自然系統(tǒng)和人為活動均會產(chǎn)生水體硒污染。水體中的硒主要存在形態(tài)為六價的硒酸鹽(SeO₄^2-)和四價的亞硒酸鹽(SeO32-)。這兩種硒鹽具有極強的水溶性和生理毒性。相反,元素態(tài)硒(Se0)不溶于水,可以通過離心或者過濾去除。Se042-的微生物還原是一種簡單有效的水體硒污染控制方法,在該生物還原過程中,微生物會利用不同電子供體,將SeO₄^2-還原為SeO32-,并進一步將SeO32-還原為Se0。氫氣(H₂)和甲烷(CH₄)作為水體厭氧生物處理中間產(chǎn)物,價格低廉,近年來被廣泛地應(yīng)用水污染生物修復(fù)研究。該過程中,微生物利用H₂和CH₄為電子供體,氧化態(tài)污染物為電子受體,驅(qū)動污染物的生物還原。膜生物反應(yīng)器(Membrane biofilm reactor,MBfR)是一種去除廢水中SeO₄^2-的理想工藝,H₂或CH₄可以通過中空纖維...

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
序言
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 硒酸鹽污染
        1.1.1 硒元素及其化合物
        1.1.2 硒酸鹽水體污染來源及現(xiàn)狀
        1.1.3 硒酸鹽污染的危害
    1.2 水體硒酸鹽污染的治理
        1.2.1 水體硒酸鹽污染的物理化學治理
        1.2.2 硒酸鹽污染的微生物治理
    1.3 硒酸鹽的微生物還原研究進展
        1.3.1 硒酸鹽與亞硒酸鹽還原菌
        1.3.2 微生物的硒酸鹽還原機理
        1.3.3 硒酸鹽微生物還原的終產(chǎn)物元素硒
        1.3.4 硒酸鹽、硝酸鹽的復(fù)合污染
        1.3.5 硒酸鹽還原菌的檢測
    1.4 甲烷和氫氣作為電子供體驅(qū)動的硒酸鹽還原
        1.4.1 氫氣作為電子供體驅(qū)動的硒酸鹽還原
        1.4.2 甲烷作為電子供體驅(qū)動的硒酸鹽還原
    1.5 本課題的研究意義和技術(shù)路線
第二章 氫基質(zhì)膜生物反應(yīng)器還原硒酸鹽和硝酸鹽的研究
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實驗裝置
        2.2.2 模擬廢水
        2.2.3 反應(yīng)器啟動與運行
        2.2.4 化學分析
        2.2.5 通量計算
        2.2.6 生物膜取樣和DNA抽提
        2.2.7 焦磷酸測序
        2.2.8 掃描電鏡觀察
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 硒酸鹽與硝酸鹽還原的相互作用
        2.3.2 微生物群落結(jié)構(gòu)
        2.3.3 PCoA分析表明微生物群落改變的驅(qū)動力
    2.4 總結(jié)
第三章 甲烷基質(zhì)膜生物反應(yīng)器還原硒酸鹽和硝酸鹽的研究
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 模擬廢水
        3.2.2 實驗裝置
        3.2.3 反應(yīng)器啟動與運行
        3.2.4 化學分析
        3.2.5 通量計算
        3.2.6 生物膜取樣和DNA抽提
        3.2.7 Illumina測序
        3.2.8 宏基因組預(yù)測分析
        3.2.9 透射電鏡分析
        3.2.10 X射線光電子能譜能譜分析
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 CH₄-MBfR還原SeO4
2-和NO₃-的性能概要
        3.3.2 CH₄-MBfR對SeO4
2-的單獨還原
        3.3.3 CH₄-MBfR對SeO4
2-和NO3
-的同步還原
        3.3.4 SeO4
2-還原終產(chǎn)物硒納米顆粒表征
        3.3.5 微生物群落結(jié)構(gòu)評估及CH₄氧化耦合SeO4
2-還原的機制探討
    3.4 總結(jié)
第四章 基于硒酸鹽還原酶基因的引物設(shè)計及硒酸鹽還原菌的定量檢測
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 引物設(shè)計
        4.2.2 SerA與DMSO家族還原酶的比較
        4.2.3 H₂-MBfR生物膜的qPCR分析
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 設(shè)計引物的靈敏度
        4.3.2 系統(tǒng)發(fā)育樹分析
        4.3.3 MBfR生物膜樣品的serA、nirS基因熒光定量
        4.3.4 nirS與serA引物的比較
        4.3.5 serA引物的應(yīng)用前景
        4.3.6 serA引物的不足
    4.4 總結(jié)
第五章 氫氣/甲烷作為電子供體驅(qū)動的多種氧化態(tài)污染物生物還原研究
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 氫自養(yǎng)型銻酸鹽還原菌群預(yù)培養(yǎng)
        5.2.2 以氫氣、乳酸為電子供體的銻酸鹽還原實驗
        5.2.3 甲烷基質(zhì)MBfR還原六價鉻的實驗
        5.2.4 甲烷基質(zhì)MBfR還原溴酸鹽的實驗
        5.2.5 化學分析
        5.2.6 生物膜取樣和DNA抽提
        5.2.7 Illumina測序
        5.2.8 掃描電鏡觀察
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 H₂和乳酸做為電子供體驅(qū)動的銻酸鹽還原比較
        5.3.2 銻酸鹽還原菌群形態(tài)學和EDS分析
        5.3.3 銻酸鹽還原菌群的微生物群落結(jié)構(gòu)
        5.3.4 CH₄-MBfR對Cr(Ⅵ)的還原
        5.3.5 CH₄-MBfR對BrO3
-的還原
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
個人簡介
攻讀博士學位期間取得的科研成果
    一、已發(fā)表論文
    二、待發(fā)表論文
    三、獲得獎勵情況



本文編號：3793999

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