【摘要】：微生物群落結(jié)構受自然因素與人類活動的共同影響。污水處理廠廢水排海是沿海地區(qū)典型的干擾環(huán)境的人類活動,會造成納污區(qū)水質(zhì)變差和生態(tài)退化。微生物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在污染物降解和生態(tài)修復中發(fā)揮重要作用,然而有關污水排放對微生物群落影響的研究尚不多見。為解釋長期污染輸入影響下,微生物群落如何應對干擾,本研究從杭州灣沿岸2個污水廠的納污區(qū)——嘉興納污區(qū)(JX)和上虞納污區(qū)(SY)采集沉積物樣品,通過對比研究,探討近岸納污區(qū)微生物群落對陸源污染的響應。首先通過對群落16S rRNA基因的高通量測序,分析了沉積物中微生物群落結(jié)構;通過主坐標分析(PCoA),確定2個納污區(qū)微生物群落結(jié)構存在顯著差異;進行LEfSe分析,查找出關鍵的差異微生物物種;采用冗余分析(RDA)顯示自然因子水溫和污染因子COD、沉積物中活性磷和氨氮顯著影響了微生物群落結(jié)構;最后,將差異微生物與環(huán)境因子進行相關性分析,確定了環(huán)境因子的不同導致出現(xiàn)差異性微生物,并引起群落結(jié)構改變。其后對微生物群落進行FAPROTAX功能預測,共計預測到80種功能,包括碳代謝、氮代謝、致病相關和重金屬抗性等功能。利用線性判別分析(LDA)對碳、氮代謝相關基因進行差異性分析;對微生物群落功能與環(huán)境因子進行冗余分析,識別到顯著影響群落功能的環(huán)境因子是水中COD、水溫及沉積物中活性磷和氨氮。利用MENA共現(xiàn)性網(wǎng)絡對2個納污區(qū)微生物網(wǎng)絡進行對比,發(fā)現(xiàn)更高的環(huán)境壓力使微生物之間更趨向于構建簡單網(wǎng)絡結(jié)構和相互合作。利用零模型分析微生物群落組成機制,發(fā)現(xiàn)群落組成主要為選擇性的結(jié)果,符合生態(tài)位理論。本研究的重要發(fā)現(xiàn)為:SY群落組成與水中COD呈顯著正相關,其特有物種具有降解有毒有害有機污染物的功能,這與SY污水處理廠排放的COD總量高、且可能大多為難降解污染物有關。同時污染排放也使微生物群落功能改變,導致近岸納污區(qū)微生物群落功能出現(xiàn)差異。人類活動影響已經(jīng)強烈改變微生物群落結(jié)構、功能及其進化,建議應針對當?shù)氐乃h(huán)境特征,對污水廠處理工藝進行改進,對污水處理的排海標準進行補充和完善。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703;X172
【圖文】：

5圖 1-2 國際上論文發(fā)表數(shù)量前 5 的國家及每年發(fā)表文章情況根據(jù)圖 1-2，統(tǒng)計得出，在該領域美、中、德、法、英處于領先地位。中國是該領域先進國家中唯一的發(fā)展中國家。其中美國在文章數(shù)量發(fā)表量上處于絕對領先地位，但在2015年后被中國超越。中國自2006年起文章發(fā)表數(shù)量急劇增加，2016-2018 年間每年發(fā)表的文章數(shù)量占據(jù)世界首位。2010 年以前，文章發(fā)表數(shù)量德國僅次于美國占據(jù)第 2 位，國際上主要由美國與德國的研究主導，而此期間中國發(fā)表文章數(shù)量很低。2010 年后處于國際第 2位的德國被中國超越，中國發(fā)表文章數(shù)量開始高速增加。法國與英國在微生物生態(tài)領域研究進步呈現(xiàn)出一種緩慢增加的過程。在可預見的將來，中國可能成為此領域最先進的國家。

技術路線

局部海域水體存在重金屬污染，海洋生態(tài)受到威脅，杭州灣海域浮游動物的生物量、密度及多樣性均低于浙江省其他海域（浙江省海洋與漁業(yè)局，2015；浙江省海洋與漁業(yè)局，2016； 浙江省海洋與漁業(yè)局，2017； 浙江省海洋與漁業(yè)局，2018）。隨著 2017 年建設環(huán)杭州灣大灣區(qū)概念的提出，該地區(qū)工業(yè)必將繼續(xù)蓬勃發(fā)展，同時人類活動也將愈加強烈，同時也將對環(huán)境造成影響。2.1.2 嘉興市污水廠簡介嘉興污水接收區(qū)（JX）污染源主要來自嘉興市。嘉興地區(qū)工業(yè)一直以造紙、絲綢紡織、化工等輕工企業(yè)為主，已成為工業(yè)企業(yè)的主要污染源。污水處理廠處理的廢水包括 72％的印染廢水、14％的化學廢水、3％的造紙廢水和 11％的其他行業(yè)廢水。

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