物的水體中nirS和nosZ型細菌豐度呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢。植物根系表面附著的16S rRNA豐度均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，其中鳳眼蓮較為顯著，變幅在1.18-1.31×10

3、9 mL-1之間;漂浮植物根系表面的nirK型和nirS型細菌豐度呈現(xiàn)先下降后略上升的變化趨勢，下降幅度為1.38-1.40×105 mL-1，nosZ基因豐度呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢;而沉水植物根系表面的反硝化細菌豐度呈下降的變化趨勢。各處理底泥中的16S rRNA豐度隨時間變化呈現(xiàn)下降后維持相對穩(wěn)定的變化趨勢，而nosZ基因豐度均呈現(xiàn)持續(xù)上升的變化趨勢，變化幅度為黑藻處理底泥中的nosZ基因豐度＞鳳眼蓮＞CK＞菱角＞大藻處理。沉水植物底泥n

4、irK型反硝化細菌呈顯著下降趨勢，而CK中的nirS基因呈明顯的上升后下降趨勢。
　　2)為探明微生物固定化技術(shù)凈化污染河塘的凈化效果及凈化過程中反硝化脫氮的微生物機制，明確細菌豐度與水質(zhì)參數(shù)之間相互調(diào)節(jié)的規(guī)律，本文在監(jiān)測污染河塘水質(zhì)參數(shù)變化的同時，應(yīng)用實時熒光定量PCR技術(shù)研究了接納生活污水的污染河塘水體總細菌16S rRNA及反硝化功能基因豐度時空變化特征。結(jié)果表明:微生物固定化技術(shù)能夠很好地降低污染河塘的CODMn濃度，提高

5、水體透明度，對氮的消減效果也較好。掛膜以后，污染河塘水體中總細菌和nosZ型反硝化細菌豐度具有相似的變化規(guī)律，在掛膜3d后達到最大豐度(平均值分別為2.58×108 copies/m L，2.98×104 eopies/m L)，然后急劇減少，再逐漸提高。而nirK和nirS型反硝化細菌豐度在試驗前期幾乎沒變化，但后期即30d后急劇上升。水質(zhì)參數(shù)對細菌豐度影響也比較顯著，其中總細菌16S rRNA基因豐度與水體pH、透明度呈極顯著相關(guān)(

6、R=0.4312、R=-0.6597，P＜0.0001);nirS型反硝化細菌豐度與水體溫度、NO3--N、NO2-N、TP濃度呈極顯著相關(guān)（R=0.7899、R=-0.5559、R=-0.7569 R=-0.4463，P＜0.000）;nosZ型反硝化細菌豐度與透明度、NH3+-N、PO43--p呈顯著相關(guān)(R=-0.4534、R=-0.5272、R=-0.4914，P＜0.0001)。綜上所述，微生物固定化掛膜技術(shù)，通過其自身高效微

7、生物及協(xié)同環(huán)境因子調(diào)節(jié)河塘水體中微生物尤其是反硝化脫氮微生物豐度的共同作用而達到良好的水質(zhì)凈化效果。
　　3)在模擬實驗中證明漂浮植物通過調(diào)節(jié)反硝化細菌的豐度的基礎(chǔ)之上，探討鳳眼蓮控制性種養(yǎng)凈化城市重污染河塘過程中，水體中微生物豐度的變化規(guī)律，明確微生物和水質(zhì)參數(shù)之間的相互關(guān)系，應(yīng)用實時熒光定量PCR技術(shù)對城市尾水凈化中的總細菌16S rRNA基因豐度及反硝化功能基因豐度時空變化特征進行了研究，并分析了其與水溫、pH、DO、透明度

8、、氮等水質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果表明:水體中16SrRNA基因豐度和nirK基因豐度(R=0.449，P＜0.001)，nirS基因豐度(R=0.441，P＜0.01)，營養(yǎng)鹽TN(R=0.555，P＜0.001)呈極顯著正相關(guān)和NH4+-N濃度呈顯著相關(guān)性(R=0.411，P＜0.01)。微生物豐度與水質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性為:nirK和nirS基因的豐度都與水體的透明度有相關(guān)性(R=0.380，P＜0.01，R=-0.369，P＜0.01)，n

9、irK的豐度與TN(R=0.435，P＜0.01)和NH4+-N呈顯著正相關(guān)(R=0.534，P＜0.001);nirS的豐度與NH4+-N呈顯著正相關(guān)(R=0.327，P＜0.01)。與nosZ型基因豐度呈顯著相關(guān)的有水體溫度(R=0.406，P＜0.01)，DO（R=0.398，P＜0.01），NH4+-N濃度(R=0.330, P＜0.01)和NO2-濃度(R=-0.408, P＜0.01)。
　　綜上所述，不同類型水生植物