人工強制混合充氧過程對金盆水庫細菌群落調(diào)節(jié)作用影響研究
發(fā)布時間：2021-06-25 22:46
為深度解析與自然條件下細菌群落特征變化規(guī)律相比,人工強制混合充氧對細菌群落的調(diào)節(jié)作用,本研究以西安金盆水庫為研究對象,結(jié)合流式細胞技術(shù)、Biolog技術(shù)以及高通量測序技術(shù),通過對水庫水質(zhì)以及細菌群落特性進行連續(xù)檢測,重點探究了:水庫在自然條件下,不同水層水體細菌在數(shù)量、功能多樣性、結(jié)構(gòu)多樣性等方面的變化規(guī)律;水庫細菌種群分布與水質(zhì)的相互作用關(guān)系;揚水曝氣系統(tǒng)的運行對水體細菌群落特性的調(diào)節(jié)作用。得到的主要結(jié)論如下:（1）水庫在自然混合時期,表層、中層和底層水體的細菌數(shù)量以及高核酸含量（HNA）、低核酸含量（LNA）細菌的占比基本保持一致;不同水層中的細菌群落對碳源的利用程度趨于均一;水體垂向細菌種群分布的差異性很小,在門水平上,放線菌（Actinobacteria）、變形菌（Proteobacteria）和擬桿菌（Bacteroidetes）為優(yōu)勢菌,在屬水平上,hgclclade、CL500-29marinegroup為優(yōu)勢菌。（2）水庫在分層時期,細菌總數(shù)和HAN細菌的豐度均表現(xiàn)出等溫層最大的特點;細菌群落功多樣性表現(xiàn)...
【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
金盆水庫揚水曝氣器布置點
西安建筑科技大學碩士學位論文15庫有所不同，主要表現(xiàn)為金盆水庫水體總細菌數(shù)量在垂向上呈現(xiàn)變溫層和等溫層最多，而斜溫層最小的規(guī)律，一方面金盆水庫變溫層水溫及溶解氧含量都較高，以及變溫層水體中藻類數(shù)量的增加，藻類光合作用產(chǎn)生有機物，從而有利于變溫層細菌的生長，另一方面由于密云水庫在分層時期水體溶解氧最低為3.12mg/L，而本研究的金盆水庫底部等溫層水體溶解氧為0.5mg/L左右，更有利于厭氧細菌的生長，且底部沉積物為細菌的生長提供有機物，因此等溫層水體的總細菌數(shù)也較高。圖3.32019年金盆水庫細菌總數(shù)變化3.2.2高、低核酸含量細菌豐度變化特征圖3.4為高核酸含量（HNA）和低核酸含量（LNA）細菌的豐度變化情況。1-3月份的自然混合時期，HNA和LNA細菌在垂向上的豐度變化特征與細菌總數(shù)的變化基本保持一致，即表層、中層及底層水體中HNA、LNA細菌的占比均一，維持在30%和68%左右。4月進入分層期后，水體垂向HNA細菌的豐度表現(xiàn)為斜溫層最高，為39%，而變溫層和等溫層最低，分別為34%和36%，可能主要是由于此時斜溫層的水溫和溶解氧最適宜HNA細菌的生長。隨著分層程度的逐漸增加，6-8月水體垂向HNA細菌的占比表現(xiàn)為等溫層最高，為34%左右。劉杰等[73]通過對7種不同陸地環(huán)境介質(zhì)中的HNA和LNA細菌的研究表明，水環(huán)境中存在HNA和LNA細菌的分類，本研究在金盆水庫水體中也鑒定出這兩類核酸含量細菌類群。然而對于細胞活性的高低與細胞中核酸含量的大小是否存在相關(guān)關(guān)系一直以來都
西安建筑科技大學碩士學位論文16存在很大的爭議，Lebaron等[74,75]和Gomes等[76]研究認為細胞中核酸的含量與細胞的活性呈明顯的正相關(guān)，因此將HNA細菌作為環(huán)境中高活性細菌的代表。本研究中在穩(wěn)定分層時期，等溫層水體中的HNA細菌占比較大，分析原因可能為底部等溫層水體靠近沉積物，且沉積物中含有大量有機物質(zhì)，且水溫和溶解氧含量較低，從而有利于嗜冷及厭氧細菌中的HNA細菌的生長。圖3.42019年金盆水庫細菌HNA、LNA細菌豐度變化3.3金盆水庫自然條件下細菌群落功能多樣性變化3.3.1細菌活性變化情況本研究采用Biolog-Eco技術(shù)對金盆水庫2019年1-8月自然條件下金盆水庫水體細菌群落代謝功能進行研究，采用平均顏色變化率（Averagewellcolordevelopment,AWCD）這一重要指標來表征細菌群落對碳源的總代謝活性。AWCD的變化曲線如圖3.5所示，總體來看，不同時間不同水深樣品的AWCD值均隨時間均呈現(xiàn)增加的趨勢。具體來看，1-3月份的自然混合時期，表層、中層及底層水體的水溫和溶解氧基本相同，從而使不同水層的AWCD值基本保持一致。進入分層期后，在48h內(nèi)不同水層的AWCD值差別不是很大，說明不同水層在此階段對碳源的利用程度相差不大；但48h后不同水層AWCD值的差距開始增加。在分層初期的4月份和5月份，水體垂向AWCD值均表現(xiàn)出斜溫層最大而變溫層最低的趨勢，其中4月份和5月份水體AWCD值分別在120h和144h差別最大，分別為0.4和0.35。隨著分層程度的進一步加大，水體垂向細菌群落AWCD值由分層初期的“斜溫層>等溫層>變溫層”逐漸變?yōu)椤暗葴貙?gt;斜溫層>變溫層”，同時水體垂向AWCD值最大值與最小值之間的差距也進一步增加，尤其在6月份的144h和8月份的168h差別最大，分別為0.54和0.57。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2002—2017年千島湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化及其影響因素[J]. 笪文怡,朱廣偉,吳志旭,黎云祥,許海,朱夢圓,蘭佳,鄭文婷,張運林,秦伯強. 湖泊科學. 2019(05)
[2]陽澄西湖浮游藻類功能群演替特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J]. 葛優(yōu),周彥鋒,王晨赫,尤洋. 中國環(huán)境科學. 2019(07)
[3]山東某新建水庫浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)特征及其環(huán)境驅(qū)動因子[J]. 孫文秀,武道吉,裴海燕,韋潔琳,張莎莎,王玉婷. 湖泊科學. 2019(03)
[4]渭河流域水體細菌群落的環(huán)境響應及生態(tài)功能預測[J]. 萬甜,何夢夏,任杰輝,閆幸幸,程文. 環(huán)境科學. 2019(08)
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[6]水庫水體熱分層的水質(zhì)及細菌群落分布特征[J]. 王禹冰,王曉燕,龐樹江,楊曉明,劉洋. 環(huán)境科學. 2019(06)
[7]水庫熱分層期藻類水華與溫躍層厭氧成因分析[J]. 劉雪晴,黃廷林,李楠,楊尚業(yè),李揚,徐進,王涵玥. 環(huán)境科學. 2019(05)
[8]密云水庫入庫河流水體總細菌和反硝化菌群落組成與結(jié)構(gòu)[J]. 李壘,孟慶義,葉飛,王雨. 水生態(tài)學雜志. 2018(06)
[9]基于高通量測序的東湖藍藻動態(tài)變化研究[J]. 畢宏偉,劉陳飛. 人民長江. 2018(19)
[10]基于高通量測序的樂安江冬季細菌群落特征分析[J]. 肖漢玉,王鵬,劉君政,李傳瓊,李燕,趙君. 微生物學報. 2019(01)
博士論文
[1]烏梁素海濕地挺水植物根圈脫氮甲烷氧化菌群多樣性及分布特征研究[D]. 劉菊梅.內(nèi)蒙古大學 2018
[2]分層型水源水庫水溫模擬及揚水曝氣系統(tǒng)運行優(yōu)化研究[D]. 李揚.西安建筑科技大學 2018
[3]混合充氧強化水源水庫貧營養(yǎng)好氧反硝化菌的脫氮特性及技術(shù)應用研究[D]. 周石磊.西安建筑科技大學 2017
[4]混合充氧對分層水庫水質(zhì)改善及微生物種群結(jié)構(gòu)調(diào)控研究[D]. 周子振.西安建筑科技大學 2017
[5]分層型水庫水體細菌群落演變機制與揚水曝氣強化作用研究[D]. 楊霄.西安建筑科技大學 2016
[6]分層型富營養(yǎng)化水源水庫水質(zhì)演變機制與水質(zhì)污染控制[D]. 李璇.西安建筑科技大學 2015
[7]水源水庫沉積物多相界面污染物遷移轉(zhuǎn)化與污染控制研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大學 2012
[8]揚水曝氣水源水質(zhì)改善技術(shù)研究[D]. 叢海兵.西安建筑科技大學 2007
碩士論文
[1]揚水曝氣系統(tǒng)對分層型水庫浮游細菌的調(diào)節(jié)作用研究[D]. 王涵玥.西安建筑科技大學 2019
[2]基于16S rRNA基因高通量測序?qū)蛾柡挖M江南昌段浮游細菌的調(diào)查研究[D]. 張煜晗.南昌大學 2018
[3]水源水庫揚水曝氣運行對藻類和有機物的影響研究[D]. 陳家煒.西安建筑科技大學 2018
[4]峽谷分層型水源水庫水質(zhì)變化特征及水溫結(jié)構(gòu)模擬研究[D]. 龍圣海.西安建筑科技大學 2017
[5]周村水庫沉積物氮磷釋放及揚水曝氣控制內(nèi)源污染的研究[D]. 劉飛.西安建筑科技大學 2016
[6]石砭峪水庫水質(zhì)季節(jié)性變化特征與分析[D]. 邱實.西安建筑科技大學 2016
[7]黃渤海沉積物環(huán)境細菌群落特征研究[D]. 王凱.中國海洋大學 2015
[8]水源水庫底泥磷及重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D]. 周瑞媛.西安建筑科技大學 2014
[9]北方河道型深水水庫季節(jié)性分層的水質(zhì)響應特征及其水質(zhì)污染原位控制研究[D]. 馬越.西安建筑科技大學 2012
[10]水源水中藻類監(jiān)測及水質(zhì)變化原因分析[D]. 段婷婷.西安建筑科技大學 2009
本文編號：3250090
【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
金盆水庫揚水曝氣器布置點
西安建筑科技大學碩士學位論文15庫有所不同，主要表現(xiàn)為金盆水庫水體總細菌數(shù)量在垂向上呈現(xiàn)變溫層和等溫層最多，而斜溫層最小的規(guī)律，一方面金盆水庫變溫層水溫及溶解氧含量都較高，以及變溫層水體中藻類數(shù)量的增加，藻類光合作用產(chǎn)生有機物，從而有利于變溫層細菌的生長，另一方面由于密云水庫在分層時期水體溶解氧最低為3.12mg/L，而本研究的金盆水庫底部等溫層水體溶解氧為0.5mg/L左右，更有利于厭氧細菌的生長，且底部沉積物為細菌的生長提供有機物，因此等溫層水體的總細菌數(shù)也較高。圖3.32019年金盆水庫細菌總數(shù)變化3.2.2高、低核酸含量細菌豐度變化特征圖3.4為高核酸含量（HNA）和低核酸含量（LNA）細菌的豐度變化情況。1-3月份的自然混合時期，HNA和LNA細菌在垂向上的豐度變化特征與細菌總數(shù)的變化基本保持一致，即表層、中層及底層水體中HNA、LNA細菌的占比均一，維持在30%和68%左右。4月進入分層期后，水體垂向HNA細菌的豐度表現(xiàn)為斜溫層最高，為39%，而變溫層和等溫層最低，分別為34%和36%，可能主要是由于此時斜溫層的水溫和溶解氧最適宜HNA細菌的生長。隨著分層程度的逐漸增加，6-8月水體垂向HNA細菌的占比表現(xiàn)為等溫層最高，為34%左右。劉杰等[73]通過對7種不同陸地環(huán)境介質(zhì)中的HNA和LNA細菌的研究表明，水環(huán)境中存在HNA和LNA細菌的分類，本研究在金盆水庫水體中也鑒定出這兩類核酸含量細菌類群。然而對于細胞活性的高低與細胞中核酸含量的大小是否存在相關(guān)關(guān)系一直以來都
西安建筑科技大學碩士學位論文16存在很大的爭議，Lebaron等[74,75]和Gomes等[76]研究認為細胞中核酸的含量與細胞的活性呈明顯的正相關(guān)，因此將HNA細菌作為環(huán)境中高活性細菌的代表。本研究中在穩(wěn)定分層時期，等溫層水體中的HNA細菌占比較大，分析原因可能為底部等溫層水體靠近沉積物，且沉積物中含有大量有機物質(zhì)，且水溫和溶解氧含量較低，從而有利于嗜冷及厭氧細菌中的HNA細菌的生長。圖3.42019年金盆水庫細菌HNA、LNA細菌豐度變化3.3金盆水庫自然條件下細菌群落功能多樣性變化3.3.1細菌活性變化情況本研究采用Biolog-Eco技術(shù)對金盆水庫2019年1-8月自然條件下金盆水庫水體細菌群落代謝功能進行研究，采用平均顏色變化率（Averagewellcolordevelopment,AWCD）這一重要指標來表征細菌群落對碳源的總代謝活性。AWCD的變化曲線如圖3.5所示，總體來看，不同時間不同水深樣品的AWCD值均隨時間均呈現(xiàn)增加的趨勢。具體來看，1-3月份的自然混合時期，表層、中層及底層水體的水溫和溶解氧基本相同，從而使不同水層的AWCD值基本保持一致。進入分層期后，在48h內(nèi)不同水層的AWCD值差別不是很大，說明不同水層在此階段對碳源的利用程度相差不大；但48h后不同水層AWCD值的差距開始增加。在分層初期的4月份和5月份，水體垂向AWCD值均表現(xiàn)出斜溫層最大而變溫層最低的趨勢，其中4月份和5月份水體AWCD值分別在120h和144h差別最大，分別為0.4和0.35。隨著分層程度的進一步加大，水體垂向細菌群落AWCD值由分層初期的“斜溫層>等溫層>變溫層”逐漸變?yōu)椤暗葴貙?gt;斜溫層>變溫層”，同時水體垂向AWCD值最大值與最小值之間的差距也進一步增加，尤其在6月份的144h和8月份的168h差別最大，分別為0.54和0.57。
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期刊論文
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[8]密云水庫入庫河流水體總細菌和反硝化菌群落組成與結(jié)構(gòu)[J]. 李壘,孟慶義,葉飛,王雨. 水生態(tài)學雜志. 2018(06)
[9]基于高通量測序的東湖藍藻動態(tài)變化研究[J]. 畢宏偉,劉陳飛. 人民長江. 2018(19)
[10]基于高通量測序的樂安江冬季細菌群落特征分析[J]. 肖漢玉,王鵬,劉君政,李傳瓊,李燕,趙君. 微生物學報. 2019(01)
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[1]烏梁素海濕地挺水植物根圈脫氮甲烷氧化菌群多樣性及分布特征研究[D]. 劉菊梅.內(nèi)蒙古大學 2018
[2]分層型水源水庫水溫模擬及揚水曝氣系統(tǒng)運行優(yōu)化研究[D]. 李揚.西安建筑科技大學 2018
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[4]混合充氧對分層水庫水質(zhì)改善及微生物種群結(jié)構(gòu)調(diào)控研究[D]. 周子振.西安建筑科技大學 2017
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[6]分層型富營養(yǎng)化水源水庫水質(zhì)演變機制與水質(zhì)污染控制[D]. 李璇.西安建筑科技大學 2015
[7]水源水庫沉積物多相界面污染物遷移轉(zhuǎn)化與污染控制研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大學 2012
[8]揚水曝氣水源水質(zhì)改善技術(shù)研究[D]. 叢海兵.西安建筑科技大學 2007
碩士論文
[1]揚水曝氣系統(tǒng)對分層型水庫浮游細菌的調(diào)節(jié)作用研究[D]. 王涵玥.西安建筑科技大學 2019
[2]基于16S rRNA基因高通量測序?qū)蛾柡挖M江南昌段浮游細菌的調(diào)查研究[D]. 張煜晗.南昌大學 2018
[3]水源水庫揚水曝氣運行對藻類和有機物的影響研究[D]. 陳家煒.西安建筑科技大學 2018
[4]峽谷分層型水源水庫水質(zhì)變化特征及水溫結(jié)構(gòu)模擬研究[D]. 龍圣海.西安建筑科技大學 2017
[5]周村水庫沉積物氮磷釋放及揚水曝氣控制內(nèi)源污染的研究[D]. 劉飛.西安建筑科技大學 2016
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[7]黃渤海沉積物環(huán)境細菌群落特征研究[D]. 王凱.中國海洋大學 2015
[8]水源水庫底泥磷及重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D]. 周瑞媛.西安建筑科技大學 2014
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[10]水源水中藻類監(jiān)測及水質(zhì)變化原因分析[D]. 段婷婷.西安建筑科技大學 2009
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