發(fā)布時間：2020-11-20 05:50

　　 由于應(yīng)用廣泛而難以降解,抗生素在環(huán)境中存在大量殘余。生物脫氮是有效解決水中氮污染的處理技術(shù),作為關(guān)鍵的一步,反硝化主要依靠微生物作為功能執(zhí)行主體完成,必然受污水中殘留抗生素的影響。本課題利用厭氧搖瓶中進(jìn)行的批次實驗研究高濃度抗生素對反硝化的短期作用,并建立反應(yīng)器考察連續(xù)進(jìn)水情況下抗生素的長效影響,全面研究抗生素短期和長期暴露對反硝化的沖擊作用。結(jié)合分子生物學(xué)手段,分析微生物群落結(jié)構(gòu)變化,探討抗生素影響反硝化過程的作用機制。比較10mg/L~100mg/L濃度下四種抗生素(磺胺甲惡唑SMZ、鹽酸金霉素CTC、環(huán)丙沙星CIP、阿莫西林AMX)在厭氧搖瓶中對反硝化性能的短效影響。6次沖擊后,SMZ、CTC和AMX對NO_3~-還原有明顯的抑制作用,抗生素濃度為100mg/L時硝酸鹽去除率分別為7.98%、16.46%和26.80%,與空白對照98.34%相比有顯著降低;而添加CIP條件下硝酸鹽去除率與空白組基本相同。中間產(chǎn)物NO_2~-濃度變化在四種抗生素作用下與空白組相比均有顯著的差異。從動力學(xué)角度分析,SMZ在10mg/L及以上濃度、CTC和AMX在50mg/L及以上時均抑制了硝酸鹽還原酶活性�？疾�1mg/L抗生素SMZ和CTC長期負(fù)荷對EGSB反應(yīng)器運行效能的影響規(guī)律。與馴化期相比,SMZ添加的反應(yīng)器NO_3~-去除率下降了4.35%,而CTC降幅則達(dá)到了27.78%;在此基礎(chǔ)上,出水NO_2~-的降低和產(chǎn)氣組分N_2O、N_2的提高說明抗生素促進(jìn)了亞硝酸鹽還原反應(yīng)的進(jìn)行;TOC去除及產(chǎn)氣含碳組分濃度的變化反映了乙酸鈉的降解情況,SMZ和CTC的長期刺激降低了反應(yīng)器降解有機物的能力,但可能有利于系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌的生長。從抗生素去除率及其物理特性進(jìn)行判斷,1mg/L的SMZ和CTC均難以被反硝化菌降解利用�？股氐谋┞蹲饔镁岣吡朔聪趸到y(tǒng)的微生物多樣性。批次實驗中,高濃度SMZ、CIP和AMX削弱了與NO_3~-去除率呈強烈正相關(guān)的Comamonas在菌群中的主導(dǎo)地位,CTC沖擊響應(yīng)主要表現(xiàn)為對NO_3~-降解貢獻(xiàn)很小的Thauera比例的大幅提高和其余菌屬的相應(yīng)減少,這可能是導(dǎo)致系統(tǒng)脫氮能力呈下降趨勢的原因。SMZ和CTC的長期負(fù)荷對系統(tǒng)NO_3~-還原抑制和NO_2~-還原增強作用可能由菌群結(jié)構(gòu)的改變所引發(fā),Solitalea等NO_2~-還原功能菌豐度的增加提高了亞硝酸鹽的去除效能,而非脫氮菌Melioribactor對有機碳源的消耗抑制了硝酸鹽還原菌在反硝化系統(tǒng)中的生長,從而使系統(tǒng)整體表現(xiàn)為NO_3~-去除率的降低。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

1 進(jìn)水槽 2 進(jìn)水泵 3 EGSB 反應(yīng)器 4 回流泵 5 出水槽 6 氣體流量計圖 2-1 低濃度抗生素對反硝化長期影響實驗裝置第三部分是從機理層面探究不同結(jié)構(gòu)抗生素對反硝化過程的影響。收集批次實驗反應(yīng)前后和EGSB各階段穩(wěn)定期的污泥樣品，采用分子生物學(xué)手高通量測序考察微生物群落結(jié)構(gòu)變化，從菌群多樣性程度、群落分布情A 分析、菌屬間相互作用關(guān)系進(jìn)行分析，推測抗生素對反硝化的協(xié)同/抑制機2 實驗材料.1 實驗用水實驗所用進(jìn)水均采用人工配制的模擬廢水，根據(jù)化合價變化計算理論碳:4，在此基礎(chǔ)上適量增加碳源，保證微生物生長所需營養(yǎng)充足。其中，厭氧實驗進(jìn)水主要組分濃度為：NO3--N 200mg/L，CH3COONa 1000mg/L，KHg/L，NH4Cl 5mg/L，實際物質(zhì)的量C/N=1.71:1；EGSB反應(yīng)器進(jìn)水各組分濃度3--N 100mg/L，CH3COONa 400mg/L，KH2PO41mg/L，NH4Cl 1mg/L，摩

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 Shannon 指數(shù)幾乎相同，其余各組內(nèi)重復(fù)樣品離散程度較大，說明即使是在相應(yīng)條件下，不同系統(tǒng)中生物群落還是有一定的差異。

厭氧搖瓶實驗污泥樣品Shannon箱式圖
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本文編號：2891044