尾水排放对地表水及地下水细菌群落影响研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shi0206lei
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为了探究尾水排放对地表水及地下水细菌群落的影响,本研究以常州市深水城北污水处理有限公司的尾水、受纳地表水及厂周围地下水为研究对象,采集水样样品,测定氨氮(NH3-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、总氮(TN)、总有机碳(TOC)共计5项水质指标浓度,研究水质变化规律;利用高通量测序技术及传统微生物培养技术解析细菌群落,通过对比参照点和实验点变化,分析尾水排放对地表水及地下水细菌群落的影响,并探讨细菌与水质的相关性。本研究通过分析尾水对地表水及地下水细菌群落影响,可为研究区域的水污染控制及水资源合理利用提供理论指导。主要研究结果如下:  采集2016年5月、6月尾水、受纳地表水和地下水,测定5项水质指标浓度。对比地表水与地下水水质变化发现,尾水排放对受纳地表水影响更大,由5月至6月,使NO3--N分别显著增加5.68倍、4.01倍;TN浓度分别显著增加3.61倍、1.27倍;NO2--N浓度分别显著减少0.91倍、0.95倍(P<0.05)。继续测定2016年7月(夏季)、9月(秋季)、12月(冬季)尾水和受纳地表水水质指标浓度,对比地表水参照点与实验点水质变化,分析不同季节尾水对地表水水质的影响。结果表明,地表水氮素类浓度受尾水影响显著。由夏季至冬季,NO3--N浓度分别显著增加5.65倍、2.49倍、0.90倍,TN浓度分别显著增加2.01倍、2.29倍、0.54倍,冬季TOC浓度显著增加0.40倍;由夏季至冬季,NH3-N浓度分别显著减少0.67倍、0.49倍、0.77倍,NO2--N浓度分别显著减少0.90倍、0.64倍、0.86倍,TOC浓度夏季显著减少0.25倍(P<0.05)。  利用传统微生物培养技术,解析2016年5月、6月尾水、受纳地表水及厂周围地下水可培养细菌群落结构,分析尾水对地表水和地下水可培养细菌群落结构的影响。通过对比地表水实验点与参照点细菌群落结构发现,5月肠球菌属(Enterococcus)、副球菌属(Paracoccus)相对丰度分别增加11.00倍、6.23倍,固氮菌属(Azatobacter)相对丰度减少0.89倍;6月微小杆菌属(Exiguobacterium)、黄色杆菌属(Xanthobacter)相对丰度分别增加6.00倍、4.00倍,红球菌属(Rhodococcus)相对丰度减少0.67倍。通过对比地下水实验点与参照点可培养细菌群落结构发现,5月沙雷氏菌属(Serratia)相对丰度增加1.61倍,苍白杆菌属(Ochrobactrum)相对丰度减少0.83倍;6月氮单胞菌属(Azomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)相对丰度分别增加2.99倍、1.19倍,Azatobacter相对丰度减少0.67倍。通过以上研究结果可见,尾水对地表水可培养细菌群落结构影响更大。  为进一步分析不同季节下尾水对受纳地表水细菌群落的影响,采集2016年7月(夏季)、9月(秋季)、12月(冬季)尾水和受纳地表水,应用传统微生物培养技术计算细菌数量;利用高通量测序技术,明确细菌群落结构及多样性,分析不同季节的细菌群落结构及多样性变化规律。结果表明,样品共获得355315条优质序列,产生1679条OTU,细菌分别分属于43个门、612个属。经weighted Unifrac分析发现,尾水、地表水上游和下游细菌在群落构成上存在显著差异。由于尾水排放导致冬季受纳地表水细菌数量显著减少(P<0.05);夏季、秋季细菌群落结构及α多样性降低;对变形菌门(Proteobacteria)下的假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)相对丰度影响较大,具体表现为Pseudomonas、Sphingomonas相对丰度夏季增加,冬季减少;Pseudomonas、Acinetobacte相对丰度秋季减少。  对不同季节下的尾水、地表水细菌群落与水质指标进行相关性分析。结果表明,细菌数量与NH3-N浓度、NO2--N浓度呈显著正相关(P<0.05);而与其他水质浓度无显著相关性。细菌多样性与水质无显著相关性。细菌分布主要受TN浓度影响。NH3-N浓度、NO2--N浓度主要与不动杆菌属(Acinetobacter)、微球菌属(Micrococcaceae)和Hgcl_clade分布呈正相关,与盐单胞菌属(Halomonas)、水小杆菌属(Undibacterium)分布呈负相关;TN浓度、NO3--N浓度主要与Halomonas、Undibacterium分布呈正相关,与Micrococcaceae、Acinetobacter和Hgcl_clade分布呈负相关;TOC浓度主要与Parcubacteria分布呈负相关。
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