不同污水处理系统中微生物群落的组成和变化解析
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘新春 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨敏 |
| 关键词 | 污水处理 微生物群落 细菌 酵母菌 氨氧化菌 PCR-DGGE 方法 FISH 克隆 Activated sludge bacterial community analysis ammonia-oxidizing bacteria fungi PCR-DGGE 16S rDNA libraries |
| 其他题名 | Comparative study on microbial community structures in different sewage treatment systems |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 微生物在污水处理过程中承担着污染物转化降解的功能，决定着生物处理系统的 稳定性和废水处理效果。然而，长期以来，人们对于污水处理过程中微生物群落的结 构及其动态变化知之甚少，这在很大程度上限制了人们在优化污水处理工艺与运行条 件、实现微生物功能调控以及提高工艺处理性能水平方面所做的努力。近年来分子生 物学技术的迅速发展为系统研究活性污泥中微生物群落的结构、功能与动态提供了有 力的支持，使人们全面认识废水生物处理过程中的微生物的作用和地位成为可能。本 研究结合链式聚合酶反应和变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术、荧光原位杂交 （FISH）技术和分子克隆方法，对不同运行工艺中微生物群落的结构组成以及动态变 化进行了较为系统的研究，为全面阐明活性污泥体系中微生物群落的组成变化与污水 处理效果之间的相互关系奠定科学基础。本研究的主要结果如下： （1） 探讨了几种不同的样品前处理方法，建立了重复性好、操作成本低的 PCR-DGGE 方法，并成功地用该方法对实际环境样品进行了分析。 （2） 应用PCR-DGGE 技术对北京市某污水处理厂内的两套不同的处理工艺——缺 氧－好氧活性污泥工艺（A/O 法）和缺氧－厌氧－好氧活性污泥工艺（A/A/O 法）中的微生物群落结构分别从细菌群落、放线菌群落、氨氧化菌群落以及酵 母菌群落等4 个方面进行了分析比较，发现在相同的进水和相同的HRT 的条 件下，A/A/O 系统中细菌、放线菌及酵母菌的群落丰度明显高于A/O 系统， 两系统只是在氨氧化菌的菌群结构上比较相近，聚磷菌的存在可能是导致 A/A/O 系统菌群结构有别于A/O 系统的重要原因。 （3） 应用巢式PCR-DGGE 技术对两座污水处理厂中的微生物群落从进水到出水的 全过程进行了跟踪分析，发现原水中的细菌群落与曝气池活性污泥中的细菌群落差异很大，利用BIO-RAD Quantity One 4.3.0 软件计算出其相似性分别为 27.1%和27.2%，说明原水中的许多优势菌群在活性污泥系统中并未起到主要 作用。在污泥沉降性好的污水厂，曝气池与出水中微生物群落结构相似性仅为 26.0%，而在污泥沉降性较差的污水厂，两者相似性高达88.3%，说明存在优 势菌的流失。测序结果显示，活性污泥体系中变形菌纲占主导地位，而原水中 非培养的细菌占主导地位。 （4） 利用PCR－DGGE、FISH、克隆技术分别对采用A/O、A/O/O、氧化沟和SBR 工艺、氨氮去除效果分别为21.9%、73.9%、84.5%和87.6%的四座污水处理厂 的氨氧化菌进行分析比较，氧化沟和SBR 的DGGE 条带类型表现出与A/O、 A/O/O 显著的差异，DGGE 测序结果表明，在23 个条带中，有11 个都属于亚 硝化单胞菌，另外9 个显示为非培养的β 变形菌，两个条带为脱氯单胞菌，有 一个为非培养菌，显示系统内有四种类型的氨氧化菌存在；克隆文库酶切结果 显示，SRT 最长（15 天）的SBR 工艺拥有5 种酶切类型，表明系统内氨氧化 菌种群最为丰富，而其他污水厂有三种类型，但4 个污水厂的优势种群基本一 致。用氨氧化菌特异性引物βAMOf 和βAMOr 构建了16S rRNA 文库，序列分 析结果显示，该引物特异性并不是很好，BLAST 结果只能指向β 变形菌，而 不能指向到属或种的水平，今后需要进一步探讨克隆方法。 （5） 探针NSO190 和NSO1225 荧光原位杂交结果显示，氨氧化菌所占的比例跟污 泥龄密切相关，污泥龄最短（6 天）的A/O/O 系统中，氨氧化菌所占的比例最 低（平均值为2.53%），而污泥龄最长（15 天）的SBR 系统中，氨氧化菌所占 的比例最高（平均值达到3.74%）。亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌属在四种工艺 中都存在，A/O、A/O/O、氧化沟和SBR 系统中亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌属 的个数比例依次为：58/100、102.5/100、54/100、97.5/100。该结果与以往报道 差异较大。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-21 |
| 资助信息 | 污水处理；微生物群落；细菌；酵母菌；氨氧化菌；PCR-DGGE 方法；FISH； 克隆 Activated sludge, bacterial community analysis, ammonia-oxidizing bacteria, fungi, PCR-DGGE, FISH, 16S rDNA libraries |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/149]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘新春. 不同污水处理系统中微生物群落的组成和变化解析[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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