【摘要】：中國(guó)是一個(gè)極度缺水的國(guó)家,70%的飲用水來(lái)源于地下水。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的地下水污染調(diào)查結(jié)果顯示,90%的地下水已被污染,其中60%屬于嚴(yán)重污染。在石油開(kāi)采區(qū)域,地下水中有機(jī)物污染嚴(yán)重,其中萘被廣泛檢出,且其含量占PAHs總量的70%以上。江漢平原地處湖北省中南部腹地,有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”之稱(chēng),同時(shí)江漢油田也位于此。由于江漢油田長(zhǎng)期的開(kāi)采或油制品加工,給當(dāng)?shù)氐牡叵滤斐闪藝?yán)重的污染。本文選取江漢平原廣華監(jiān)控區(qū)的CZK8和QZK1監(jiān)測(cè)井作為研究對(duì)象,并進(jìn)行了連續(xù)三年(2014年至2016年)的調(diào)查監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示其地下水中萘的濃度基本維持在26~39μg/L,而水生生物可接受的萘的濃度為1μg/L,這給當(dāng)?shù)氐牡叵滤镌斐闪艘欢ǖ亩竞ψ饔?同時(shí)也威脅到了當(dāng)?shù)厝说娘嬘盟踩榱私o當(dāng)?shù)氐叵滤恋奈廴拘迯?fù)提供最基本的資料,我們進(jìn)行了地下水中萘的原位微生物可降解性的研究,同時(shí)也期望為其他類(lèi)似問(wèn)題的研究提供借鑒。本論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果可以分為以下四個(gè)方面:(1)Bio-trap技術(shù)的自主研發(fā)Bio-trap技術(shù)可以在地下水中原位富集能潛在降解特定污染物的微生物群落,從而對(duì)特定污染物在實(shí)際地下水環(huán)境中能否發(fā)生微生物降解進(jìn)行評(píng)估。我們采用滴入-成型法自主研發(fā)了Bio-trap技術(shù)的核心材料Bio-beads,為了完善Bio-beads的性能,在制備完成后又進(jìn)行了后續(xù)處理。為了驗(yàn)證Bio-beads的性能,我們進(jìn)行了全方位的表征,如FT-IR、SEM、微生物負(fù)載和萘的吸附解吸等,表征結(jié)果顯示,Bio-beads的制備原料能很好的結(jié)合在一起;Bio-beads具有多孔開(kāi)孔的結(jié)構(gòu);微生物能自由進(jìn)入到Bio-beads中;Bio-beads能吸附足夠量的萘,且其解吸量小于7.5×10-2mg/Bio-bead(推薦限值)。以上結(jié)果顯示,自主研發(fā)的Bio-beads可以滿足地下水實(shí)驗(yàn)的要求。(2)地下水中的微生物群落特征為了掌握地下水中的微生物群落特征,首先將自主設(shè)計(jì)的Bio-trap裝置分別放入QZK1和CZK8監(jiān)測(cè)井地下水中60天,取出后放入干冰保溫箱中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。SEM結(jié)果顯示,Bio-beads中有少量的微生物。16S rRNA基因測(cè)序結(jié)果顯示,QZK1監(jiān)測(cè)井中第一優(yōu)勢(shì)微生物種群是g_Halomonas,而CZK8則為g_Lactococcus和s_Bacillus cereus。微生物種群功能的文獻(xiàn)檢索分析顯示,QZK1和CZK8監(jiān)測(cè)井中微生物的功能大致可分為5類(lèi),其中,潛在降解石油類(lèi)污染物的是最大的微生物功能類(lèi)別。(3)地下水中潛在原位降解萘的微生物群落特征為了研究地下水中潛在降解萘的微生物群落,首先對(duì)Bio-beads進(jìn)行了萘的吸附解吸研究,目的是尋找合適的萘吸附量,避免因過(guò)大的吸附量所引起的解吸量過(guò)大,而污染地下水。研究結(jié)果顯示,吸附量為2.62mg/Bio-bead的Bio-beads可以滿足要求,因此把其作為此次實(shí)驗(yàn)材料。將不同處理的Bio-trap裝置(CK:Bio-beads未吸附萘;Loaded:Bio-beads吸附萘))分別放入QZK1或CZK8監(jiān)測(cè)井中60天,取出后,放入干冰保溫箱中,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析。Bio-beads(Loaded樣品)上萘的含量測(cè)定結(jié)果顯示,其3/4以上的萘被去除(部署前Bio-beads萘吸附量:2.62mg/Bio-bead)。SEM顯示,Bio-beads(Loaded樣品)上有大量的球形微生物細(xì)胞的聚集。16S rRNA基因測(cè)序結(jié)果顯示,g_Lactococcus是最大的微生物優(yōu)勢(shì)種類(lèi),其可能具有潛在的降解萘的功能。萘功能基因檢測(cè)結(jié)果顯示,存在萘好氧降解基因nahA和厭氧降解基因ncr4。以上結(jié)果顯示,Bio-beads捕獲到了研究區(qū)地下水中潛在降解萘的微生物群落,同時(shí)預(yù)測(cè)g_Lactococcus可能具有降解萘的功能。(4)氧對(duì)地下水中潛在原位降解萘的微生物群落特征的影響研究資料顯示,氧對(duì)地下水中有機(jī)物的微生物降解有加速作用。為了探討氧在本研究區(qū)的實(shí)際作用效果,進(jìn)行了氧對(duì)地下水中潛在降解萘的原位微生物群落特征進(jìn)行了研究。首先自主研制了氧緩釋劑,然后將不同處理的Bio-trap裝置(CK:Biobeads未吸附萘;NA:Bio-beads吸附有萘;NA-O2:Bio-beads吸附有萘+氧緩釋劑)分別放入QZK1或CZK8監(jiān)測(cè)井中45天,取出后用干冰保溫箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析。結(jié)果顯示,在CZK8與QZK1監(jiān)測(cè)井地下水中,氧對(duì)萘原位微生物降解的影響有明顯的差別。NA-O2樣品上萘的去除率CZK8監(jiān)測(cè)井為56%,而QZK1監(jiān)測(cè)井則為28%(部署前Bio-beads萘吸附量:1.58mg/Bio-bead),同時(shí)這兩口監(jiān)測(cè)井中NA樣品上萘的去除率都在62%左右;NA-O2樣品Bio-beads的SEM顯示,CZK8監(jiān)測(cè)井中的Bio-beads上有大量的凹陷的微生物細(xì)胞,而QZK1的Bio-beads上則沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微生物。16S rRNA基因測(cè)序結(jié)果顯示,兩口監(jiān)測(cè)井的NA-O2樣品中的序列數(shù)量與其他處理相比都是最少的。以上結(jié)果表明,氧對(duì)研究區(qū)地下水中潛在降解萘的微生物群落的影響可能是負(fù)面的。
【圖文】：

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)博士學(xué)位論文 解需要氧的參與，氧不僅是最終的電子受體，還參與到降如羥基化和苯環(huán)的氧化裂解。萘的好氧降解的較詳細(xì)的研, Murray K & Williams PA等[87]就開(kāi)始了，他們用的菌株為6），，底物為14C標(biāo)記的萘且為唯一碳源，他們認(rèn)為萘的好酶首先攻擊苯環(huán)而非單加氧酶，其重要的代謝產(chǎn)物是環(huán)過(guò)物而非反式產(chǎn)物，這些研究成果為后續(xù)的研究提供了堅(jiān)實(shí)

們?nèi)?A月1f1-2水在不同介質(zhì)中的流速[2]
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X523;X172

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本文編號(hào)：2681952