本文關(guān)鍵詞：淡水水體底泥微生物群落特征及微生物指標(biāo)評(píng)價(jià)研究

  更多相關(guān)文章： 微生物多樣性 功能微生物 淡水生態(tài)系統(tǒng) 微生物指標(biāo) 微生物評(píng)價(jià)體系

【摘要】：底泥是淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,不僅是水體環(huán)境營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)物、重金屬的重要蓄積庫(kù),還是底棲生物的主要棲息場(chǎng)所,與上覆水進(jìn)行頻繁的物質(zhì)和能量的交換。由于城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展和人為活動(dòng)的干擾,污染物通過大氣沉降、廢水排放、雨水淋溶等多種途徑進(jìn)入水體,使底泥受到嚴(yán)重污染。一方面底泥中污染物的富集會(huì)改變底泥的微環(huán)境,最終影響微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能。另一方面微生物對(duì)污染物降解、遷移、轉(zhuǎn)化,可以作為水體與底泥污染程度及受污染治理恢復(fù)狀況的指示指標(biāo)。生物完整性指數(shù)(Index of Biological Integrity,IBI)已被廣泛運(yùn)用于河流生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)中。然而,現(xiàn)存的IBI較少基于以微生物為代表的分解者的評(píng)價(jià)體系。因此,本文選取典型礦區(qū)污染湖泊、不同功能區(qū)河流和污染梯度河流為研究對(duì)象,探討其底泥中微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性、功能微生物豐度,分析不同人為干擾對(duì)底泥微生物群落的影響,同時(shí)篩選特征微生物指標(biāo),并建立微生物生物完整性指數(shù)對(duì)水體生態(tài)健康狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。論文的主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:(1)研究芬蘭銅礦和鎳礦附近湖泊底泥中微生物群落特征及其對(duì)重金屬污染的響應(yīng)。六個(gè)湖泊底泥中微生物群落結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)菌種主要是變形菌門(Proteobacteria,20%),其他優(yōu)勢(shì)菌種(1-10%)有酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinomycetes)、擬桿菌門(Bacteroides),藍(lán)藻菌(cyanobacterium)、厚壁菌門(Firmicutes)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、浮霉菌門(Planctomycetes)和疣微菌門(Verrucomicrobia)。六個(gè)湖泊樣點(diǎn)中,清潔對(duì)照點(diǎn)PJ和H湖泊優(yōu)勢(shì)菌群群落組成結(jié)構(gòu)相似較高,銅礦區(qū)附近的JS和KS群落組成結(jié)構(gòu)接近,鎳礦區(qū)附近LJ和毗鄰銅礦停產(chǎn)30年的SJ群落組成結(jié)構(gòu)相似。六個(gè)不同程度重金屬污染湖泊底泥中,銅耐受基因copA基因拷貝數(shù)范圍在1.33×106-5.34×106copies/ng,其中兩個(gè)銅礦區(qū)湖泊(KS和JS)底泥copA基因豐度顯著高于其他礦區(qū)湖泊底泥。對(duì)照湖泊PJ底泥中,八類功能群群占細(xì)菌總數(shù)的28.83%,其中甲烷氧化菌(8.60%)和固氮菌(18.17%)是主要的類群,存在一定的硫酸鹽還原菌(0.18%)和硫氧化菌(0.24%),反硝化菌含量較少(0.01%)。地理位置較遠(yuǎn)的對(duì)照湖泊h中,這幾類功能菌群共占細(xì)菌總數(shù)1.30%,而銅礦區(qū)js湖泊的底泥中功能菌群占細(xì)菌總數(shù)0.99%。其他湖泊底泥中功能類群較少,小于細(xì)菌總數(shù)0.1%。重金屬污染明顯影響底泥中這幾類功能微生物群落的生長(zhǎng)。典范對(duì)應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)影響微生物群落的顯著環(huán)境因子包括ph、氨(NH_4~+-N)硝酸鹽(NO~(3-))、鉻(CR)、砷(AS)和硫(S)。(2)海寧市不同功能區(qū)(農(nóng)業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、生活區(qū))河流底泥中微生物群落特征研究發(fā)現(xiàn),不同功能區(qū)河流底泥中的微生物群的優(yōu)勢(shì)種群主要是變形菌門(proteobacteria),但是優(yōu)勢(shì)種群和稀有種群在三個(gè)功能區(qū)流域的底泥中分布不同,互養(yǎng)菌門(synergistetes)和熱袍菌門(thermotogae)僅在農(nóng)業(yè)區(qū)存在;bd1-5、纖維桿菌門(fibrobacteres)和gouta4則僅在居住區(qū)和工業(yè)區(qū)被發(fā)現(xiàn);而這五種菌屬在東山橋(ds)、釣魚臺(tái)(dyt)和濕地(sd)幾個(gè)樣點(diǎn)均未發(fā)現(xiàn)。說(shuō)明三個(gè)功能區(qū)河流流域微生物群落組成和多樣性各不相同;農(nóng)業(yè)區(qū)河流沉積物中氮轉(zhuǎn)化過程中的功能基因(amoa、nirk、nirs和nosz)豐度相對(duì)更高,反映該區(qū)域河流底泥具有更活躍的硝化與反硝化能力,而工業(yè)區(qū)固氮作用(nifh)和甲烷氧化作用(pmoa)功能基因豐度相對(duì)更高,說(shuō)明該區(qū)域河流底泥具有更活強(qiáng)的固氮和甲烷氧化能力;功能微生物與環(huán)境因子關(guān)系密切,產(chǎn)甲烷菌種與石油、硝化和反硝化菌屬與氮、硫酸鹽還原菌與硫化物濃度相關(guān)性較大;砷(AS)和硫化物(S~(2-))主要來(lái)源于工業(yè)區(qū),對(duì)該功能區(qū)樣點(diǎn)的微生物群落結(jié)構(gòu)分布有顯著性影響;溶解氧(DO)、砷(AS)、硫化物(S~(2-))、pH、溫度(t)和石油是影響底泥的主要環(huán)境因子。aoa/aob和bgn/β指標(biāo)結(jié)果說(shuō)明農(nóng)業(yè)區(qū)河流底泥富營(yíng)養(yǎng)化程度最高,工業(yè)區(qū)水體水質(zhì)最差。(3)寧波市不同污染梯度河流底泥的微生物群落特征研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢(shì)群落主要包括變形菌門(proteobacteria,11.5%-44.3%),酸桿菌門(acidobacteria,2.17%-19.9%),放線菌(actinobacteria,0.34%-17.1%),浮霉菌門(planctomycetes,2.48%-21.2%,和疣微菌門(verrucomicrobia,2.54%-10.9%)。底泥樣品中古菌和細(xì)菌總數(shù)變化趨勢(shì)一致,支流的豐度顯著小于匯流的豐度,細(xì)菌總數(shù)5.37×10~3-8.91×10~6 copies/ng DNA,而古菌總數(shù)顯著低于細(xì)菌總數(shù),分布范圍在4.6×10~1-2.70×10~4copies/ng DNA。分析篩選了氨氮(NH~(4+))、總氮(TN)、pH、總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)、硝態(tài)氮(NO~(3-))和三價(jià)鐵(Fe~(3+))七個(gè)與細(xì)菌分布有顯著關(guān)系的環(huán)境因子。通過建立微生物生物完整性指標(biāo)體系,發(fā)現(xiàn)6個(gè)相對(duì)清潔的對(duì)照點(diǎn)M-IBI指數(shù)基本都在Ⅰ級(jí)健康水平(西坑點(diǎn)Ⅱ亞健康),對(duì)照點(diǎn)的水體水質(zhì)相對(duì)較好;而中下游的16個(gè)受損點(diǎn)則在M-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果上存在一定的差異性,說(shuō)明受損點(diǎn)受到不同類型、不同程度的干擾,最差的石山弄村樣點(diǎn)受到附近采石場(chǎng)干擾,水體受損程度較大。
【關(guān)鍵詞】：微生物多樣性 功能微生物 淡水生態(tài)系統(tǒng) 微生物指標(biāo) 微生物評(píng)價(jià)體系
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;X172
【目錄】：

• 摘要6-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-31
• 1.1 水體底泥15-20
• 1.1.1 水體底泥生態(tài)特征15-16
• 1.1.2 水體底泥污染現(xiàn)狀16-19
• 1.1.3 水體底泥污染的生態(tài)影響19-20
• 1.2 水體底泥微生物群落20-22
• 1.2.1 水體底泥微生物生態(tài)作用20-21
• 1.2.2 水體底泥微生物多樣性21
• 1.2.3 水體底泥微生物多樣性影響因素21-22
• 1.3 水生生態(tài)系統(tǒng)生物評(píng)價(jià)指標(biāo)22-25
• 1.3.1 水生生態(tài)系統(tǒng)健康的概念22-23
• 1.3.2 水生系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的意義23-24
• 1.3.3 國(guó)內(nèi)外常用生物指標(biāo)研究進(jìn)展24-25
• 1.4 微生物指標(biāo)評(píng)價(jià)淡水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況25-27
• 1.4.1 微生物指標(biāo)概況25-26
• 1.4.2 分子生物學(xué)的發(fā)展26-27
• 1.5 微生物評(píng)價(jià)指標(biāo)研究進(jìn)展27-28
• 1.6 本研究?jī)?nèi)容和研究意義28-30
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容28
• 1.6.2 目的和意義28-30
• 1.7 技術(shù)路線圖30-31
• 第二章 材料與方法31-41
• 2.1 水體底泥采集與樣品處理31
• 2.2 底泥基本理化性質(zhì)的測(cè)定31-32
• 2.3 底泥DNA的提取32-33
• 2.4 高通量測(cè)序33-35
• 2.4.1 基因組DNA的抽提33-34
• 2.4.2 PCR擴(kuò)增34
• 2.4.3 熒光定量34
• 2.4.4 Miseq文庫(kù)構(gòu)建34
• 2.4.5 Miseq測(cè)序34-35
• 2.5 功能基因的熒光實(shí)時(shí)定量PCR擴(kuò)增35-40
• 2.5.1 質(zhì)粒的提取35-36
• 2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制36-37
• 2.5.3 功能基因豐度測(cè)定37-40
• 2.6 數(shù)據(jù)分析40-41
• 第三章 芬蘭礦區(qū)湖泊底泥中環(huán)境因子對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)特征影響41-55
• 3.1 研究區(qū)域湖泊水體概況41-45
• 3.2 礦區(qū)湖泊底泥微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性特征研究45-47
• 3.3 河流底泥微生物功能基因豐度分布特征研究47-51
• 3.3.1 Cu相關(guān)功能基因豐度分布特征研究47-48
• 3.3.2 微生物功能基因豐度分布特征研究48-51
• 3.4 微生物群落結(jié)構(gòu)與相關(guān)環(huán)境因子的關(guān)系51-53
• 3.4.1 微生物群落之間相關(guān)性51-52
• 3.4.2 微生物與環(huán)境因子之間關(guān)系52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 海寧市不同類型區(qū)域河流底泥微生物群落結(jié)構(gòu)特征研究55-70
• 4.1 研究區(qū)域河流水體的概況55-58
• 4.2 不同類型河流底泥微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性特征58-61
• 4.3 河流底泥微生物功能基因豐度分布特征61-63
• 4.3.1 C循環(huán)相關(guān)基因豐度61
• 4.3.2 N循環(huán)相關(guān)基因豐度61-63
• 4.3.3 S循環(huán)相關(guān)基因豐度63
• 4.4 微生物群落結(jié)構(gòu)與相關(guān)環(huán)境因子的關(guān)系63-67
• 4.5 結(jié)果討論67-68
• 4.5.1 人類活動(dòng)對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響67-68
• 4.5.2 水體水質(zhì)微生物指標(biāo)及其應(yīng)用68
• 4.6 小結(jié)68-70
• 第五章 建立微生物生物完整性指標(biāo)評(píng)價(jià)河流水體生態(tài)健康狀況——以寧波境內(nèi)河流為例70-87
• 5.1 研究區(qū)域河流水體的概況71-73
• 5.2 河流水體微生物群落特征73-79
• 5.2.1 微生物群落結(jié)構(gòu)分析73-74
• 5.2.2 功能微生物豐度分析74-79
• 5.3 河流水體健康微生物指標(biāo)體系的建立79-84
• 5.3.1 微生物指標(biāo)的初選79-82
• 5.3.2 微生物指標(biāo)的篩選82-83
• 5.3.3 微生物生物完整性指標(biāo)體系的建立83-84
• 5.4 結(jié)果與討論84-87
• 5.4.1 M-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果84-85
• 5.4.2 討論與小結(jié)85-87
• 第六章 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87
• 6.2 展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-97
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文97-98
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所作的項(xiàng)目98-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 宋兆齊;王莉;劉秀花;梁峰;;云南和西藏四處熱泉中的厚壁菌門多樣性[J];生物技術(shù);2015年05期

2 鮑林林;陳永娟;王曉燕;;北運(yùn)河沉積物中氨氧化微生物的群落特征[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2015年01期

3 張穎;胡金;萬(wàn)云;劉其根;查玉婷;孫月娟;胡忠軍;;基于底棲動(dòng)物完整性指數(shù)B-IBI的淮河流域水系生態(tài)健康評(píng)價(jià)[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào);2014年03期

4 宋長(zhǎng)青;吳金水;陸雅海;沈其榮;賀紀(jì)正;黃巧云;賈仲君;冷疏影;朱永官;;中國(guó)土壤微生物學(xué)研究10年回顧[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2013年10期

5 黃藝;舒中亞;;基于浮游細(xì)菌生物完整性指數(shù)的河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)——以滇池流域?yàn)槔齕J];環(huán)境科學(xué);2013年08期

6 任麗娟;何聃;邢鵬;王毓菁;吳慶龍;;湖泊水體細(xì)菌多樣性及其生態(tài)功能研究進(jìn)展[J];生物多樣性;2013年04期

7 鄧文麗;劉均平;王曉星;杜桂森;洪劍明;;北京野鴨湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)關(guān)系研究[J];濕地科學(xué);2013年01期

8 杜萍;劉晶晶;沈李東;胡寶蘭;曾江寧;陳全震;壽鹿;廖一波;;Biolog和PCR-DGGE技術(shù)解析椒江口沉積物微生物多樣性[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

9 阮仁良,屠鶴鳴,蔡肖月,朱威;太浦河開通對(duì)上海市水環(huán)境的影響[J];環(huán)境科學(xué)研究;1999年05期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 張雅琳;硫酸鹽還原菌處理低濃度含銅廢水的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 姚麗平;城市黑臭河道底泥微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)人工曝氣的響應(yīng)特征及機(jī)理研究[D];華東師范大學(xué);2014年

3 趙雪楓;瀘沽湖溫度分層季節(jié)變化及其環(huán)境效應(yīng)[D];暨南大學(xué);2014年

4 戴昕;好氧顆粒污泥工藝運(yùn)行過程重要功能菌群研究[D];浙江大學(xué);2014年

5 閆苗章;淹水培養(yǎng)過程中水稻土Fe-氫酶微生物多樣性及豐度分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

6 劉亞君;生物除鐵除錳濾池工程調(diào)試及錳氧化菌的多樣性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

7 李戀;菊酯降解菌株JZL-3與甲基營(yíng)養(yǎng)型菌株JZL-4的分離、鑒定及生物學(xué)特性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

8 朱英;河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)中生物指標(biāo)的研究與應(yīng)用[D];華東師范大學(xué);2008年

9 王俊華;水生植物和放線菌對(duì)皂河污水的凈化研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：1067424