微生物对巢湖北部山区富磷岩石风化释磷的研究

摘要

巢湖地区部分岩层富含磷素，在各种自然及人为作用下风化，释放出的磷素随着雨水径流迁移至湖泊和地下水。自然界中存在着可以解磷的微生物，可以将岩石难溶性的磷转化为可被生物利用的磷，提高磷的迁移速率及活性。但在目前研究下，解磷微生物对岩源风化磷释放影响缺乏相关研究。
　　本研究从巢湖东北部山区采集7种含磷矿物，通过磷的分级提取发现Ca-P为岩石的主要成分，为碱性岩石。并且对孤峰组在垂直方向上磷含量分布的研究发现，随着深度的增加，风化程度减少，岩石中活性磷的浓度降低;解磷微生物能够显著降低溶液中的pH并风化岩石释放岩源磷;随着溶解氧含量的升高，微生物对岩石释磷作用也越明显，并且溶液中的pH与溶液中溶解磷含量呈负相关。
　　本文通过研究解磷微生物菌群对含磷矿物的培养条件(粒径，转速，碳源量及初始pH)的单因素和优化实验，结果表明各种因素对解磷量有着明显的影响，其中影响因素大小为粒径＞碳源量＞pH＞转速，通过效应面优化法预测最优值，在粒径0.17mm、转速155.55r/min、碳源量14.1g和pH=6.71条件下，磷浓度释放量达到最大，达到8.215mg/L。
　　在土柱内微生物对三个地层岩源磷释放过程中可以发现，岩石的微生物风化过程主要发生在水—岩接触面0到10cm的垂直范围，而在下段区域很少或几乎不风化，并且坟头组相对于孤峰组两组样品值的变化较小。在风化释磷过程中，易溶性和弱吸附性磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)及有机磷(Or-P)总体呈上升趋势，闭蓄态磷(De-P)、自生和生物磷灰石碳酸钙结合磷(CAP)、碎屑磷灰石及其它无机磷(Oc-P)总体呈下降趋势。
　　微生物在对孤峰组岩石的风化过程中，溶液中的理化参数发生了改变，有磷素释放到水体中，活性磷的浓度增加;在该实验条件下，微生物释放的有机酸主要为草酸。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 巢湖水体富营养化污染现状及研究区背景介绍

1．2 含磷岩石的风化

1．2．1 含磷岩石在农业中的应用及环境影响

1．2．2 岩源磷及其形态

1．2．3 解磷微生物在岩源磷迁移中的作用

1．2．4 有机酸对岩源磷释放的研究

1．3 解磷微生物

1．3．1 解磷微生物的种类

1．3．2 解磷微生物分布研究

1．3．3 解磷菌风化岩石的机理研究

1．3．4 解磷基因的相关研究

1．3．5 解磷菌解磷作用的影响因素

1．4 本研究的目的意义

1．5 研究内容

1．6 技术路线

第二章 微生物对巢湖地区岩源磷释放的研究

2．1 研究区背景介绍

2．1．1 研究区范围

2．1．2 区域地质背景

2．2．1 岩样采集

2．2．2 溶解磷检测方法及标线绘制

2．2．3 解磷微生物的筛选

2．2．4 实验所用的主要仪器

2．2．5 含磷岩石矿物的磷分级提取方法

2．2．6 微生物在不同摇床转速条件下对巢湖地区不同地层风化

2．3 结果与分析

2．3．1 标准曲线

2．3．2 微生物高通量测序及其结果

2．3．3 岩石的总磷浓度

2．4 结论

第三章 微生物对巢湖坟头组岩层的磷释放研究

3．1 实验步骤

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 固液比及粒径对微生物释磷的动态影响

3．2．2 不同碳源量条件下微生物对岩源磷释放

3．2．3 不同初始pH条件下微生物对岩源磷释放

3．2．4 反应面优化结果及讨论

3．3 实验结论

第四章 微生物对土柱岩源磷垂直迁移影响的研究

4．1 实验过程

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方法

4．2 实验结果及相关分析

4．3 实验结论

第五章 微生物对孤峰组磷素的释放研究

5．1 实验材料

5．1．1 供试样品与培养基

5．2 实验方法

5．2．1 微生物培养

5．2．2 不同培养时间培养液中理化指标的测定

5．2．3 培养液中有机酸的鉴定

5．2．4 岩石中残渣的磷分级连续提取检测

5．3 实验结果

5．3．1 孤峰组垂直采样点土壤磷分级结果

5．3．2 微生物溶解磷矿石的理化参数变化特征

5．3．3 微生物解磷过程中分泌酸的浓度变化

5．3．4 磷形态的改变

5．4 分析与讨论

5．5 实验结论

5．6 本章总结

结论与展望

1．结论

2．展望

参考文献