给水管网生物膜微生物多样性及颗粒物对生物膜的影响研究

摘要

饮用水安全关系到居民的健康及生命，因此给水处理厂和给水输配管网在保证居民安全饮水方面显得非常重要。在给水管网输配过程中，随着二次污染发生，特别是微生物再繁殖以及生物膜脱落进入主体水，饮用水仍然存在着健康风险。 本研究以实验模拟管网及实际管网为载体，以生物膜、颗粒物及胞外聚合物为研究对象，采用高通量测序、流式细胞术、三维荧光光谱和傅里叶红外光谱等多种分析方法，研究了生物膜微生物多样性及其影响因素，并对颗粒物与生物膜互动影响机理进行了初步探讨。结果概括如下： 1、实际管段中，随着水龄增加，颗粒物逐渐稳定；随着压力和输配距离增加，颗粒物含量增加，二次污染程度提高。 2、与实际管网相比，本实验模拟管网装置运行时间短，但其内壁生物膜微生物种类丰富，多样性很高，并在生物膜中发现铜绿假单胞菌、伯克氏菌等多种致病菌。门水平，厚壁菌门和变形菌门为丰度最大的两类优势类群，相对丰度合计占94%~98%。种属水平，生物膜最优势菌种均为芽孢杆菌，但其他4种优势菌种差异明显。 3、相对而言，超滤工艺比常规工艺给水管网生物膜微生物多样性更低，PVC管比铸铁管生物膜微生物多样性更低，铸铁管顶比管底生物膜微生物多样性更低，实际PVC管（提供实验所需原水）比模拟管网PVC管生物膜微生物多样性更低。生物膜影响因子众多，门水平，管材为生物膜微生物多样性最显著影响因子；种属水平，显著影响因子不明显。 4、随着颗粒物增加，稳定生物膜生物量先增加后减少。原因是颗粒物在低浓度水平增加时，颗粒物通过胞外聚合物，更多地与细菌结合，形成稳定生物膜结构；颗粒物在高浓度水平增加时，颗粒物间通过胞外聚合物形成聚集体，且其并未和生物膜形成整体，这样的生物膜结构不稳定。 5、颗粒物形成稳定生物膜的原因初步认为是带正电荷颗粒物更容易与带负电荷胞外聚合物发生作用，形成稳定化学键。其中胞外聚合物中 OH键是关键作用基团。 本论文成果在控制生物膜形成、保障饮用水微生物安全及减少二次污染等方面具有一定理论指导意义。

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第 1 章 绪论

1.1 给水管网当中二次污染

1.2 给水管网当中颗粒物

1.3 给水管网当中生物膜

1.4 给水管网当中颗粒物与生物膜互动影响关系

1.5 研究内容与技术路线

1.6 选题来源

第 2 章 颗粒物在给水管网当中的变化特征

2.1 实验材料及方法

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第 3 章 给水管网生物膜微生物多样性分析

3.1 实验材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第 4 章 颗粒物对生物膜的影响研究

4.1 实验材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第 5 章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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