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人工湿地净化邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的效果及微生物响应研究
亓昕
Subtype硕士
Thesis Advisor梁威
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract邻苯二甲酸酯(phthalate acid esters,PAEs),又称酞酸酯,作为一类常用的塑化剂,很容易从塑料转移至环境中,对水体、大气、土壤及生物体等造成污染。研究表明,多种PAEs具有一般毒性和特殊毒性,并且具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应,对人体健康已构成了潜在危害。目前邻苯二甲酸酯类物质已成为全球最普遍的重要环境有机污染物之一,引起了世界各国的广泛关注。人工湿地作为一种新型的污水处理手段,自20世纪70年代开始得到了广泛关注与应用。相关研究已表明,人工湿地对多环芳烃、农药、重金属、抗生素等均具有良好的净化效果,但对酞酸酯类物质的长期净化效果及微生物层面的研究相对较少。因此,本文选择邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为目标污染物,室外构建人工湿地小试系统,用来处理含不同浓度DBP的生活污水,考察湿地对其周年净化效果,同时研究了基质脲酶、磷酸酶、脱氢酶及硝酸盐还原酶活性以及微生物群落结构的变化,以期为人工湿地处理含该类污染物的废水提供理论依据。主要结果如下: (1)当DBP投加浓度分别为0.5、1.0、2.0 mg/L时,湿地对其年平均去除率分别为62.1 ± 22.1%、82.2% ± 10.7%和84.2 ± 13.2%。不同DBP浓度的处理组均在夏季达到最佳去除效果,相关性分析表明DBP去除率与温度存在显著正相关性;(2) 四个人工湿地系统对常规水质污染指标均具有一定的去除效果,且差距不大。其中,对NO3--N和COD的年平均去除率较高,所有系统平均值分别为92.2 ± 6.90%和86.8 ± 10.1%;对TN、TP、NH4+-N的年平均去除率分别为47.5 ± 18.6%、33.8 ± 23.3%以及31.7 ± 17.9%。人工湿地对常规水质污染指标的去除效果受DBP浓度的影响较小; (3)加入DBP后,各实验组的基质酶活性总体上都要高于对照组。脲酶、磷酸酶及脱氢酶表现出一种共同的变化趋势,即DBP投加浓度越高,基质酶活性越低,当DBP投加浓度为0.5 mg/L时,这三种酶的活性要显著高于其它浓度(P<0.05),与对照组相比分别提高了350.0%、36.6%以及417.9%。这说明投加DBP对湿地原有的微生物群落产生了显著的影响,其中低浓度DBP情况下微生物释放酶的应激反应更为强烈,而高浓度DBP对酶活性的产生相对于低浓度则具有抑制趋势;(4)高通量测序结果显示,微生物的香农-威纳指数在湿地运行初期都处于较低的水平,然后逐渐升高且均在9月达到最大值,表明微生物群落结构随着湿地的运行而趋于复杂;所有处理组中Proteobacteria(变形菌门)均占据绝对优势,Bacteroidetes(拟杆菌门)、Candidatus Saccharibacteria、Elusimicrobia、Actinobacteria(放线菌门)及Chloroflexi(绿弯菌门)也属于优势菌。拟杆菌门在DBP浓度为0.5 mg/L时相对丰度最大,而放线菌门在DBP浓度为2.0 mg/L时相对丰度最大,说明放线菌门可能对DBP有更强的适应性和耐受性;Candidatus Endomicrobium、芽殖杆菌属、索式菌属、硫体属、Cloacibacterium、氢噬单胞菌属的相对丰度在DBP胁迫下都有一定的增加,可能是因为这几种菌属与DBP的降解有关;(5)主坐标分析(PCoA)结果显示,温度和DBP浓度的不同会对湿地微生物群落结构产生一定的影响,且随着时间的变化呈现不同的态势;冗余分析(RDA)结果表明9月份DBP的去除与湿地微生物群落之间呈线性正相关,这可能与9月份温度较高,微生物生长代谢较为旺盛有关。 关键词:人工湿地,邻苯二甲酸二丁酯,去除效果,酶活性,微生物群落结构
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39025
Collection学位论文
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GB/T 7714
亓昕. 人工湿地净化邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的效果及微生物响应研究[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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