本文關(guān)鍵詞：大腸桿菌在土壤中的遷移機制和數(shù)學(xué)模型

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【摘要】：微生物在土壤中的遷移與農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)保以及水資源的保護等領(lǐng)域有著重要的聯(lián)系。了解并掌握微生物在土壤中的遷移過程,并建立相應(yīng)的模型來預(yù)測微生物遷移過程對于生物防治措施的建立以及原位生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展都有著重大的意義。文中選用兩種不同粒徑的土壤(27μm、347μm)以及大腸桿菌作為研究對象,建立大腸桿菌質(zhì)量濃度與吸光度OD_(600)之間的線性關(guān)系;通過室內(nèi)土柱實驗就微生物在土壤中的運移過程進行研究;并在現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上,對膠體過濾理論進行改進,建立起相對準(zhǔn)確且有較強適用性的改進的CFT模型。經(jīng)過實驗分析,大腸桿菌質(zhì)量濃度C(mg/m L)與吸光度OD_(600)之間線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)R~2=0.9965,通過對OD_(600)值的測定能夠準(zhǔn)確、迅速地得到在此條件下大腸桿菌的質(zhì)量濃度。其線性關(guān)系C=0.86073×OD_(600)。文中在已有模型的基礎(chǔ)之上,考慮到模型的易于理解和描述方面,從質(zhì)量模型出發(fā),對CFT模型進行改進,在CFT模型基礎(chǔ)之上加入過濾部分,建立起一個相對準(zhǔn)確以及適用性較強的數(shù)學(xué)模型,并在特定條件下給出改進的CFT模型解析解。將脈沖實驗與忽略水動力彌散條件下的改進的CFT模型擬合,求解出相關(guān)系數(shù)v、k_(att)+k_(str),擬合度為0.889,能夠較為準(zhǔn)確的描述大腸桿菌在土壤中的運移規(guī)律,并將求解出的相關(guān)系數(shù)v、k_(att)+k_(str)代入考慮水動力彌散條件下改進的CFT模型,求解出水動力彌散系數(shù)D。通過不同濃度菌懸液土柱實驗分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著菌懸液濃度的減小,流出液達到穩(wěn)定時間就會延長,且到達穩(wěn)定時流出液的濃度也會隨之減小。流出液中大腸桿菌質(zhì)量累積速率也隨著菌懸液濃度的降低而減小,說明濃度是影響大腸桿菌在土壤中遷移的重要因素。通過不同通菌時間下的土柱實驗分析,研究了流出液中大腸桿菌總質(zhì)量與土壤中大腸桿菌滯留總質(zhì)量的關(guān)系,流出液中大腸桿菌質(zhì)量主要由動力過程影響,滯留于土壤中的大腸桿菌總質(zhì)量主要由阻力過程影響,發(fā)現(xiàn)兩個過程對大腸桿菌的運移影響主要取決于通入菌懸液時間。當(dāng)通入菌懸液時間較短時,阻力過程會對大腸桿菌運移起到明顯的作用,大腸桿菌的滯留率可以達到86.87%;當(dāng)通入菌懸液時間較長時,動力過程對于大腸桿菌的運移作用明顯,大腸桿菌滯留率僅為27.74%。大腸桿菌在不同粒徑土壤中的遷移實驗結(jié)果證明,截濾作用在對大腸桿菌的滯留過程中起到了至關(guān)重要的作用,且土壤粒徑越小越容易發(fā)生截慮現(xiàn)象。截濾作用發(fā)生于土壤表面,阻礙了微生物向土柱內(nèi)部運移,并使得微生物在土壤表層不斷聚集形成截濾層。當(dāng)截濾層未形成時,微生物的滯留主要由瀝濾以及吸附作用引起的;當(dāng)截濾層形成時,截濾的作用將大大凸顯,成為引起微生物滯留的主要原因,微生物的遷移機制將會改變。這就是微生物在土壤中運移的滯留機制。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S154.3

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