五氯酚(Pentachlorophenol, PCP)是環(huán)境中普遍存在的一種高毒性、致畸、致癌氯代有機污染物。通常,PCP作為木材防腐劑以及殺蟲劑被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)中。在厭氧條件下,PCP的還原脫氯過程是其主要的轉(zhuǎn)化方式,并且結(jié)合生物化學(xué)循環(huán)過程將電子從氫氣和有機碳轉(zhuǎn)移至電子受體PCP中。一般來說,土壤環(huán)境中NO3-、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)以及S042-等離子是土壤環(huán)境中的主要電子受體,并且在厭氧條件下非�；钴S,因此PCP的還原脫氯過程勢必與土壤氧化還原反應(yīng)過程中其他的電子傳遞過程存在著相互聯(lián)系。本文以PCP作為目標污染物,研究其在厭氧條件下土壤環(huán)境中還原脫氯動力學(xué)及其化學(xué)-微生物學(xué)耦合調(diào)控作用機制。詳細的研究內(nèi)容主要包括：厭氧條件下PCP的還原脫氯途徑;PCP還原轉(zhuǎn)化及其與土壤中不同電子受體(NO3-、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)和S042-等)之間的還原動力學(xué)耦合關(guān)系；PCP還原轉(zhuǎn)化過程中土壤微生物菌群以及功能菌群的變化規(guī)律。主要研究結(jié)果如下：(1)純菌體系：通過富集篩選分離技術(shù)在水稻泥漿中篩選出一株新的Fe(Ⅲ)還原菌Clostridium beijerinckii Z(菌株Z),...

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 PCP的性質(zhì)及其污染特性
        1.1.1 PCP及其它氯酚化合物的理化性質(zhì)
        1.1.2 PCP環(huán)境污染及其危害
    1.2 PCP在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化
        1.2.1 PCP及其氯酚的物理遷移過程
        1.2.2 PCP及其氯酚的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程
        1.2.3 PCP及其氯酚的生物降解過程
    1.3 厭氧條件下PCP的還原脫氯過程
        1.3.1 還原脫氯微生物種群
        1.3.2 微生物的還原脫鹵酶基因
        1.3.3 影響PCP還原脫氯的環(huán)境因素
    1.4 微生物生物多樣性測定
        1.4.1 以生物化學(xué)特性為基礎(chǔ)的測定方法
        1.4.2 以分子生物學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的測定方法
    1.5 論文研究目標和技術(shù)路線
        1.5.1 論文研究目標
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
2 鐵還原菌C. beijerinckii Z介導(dǎo)的Fe(Ⅲ)還原及其偶聯(lián)PCP脫氯研究
    2.1 材料和方法
        2.1.1 供試土壤
        2.1.2. 厭氧培養(yǎng)條件下不同碳源對水稻土中Fe(Ⅲ)還原菌鐵還原能力的影響
        2.1.3 鐵還原菌的富集和分離
        2.1.4 鐵還原菌特性
        2.1.5 鐵還原率測定
        2.1.6 鐵還原偶聯(lián)PCP脫氯過程研究
        2.1.7 泥漿培養(yǎng)試驗
        2.1.8 分析方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 添加不同碳源對水稻土中鐵還原率以及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
        2.2.2 鐵還原菌的分離及其性質(zhì)
        2.2.3 C. beijerinckii strain Z的pH生長范圍以及最適pH
        2.2.4 C. beijerinckii strain Z的最大鐵還原量
        2.2.5 C. beijerinckii strain Z對不同鐵源的Fe(Ⅲ)還原效率的差異
        2.2.6 C. beijerinckii strain Z介導(dǎo)的鐵還原偶聯(lián)PCP還原脫氯
        2.2.7 土壤環(huán)境中C. beijerinckii strain Z對PCP濃度的承載范圍
    2.3 討論
        2.3.1 C. beijerinckii strain Z的分離
        2.3.2 影響C. beijerinckii strain Z的鐵還原率因素
        2.3.3 C. beijerinckii strain Z Fe(Ⅲ)還原對PCP還原脫氯的影響
    2.4 結(jié)論
3 厭氧條件下與土壤多種氧化還原過程耦合的五氯酚的還原脫氯研究
    3.1 材料和方法
        3.1.1 供試土壤
        3.1.2 培養(yǎng)試驗
        3.1.3 分析方法
        3.1.4 數(shù)據(jù)分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 土層剖面基本理化性質(zhì)
        3.2.2 厭氧條件下PCP的還原脫氯過程及其脫氯途徑
        3.2.3 PCP脫氯過程中碳同位素分餾效應(yīng)
        3.2.4 厭氧培養(yǎng)過程中不同環(huán)境因子氧化還原動力學(xué)變化
        3.2.5 厭氧培養(yǎng)條件下的電子傳遞流向
        3.2.6 不同環(huán)境因子的Pearson相關(guān)關(guān)系
        3.2.7 微生物群落與環(huán)境因子的相互關(guān)系
        3.2.8 厭氧轉(zhuǎn)化過程中的主要微生物種群
    3.3 討論
        3.3.1 紅樹林土壤的PCP還原脫氯能力分析
        3.3.2 厭氧條件下土壤中不同氧化還原過程反應(yīng)排序
        3.3.3 Fe(Ⅲ)還原偶聯(lián)PCP還原脫氯過程
        3.3.4 PCP以及乙酸鈉對土壤其他生物化學(xué)過程的影響
    3.4 結(jié)論
4 五氯酚還原脫氯過程中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)演變
    4.1 材料和方法
        4.1.1 供試土壤
        4.1.2 分析方法
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 不同處理條件下的PCP脫氯和CH₄排放
        4.2.2 測序序列質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析
        4.2.3 表層和底層紅樹林土壤中的細菌和古菌群落結(jié)構(gòu)差異
        4.2.4 PCP和乙酸鈉對0-20 cm和80-100 cm土層中細菌群落結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.5 PCP和乙酸鈉對0-20 cm和80-100 cm土層中古菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 討論
        4.3.1 紅樹林土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)
        4.3.2 PCP和乙酸鈉對紅樹林土壤細菌群落的影響
        4.3.3 PCP添加對土壤中鐵還原菌群的影響
        4.3.4 PCP和乙酸鈉對古菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.4 結(jié)論
5 基于DNA-SIP技術(shù)的PCP還原脫氯對特定微生物菌群的調(diào)控機制
    5.1 材料和方法
        5.1.1 供試土壤
        5.1.2 培養(yǎng)試驗
        5.1.3 分析方法
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 培養(yǎng)結(jié)束后CH₄和CO₂的濃度變化
        5.2.2 紅樹林表層(0-20 cm)和底層(80-100 cm)中微生物群落差異
        5.2.3 DNA-SIP分層結(jié)果分析
        5.2.4 分層結(jié)果中各層主要菌群結(jié)構(gòu)組成
    5.3 討論
        5.3.1 乙酸鈉對土壤微生物菌群的影響
        5.3.2 厭氧條件下乙酸鈉標記菌群及其與PCP還原脫氯的關(guān)系
    5.4 結(jié)論
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
        6.1.1 純菌體系下Fe(Ⅲ)還原偶聯(lián)的PCP還原脫氯過程
        6.1.2 群落體系下PCP的還原脫氯動力學(xué)及其機制
        6.1.3 群落體系下PCP還原脫氯過程中土壤微生物群落的演變特征
        6.1.4 特定體系下PCP對乙酸鹽標記菌群的影響
    6.2 研究創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間主要學(xué)術(shù)成果



本文編號：4049502