活性污泥中降解壬基酚聚氧乙烯醚的微生物菌群结构分析

摘要

壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)作为非离子表面活性剂，被广泛应用于造纸、纺织、橡胶塑料、洗衣粉和洗涤剂等行业，与人们的日常生活关系密切。其进入水体后的主要降解产物壬基酚属于内分泌干扰物，会干扰机体的生长、繁殖等生理机能。
　　 本研究利用A/O工艺活性污泥反应器降解NP10EO，评价A/O工艺对NP10EO的处理效果，并培养出对NP10EO具有降解能力的活性污泥。
　　 实验结果表明，在原水中逐步增加NP10EO浓度的这个过程中，活性污泥的性状会受到影响，但随着活性污泥对NP10EO的逐步适应，其状态将逐步改善，污泥性状也趋于稳定。NP10EO浓度的逐渐增大对各种水质指标也造成了影响，随着NP10EO浓度的增大，COD去除率有所下降，当NP10EO浓度逐步稳定之后，COD的去除率有所回升并趋于稳定。A/O工艺中驯化后的活性污泥经过100天左右的培养就可对NP10EO产生良好的去除效果，但是NP10EO浓度的大幅度变化会导致去除率的明显下降。利用A/O工艺处理NP10EO，NP10EO会发生最终生物降解，并在活性污泥吸附的共同作用下，对其降解产物也具有有良好的处理效果。
　　 本研究还通过以链式聚合酶反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、荧光原位杂交(FISH)等技术为主的一些分子生物学技术，对活性污泥中的微生物种群结构的进行了初步探索，旨在分子生物学的水平上对具有降解NP10EO能力的活性污泥样品中的微生物种群结构的变化情况进行研究。
　　 研究结果表明随着原水中NP10EO浓度增加，DGGE分析图谱中的谱带有所减少，但随着NP10EO浓度的稳定，两个反应池中活性污泥的菌群的相似性程度也逐渐增大，菌群结构相对稳定，最终得到了有利于降解NP10EO及其降解产物的微生物菌群；对NP10EO具有降解能力的活性污泥中的优势菌主要为Proteobacter ia(变形菌)，其中β-Proteobacter ia在降解NP10EO的过程中最具优势。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 环境激素概述

1.1.1 环境激素的危害

1.1.2 壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)

1.2 活性污泥及其微生物群落对NPnEO的降解

1.2.1 活性污泥法

1.2.2 活性污泥指标

1.2.3 活性污泥对NPnEO的降解

1.3 分子生物学技术在环境微生物群落结构分析中的应用

1.4 选题背景和研究内容

第2章 NPnEO及其生物降解

2.1 NPnEO的结构和性质

2.2 NPnEO的初级生物降解

2.3 NPnEO的最终生物降解

2.4 NPnEO的生物降解途径

2.5 降解NPnEO的微生物

第3章 活性污泥的培养及其对NPnEO的降解

3.1 实验装置与仪器

3.1.1 实验装置

3.1.2 实验主要仪器

3.2 实验内容及步骤

3.2.1 活性污泥培养

3.2.2 NPnEO的降解

3.3 实验检测项目及方法

3.3.1 水质指标检测

3.3.2 活性污泥状态的检测

3.4 实验结果及分析

3.4.1 活性污泥培养阶段

3.4.2 NPnEO降解阶段

第4章 降解NPnEO的活性污泥中优势菌群的检测

4.1 实验中采用的16S rDNA分子生物学分析技术

4.1.1 DNA的提取和纯化

4.1.2 聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)技术

4.1.3 琼脂糖凝胶电泳分析技术

4.1.4 变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, DGGE)

4.1.5 PCR产物克隆技术

4.1.6 DNA测序及微生物分类鉴定

4.2 实验内容及技术路线

4.3 实验材料与方法

4.3.1 污泥样品的采集及预处理

4.3.2 样品中DNA的粗提、检测与纯化

4.3.3 PCR扩增

4.3.4 DGGE分析

4.3.5 16S rDNA片段的克隆

4.3.6 测序及后续分析

4.3.7 主要实验仪器

4.4 实验结果及分析

4.4.1 取样条件

4.4.2 总DNA的提取与纯化

4.4.3 PCR扩增结果

4.4.4 DGGE分析结果

4.4.5 部分优势菌群的16S rDNA片段测序结果及入库比对

第5章 活性污泥中微生物菌群结构变化

5.1 实验中应用的荧光原位杂交(FISH)技术

5.1.1 FISH技术的基本原理

5.1.2 探针选择

5.1.3 荧光染料

5.1.4 显色和检测

5.2 实验内容和技术路线

5.3 实验材料与方法

5.3.1 FISH实验方法

5.3.2 FISH所用试剂

5.3.3 FISH结果检测

5.4 实验结果及分析

5.4.1 样品的选取

5.4.2 FISH实验结果与分析

第6章 结论、讨论与建议

6.1 结论

6.2 讨论与展望

参考文献

致谢