本文關(guān)鍵詞：全氟辛酸對(duì)底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響及指示特性的研究

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【摘要】：全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid, PFOA)作為一種最具有代表性的有機(jī)化合物全氟化合物(Perfluoroalkyl substances, PFASs),現(xiàn)已被廣泛用于工業(yè),民用等生產(chǎn)生活領(lǐng)域,它是一種新型持久性有機(jī)污染物,已經(jīng)在全球范圍內(nèi)不同環(huán)境介質(zhì)中被檢測(cè)出。PFOA具有的環(huán)境持久性和生物富集性已引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注,其關(guān)于PFOA對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的研究大多集中在針對(duì)模式生物和人體的毒性研究方面,而對(duì)微生物生態(tài)效應(yīng)方面的研究少有報(bào)道。本研究從室外研究區(qū)分析和室內(nèi)菌種培養(yǎng)兩方面開展工作,探究PFOA對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和選出的典型菌種的影響,主要內(nèi)容和結(jié)論如下所示：1.實(shí)地勘察后,選擇山東省小清河這個(gè)氟化工廠分布較為集中的地區(qū)作為研究區(qū)域,在2014年4月和7月份從小清河的上游到萊州灣入�？谙掠翁幑膊杉�10個(gè)表層河流底泥(XQ1-XQ10),應(yīng)用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀(HPLC-MS/MS)監(jiān)測(cè)里面所含的全氟化合物,剖析了影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的多個(gè)相關(guān)環(huán)境因子,使用第二代Illumina MiSeq測(cè)序技術(shù)對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,采用典型對(duì)應(yīng)分析的方法來(lái)確定影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的最主要環(huán)境因素。探究后的結(jié)果顯示,小清河流域河流表層沉積物中的PFASs有12種在不同程度上均有檢出,且均以PFOA作為最主要的內(nèi)容物,XQ5是生產(chǎn)企業(yè)排污口下游的樣點(diǎn)其中PFOA濃度在4月和7月分別為456.2 ng·g-1和748.7 ng·g-1。Proteobacteria是4月份和7月份所有樣品占主導(dǎo)地位的門類,硫桿菌屬(Thiobacillus)在PFOA濃度低時(shí)數(shù)量較少,在PFOA濃度高時(shí)數(shù)量較高且成為優(yōu)勢(shì)菌種,初步證明Thiobacillus是PFOA污染響應(yīng)的敏感菌種或抗性菌種。PFOA是影響小清河4月份細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要因子,與該流域細(xì)菌群落的豐富度和均勻度呈顯著負(fù)相關(guān)。影響7月份該區(qū)域細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子尚不明確有待進(jìn)一步研究。2.選擇硫桿菌屬(Thiobacillus)中的排硫硫桿菌(T. thioparus)和脫氮硫桿菌(T. denitrificans)作為模式菌種,測(cè)定10種不同PFOA濃度下兩種細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線和pH變化,同時(shí)監(jiān)測(cè)一個(gè)生長(zhǎng)周期后培養(yǎng)基中PFOA殘存量。試驗(yàn)結(jié)果表明,T. thioparus在不同PFOA濃度下其生長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著地規(guī)律性促進(jìn)作用,可以作為PFOA污染的敏感菌種。10種不同濃度PFOA均不會(huì)影響兩種細(xì)菌培養(yǎng)基中pH的變化,進(jìn)一步說明PFOA并未參與細(xì)菌的代謝過程。培養(yǎng)一個(gè)生長(zhǎng)周期后,T. thioparus和T. denitrificans培養(yǎng)基中PFOA的殘存率分別為73.2%-78.9%和81.0%-86.5%,說明T. thioparus能更有效降低培養(yǎng)基中PFOA的含量,其對(duì)治理PFOA污染水體有著重要的生態(tài)學(xué)意義。
【關(guān)鍵詞】：全氟辛酸 細(xì)菌群落 冗余分析 排硫硫桿菌 脫氮硫桿菌
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X172;X52
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 引言10-22
• 1.1. 全氟辛酸(PFOA)概述10-15
• 1.1.1. PFOA的理化性質(zhì)10-11
• 1.1.2. PFOA的來(lái)源,分布和特點(diǎn)11-12
• 1.1.3. PFOA的污染現(xiàn)狀12-14
• 1.1.3.1. 水體12-13
• 1.1.3.2. 固體介質(zhì)(沉積物、土壤和污泥)13
• 1.1.3.3. 大氣13-14
• 1.1.3.4. 生物14
• 1.1.4. 世界各國(guó)對(duì)PFOA的限制和減排行動(dòng)14-15
• 1.2. 全氟辛酸的毒性效應(yīng)研究現(xiàn)狀15
• 1.3. 全氟辛酸與細(xì)菌相互作用關(guān)系15-17
• 1.4. 細(xì)菌群落多樣性的分析方法17-19
• 1.4.1. 傳統(tǒng)的細(xì)菌分離培養(yǎng)法17
• 1.4.2. BIOLOG法17
• 1.4.3. 磷脂脂肪酸法(PLEA)17-18
• 1.4.4. 現(xiàn)代分子生物學(xué)方法18-19
• 1.5. 選題的意義與目的19-20
• 1.6. 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線20-22
• 2. 沉積物中PFASs和物理化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定22-38
• 2.1. 研究區(qū)域概況及樣品采集22-23
• 2.1.1. 研究區(qū)域概況及樣地設(shè)計(jì)22
• 2.1.2. 樣品的采集22-23
• 2.2. 沉積物中全氟化合物(PFASs)的測(cè)定23-32
• 2.2.1. 實(shí)驗(yàn)材料與儀器23-24
• 2.2.1.1. 主要試劑與材料23
• 2.2.1.2. 主要實(shí)驗(yàn)儀器23-24
• 2.2.1.3. 標(biāo)準(zhǔn)樣品24
• 2.2.2. 實(shí)驗(yàn)方法24-27
• 2.2.2.1. 樣品預(yù)處理24-25
• 2.2.2.2. 儀器條件25-26
• 2.2.2.3. 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制26-27
• 2.2.2.4. 統(tǒng)計(jì)方法27
• 2.2.3. 結(jié)果與討論27-32
• 2.2.3.1.4 月份小清河PFASs含量及組成特征27-29
• 2.2.3.2.7 月份小清河PFASs含量及組成特征29-32
• 2.2.4. 小結(jié)32
• 2.3. 沉積物中物理化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定32-38
• 2.3.1. 沉積物理化性質(zhì)測(cè)定方法32-33
• 2.3.2. 結(jié)果與討論33-37
• 2.3.2.1.4 月份沉積物環(huán)境因子特征33
• 2.3.2.2.7 月份沉積物環(huán)境因子特征33-34
• 2.3.2.3.4 月份環(huán)境因子間相關(guān)性分析34-37
• 2.3.2.4.7 月份環(huán)境因子間相關(guān)性分析37
• 2.3.3. 小結(jié)37-38
• 3. 小清河沉積物細(xì)菌群落多樣性分析38-52
• 3.1. 實(shí)驗(yàn)材料與儀器38
• 3.2. 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 3.2.1. 沉積物樣品DNA的提取38
• 3.2.2. 16s RDNA-V4區(qū)的PCR擴(kuò)增和產(chǎn)物純化38
• 3.2.3. 16s RDNA文庫(kù)構(gòu)建和測(cè)序38-39
• 3.2.4. 生物信息分析流程39
• 3.3. 4 月份沉積物細(xì)菌高通量測(cè)序分析結(jié)果與討論39-46
• 3.3.1. 細(xì)菌豐度39-41
• 3.3.2. 細(xì)菌在門和綱水平上的群落組成41-43
• 3.3.3. 細(xì)菌在屬水平上的群落組成43-44
• 3.3.4. 環(huán)境因子與細(xì)菌群落關(guān)系分析44-46
• 3.4.7 月份沉積物細(xì)菌高通量測(cè)序分析結(jié)果與討論46-49
• 3.4.1. 細(xì)菌豐度46-47
• 3.4.2. 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成47-49
• 3.4.3. 環(huán)境因子與細(xì)菌群落關(guān)系分析49
• 3.5. 小結(jié)49-52
• 3.5.1.4 月份沉積物細(xì)菌高通量測(cè)序分析小結(jié)49-50
• 3.5.2.7 月份沉積物細(xì)菌高通量測(cè)序分析小結(jié)50-52
• 4. PFOA對(duì)T. thioparus和T. denitrificans生長(zhǎng)的影響52-60
• 4.1. 材料與方法53-54
• 4.1.1. 供試菌種53
• 4.1.2. 液體培養(yǎng)基配方53
• 4.1.3. 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑53
• 4.1.3.1. 主要試劑和材料53
• 4.1.3.2. 主要實(shí)驗(yàn)儀器53
• 4.1.4. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)53-54
• 4.1.5. 樣品的測(cè)定與數(shù)據(jù)分析54
• 4.2. 結(jié)果與討論54-58
• 4.2.1. 不同PFOA濃度下排硫硫桿菌(thiobacillus thioparus)生長(zhǎng)曲線的測(cè)定54-55
• 4.2.2. 不同PFOA濃度下脫氮硫桿菌(thiobacillus denitrificans)生長(zhǎng)曲線的測(cè)定55-56
• 4.2.3. 排硫硫桿菌和脫氮硫桿菌在培養(yǎng)過程中的pH變化56-57
• 4.2.4. 排硫硫桿菌和脫氮硫桿菌培養(yǎng)基中PFOA的殘存量57-58
• 4.3. 小結(jié)58-60
• 5. 結(jié)論與展望60-62
• 5.1. 結(jié)論60
• 5.1.1. PFOA對(duì)小清河沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響60
• 5.1.2. PFOA對(duì)T. thioparus和T. denitrificans生長(zhǎng)的影響60
• 5.2. 創(chuàng)新點(diǎn)60-61
• 5.3. 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-74
• 個(gè)人簡(jiǎn)介74-76
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介76-78
• 致謝78

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本文編號(hào)：1080610