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大型复合生态湿地的尾水净化效应及其微生物群落特征研究

2020-12-08阅读(658)

大型复合生态湿地的尾水净化效应及其微生物群落特征研究

论文摘要

人工湿地是一种广泛用作二级污水处理的工程系统,可用于深度处理水体中的污染物。尽管实验室小规模的简单人工湿地已被广泛研究,但大规模、应用型的复合生态湿地及其净化过程研究仍相对较少。本文依托处理尾水的复合生态湿地（已连续运行6年,日处理尾水6万吨）,重点研究各功能系统对抗生素和营养盐的去除效果及其与微生物的关系。本文通过HPLC-MS/MS在冬夏两季研究该高效复合生态湿地对尾水中抗生素和营养盐污染物的去除效果,并通过16S rRNA测序技术研究其中微生物的组成和多样性,揭示去除抗生素和营养盐的关键细菌。主要研究结果如下:（1）高效复合生态湿地对尾水中营养盐净化效果优良,对总氮、氨氮、总磷和 COD 的去除效率分别为 38.57%～42.79%、83.60～83.75%、56.67%～64.44%和34.77%～52.45%。出水口水质得到显著提升,达到地表V类水标准以上（除总氮指标）。在季节性对比中,夏季去除率高于冬季,这可能与夏季植物生长茂盛、微生物数量多、活性高,有助于吸收、降解污染物有关。（2）高效复合生态湿地对尾水中抗生素去除效果显著,冬夏两季喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类抗生素的去除效率分别为80.42%和65.21%,60.42%和53.44%,88.82%和63.76%。除氧氟沙星和恩诺沙星外,冬季抗生素的去除率比夏季更高。具有玻璃大棚保护的高效复合生态湿地子系统比露天的子系统对抗生素的去除贡献更大,并且潜流湿地去除抗生素的效果优于表面流湿地。（3）细菌群落的多样性和特定细菌的丰度对去除抗生素和营养盐可能产生影响。Dechloromonas（脱氯单胞菌属）、Nitrospira（硝化螺旋菌属）、Gemmatimonadaceae（芽单胞菌科）、Myxococcales（粘球菌目）、Xanthomonadales（黄色单胞菌目）中的细菌可能是参与抗生素降解的关键类群。Proteobacteria（变形菌门）和Parcubacteria中的某些关键类群（如Acinetobacter、Acidovorax等）可能在人工湿地营养盐去除中发挥重要作用。本研究首次对复合生态湿地同时去除抗生素及营养盐进行了探究,并揭示了潜在的功能微生物,该结果有助于为人工湿地的设计和应用提供理论基础和实践指导。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 人工湿地概述
  •     1.1.1 人工湿地的概念
  •     1.1.2 人工湿地的分类
  •   1.2 人工湿地污染物去除机理与研究进展
  •     1.2.1 营养盐去除机理与研究进展
  •     1.2.2 抗生素去除机理与研究进展
  •   1.3 人工湿地微生物群落及其作用机理
  •     1.3.1 人工湿地的微生物群落研究现状
  •     1.3.2 人工湿地微生物的作用机理
  •   1.4 研究目的、内容与技术路线
  •     1.4.1 研究目的与意义
  •     1.4.2 研究内容
  •     1.4.3 技术路线
  • 第二章 复合生态湿地对尾水的净化效果
  •   2.1 引言
  •   2.2 材料与方法
  •     2.2.1 样品采集
  •     2.2.2 常规污染指标检测
  •     2.2.3 抗生素测定
  •     2.2.4 数据分析
  •   2.3 结果与分析
  •     2.3.1 湿地溶解氧与水温变化
  •     2.3.2 湿地脱氮能力对比
  •     2.3.3 湿地去除磷和COD的效果
  •     2.3.4 冬夏两季抗生素净化效果
  •   2.4 讨论
  •     2.4.1 复合生态湿地对营养盐的净化效果
  •     2.4.2 复合生态湿地对抗生素的净化效果
  •   2.5 小结
  • 第三章 复合生态湿地微生物群落特征及其作用机理
  •   3.1 引言
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 采样与预处理方法
  •     3.2.2 DNA提取,细菌16S扩增和MiSeq测序
  •     3.2.3 16S测序数据分析
  •   3.3 结果与分析
  •     3.3.1 复合生态湿地微生物群落α多样性
  •     3.3.2 微生物群落结构及与水体环境因子相关性
  •     3.3.3 各群集特异细菌种类
  •     3.3.4 关键细菌类群与抗生素及水质指标相关性
  •   3.4 讨论
  •     3.4.1 复合生态湿地微生物多样性和群落结构
  •     3.4.2 特异微生物与水质指标的相关性
  •   3.5 小结
  • 第四章 结论与展望
  •   4.1 研究结论
  •   4.2 研究创新点
  •   4.3 研究展望
  • 参考文献
  • 硕士期间研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王文佳

    导师: 杨肖娥

    关键词: 复合生态湿地,尾水处理,抗生素,营养盐,微生物群落

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 浙江大学

    基金: 《浙江省科技厅重大科技专项》(#2015C03007),《浙江省科技厅重大科技专项》(#2018C02029)

    分类号: X703;X172

    总页数: 75

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