【摘要】：IBiolog-ECO法是一種較為先進(jìn)的分析微生物代謝功能多樣性的有效方法,其通過(guò)微生物對(duì)不同單一碳源的利用程度,來(lái)反映微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性特征,操作簡(jiǎn)便、快速,得出的數(shù)據(jù)量豐富。采用Biolog-ECO技術(shù),通過(guò)平均顏色變化率(Average Well Color Development,簡(jiǎn)稱AWCD)、多樣性指數(shù)、主成分分析(Principal Component Analysis,簡(jiǎn)稱PCA)和聚類分析等分析方法揭示微生物對(duì)31種碳源的利用情況,了解循環(huán)水花鰻鱺養(yǎng)殖系統(tǒng)中的微生物群落功能多樣性特征,進(jìn)而優(yōu)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng),為其進(jìn)一步的研究奠定理論基礎(chǔ)。1、循環(huán)水花鰻鱺養(yǎng)殖系統(tǒng)中養(yǎng)殖水、生物濾池和微珠過(guò)濾器中微生物群落的代謝特征為了解循環(huán)水花鰻鱺養(yǎng)殖過(guò)程中養(yǎng)殖水、生物濾池和微珠過(guò)濾器中微生物群落結(jié)構(gòu)與代謝功能變化情況,本研究利用Biolog-ECO法從微生物群落碳源代謝特征層面反映循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中不同采樣點(diǎn)的微生物群落特征。研究結(jié)果表明:生物濾池和微珠過(guò)濾器中的微生物AWCD值無(wú)顯著性差異(P0.05),但均顯著高于循環(huán)系統(tǒng)中養(yǎng)殖水的微生物AWCD值(P0.05);不同采樣點(diǎn)下微生物對(duì)碳源的利用水平為:氨基酸類多聚物碳水化合物胺類酚酸類羧酸類,不同采樣點(diǎn)的微生物對(duì)氨基酸、多聚物和碳水化合物有代謝偏好,水處理設(shè)備的生物濾池和微珠過(guò)濾器相對(duì)養(yǎng)殖水中的微生物總體對(duì)碳源利用程度較高;不同采樣點(diǎn)下的微生物在Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)上無(wú)顯著差異(P0.05),在Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Mc Intosh指數(shù)上生物濾池的微生物顯著高于養(yǎng)殖水(P0.05)。本試驗(yàn)通過(guò)Biolog方法研究了循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中不同采樣點(diǎn)的微生物群落碳代謝功能多樣性等特征,通過(guò)分析微生物對(duì)各項(xiàng)碳源的代謝特征,為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。2、Biolog-ECO解析循環(huán)水花鰻鱺養(yǎng)殖系統(tǒng)中不同生物降解工藝下的濾料微生物群落功能多樣性特征為了解循環(huán)水花鰻鱺養(yǎng)殖過(guò)程中調(diào)節(jié)生物濾池的工藝后微生物群落結(jié)構(gòu)與代謝功能變化情況,進(jìn)而尋找能否在節(jié)能的工藝下,生物濾池中的濾料微生物仍有良好的硝化作用�；诖�,通過(guò)改變生物濾池依次至O2、A/O和O/A工藝,運(yùn)用Biolog-ECO法分析各工藝穩(wěn)定條件下生物濾池中微生物群落的代謝特征。結(jié)果顯示:AWCD值總體變化趨勢(shì)上O2工藝二段明顯最優(yōu),其次是A/O工藝一段,而O/A工藝一段的濾料微生物對(duì)碳源利用能力相對(duì)最差;在對(duì)六類碳源的利用情況上,不同工藝對(duì)氨基酸類和胺類代謝明顯偏好,其中O2工藝二段和A/O工藝一段的濾料微生物對(duì)六類碳源利用程度相對(duì)較高;O/A工藝一段在多樣性指數(shù)上處于最高水平,其次是O2工藝二段和O/A工藝二段,O2工藝一段在各多樣性指數(shù)上均處于較低水平;主成分分析顯示,不同工藝不同生物濾池段的濾料微生物代謝基質(zhì)主成分1的貢獻(xiàn)率為32.89%,主成分2為25.91%,主成分1相關(guān)系數(shù)0.5以上的碳源有16種,主成分2有14種;在濾料微生物對(duì)31種碳源的利用上,利用明顯偏好的(4%)有氨基酸類的L-天門冬酰胺和L-精氨酸、碳水化合物中的N-乙酰-D-葡萄糖胺、多聚物中的吐溫40和吐溫80、酚酸類的4-羥基苯甲酸和胺類的苯乙胺,利用率較低的為羧酸類的γ-羥基丁酸、碳水化合物的D,L-α-磷酸甘油和酚酸類的2-羥基苯甲酸。試驗(yàn)通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣情況改變生物濾池的工藝,研究生物濾池中的微生物群落碳代謝特征,為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。3、循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物濾池在不同水力停留時(shí)間下微生物群落的代謝特征本文運(yùn)用Biolog-ECO方法研究不同水力停留時(shí)間(HRT分別為:高HRT 16.08min、中HRT 10.05 min和低HRT 7.31 min)下循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物濾池中的微生物群落結(jié)構(gòu)與代謝功能變化情況。研究結(jié)果顯示:(1)高HRT和低HRT條件下的濾料微生物群落之間的平均顏色變化率(AWCD)無(wú)顯著差異(P0.05),且均顯著高于中HRT下的濾料微生物AWCD值(P0.05);(2)3種HRT條件下濾料微生物對(duì)碳源利用趨勢(shì)為:氨基酸類㧐多聚物㧐碳水化合物㧐胺類㧐羧酸類㧐酚酸類,整體來(lái)說(shuō),濾料微生物對(duì)氨基酸類和多聚物類碳源有代謝偏好,且低HRT和高HRT條件下的濾料微生物對(duì)碳源利用程度較好;(3)3種HRT條件下的濾料微生物在Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)上均差異顯著(P0.05);高HRT和低HRT條件下的濾料微生物在Mc Intosh指數(shù)和豐富度指數(shù)均無(wú)差異顯著(P0.05),但顯著高于中HRT的濾料微生物(P0.05)。本研究從微生物群落碳源代謝特征層面反映不同水力停留時(shí)間下MBBR濾池中的微生物群落特征,可以作為循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水體交換量調(diào)控的參考依據(jù),通過(guò)調(diào)節(jié)HRT來(lái)調(diào)控生物膜上的微生物群落結(jié)構(gòu),從而提高生物濾池水處理效率和系統(tǒng)運(yùn)行效果。
【圖文】：

上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的核心水處理設(shè)備為生物濾池，生物濾池中有大量附著著硝化細(xì)菌的生物膜濾料。養(yǎng)殖水體經(jīng)循環(huán)進(jìn)入水處理裝置中，在硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的作用下，通過(guò)硝化—反硝化工藝，降低氨氮（NH4+-N）和硝酸鹽氮（NO3--N）含量，達(dá)到脫氮的目的[13]；滴濾式微珠過(guò)濾器在過(guò)濾細(xì)小污物的同時(shí)有微量的反硝化作用，可降低水體中的部分硝氮(NO3--N)。由于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中生物濾料上附著的大量微生物完成氨化作用和硝化作用，使循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的水體維持在養(yǎng)殖對(duì)象的安全生長(zhǎng)范圍內(nèi)，系統(tǒng)得以在少量換水的基礎(chǔ)上不斷循環(huán)。

上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文在 0～24 h 區(qū)間內(nèi)，微生物處于 ECO 板適應(yīng)期，其對(duì)碳源利用速度較為溫和，故微生物的 AWCD 值上升較慢。24～96 h 期間，微生物的 AWCD 值快速增長(zhǎng)，此期間對(duì)碳源利用較快，微生物活性隨之快速升高，AWCD 值呈指數(shù)形式上升速度較快。96 h 之后 AWCD 值升高有所減緩，微生物數(shù)量的增長(zhǎng)速度也隨之緩慢，碳源利用速率幅度較小。144 h 之后，AWCD 值趨于穩(wěn)定，說(shuō)明平板內(nèi)的微生物活性及數(shù)量達(dá)到穩(wěn)定。對(duì)不同采樣點(diǎn)下的 ECO 板 96 h AWCD 值進(jìn)行單因素方差分析生物濾池和微珠過(guò)濾器中的微生物 AWCD 值無(wú)顯著性差異（P>0.05），但均顯著高于循環(huán)系統(tǒng)中養(yǎng)殖水的微生物 AWCD 值（P<0.05）。從平均顏色變化率的折線圖來(lái)看，整個(gè)培養(yǎng)期間，，生物濾池和微珠過(guò)濾器中的微生物 AWCD 值一直相對(duì)較高且差異不大，而養(yǎng)殖水中的微生物 AWCD 值一直較低，表明生物濾池和微珠過(guò)濾器中的微生物對(duì)不同碳源的利用能力最強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S965.223

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本文編號(hào)：2611779