熱門搜索:大學畢業論文 碩士畢業論文 博士畢業論文 碩士英語論文 碩士mba論文 無憂論文網

當前位置:無憂論文網 > 職稱論文 > 碩士建筑工程論文 >

焦化污染土壤和污泥中降解甲苯的厭氧反硝化菌群結構及bamA基因建筑多樣性研究

  • 發布日期:2018-10-31
  • 責任編輯:lgg
  • 論文字數:0
  • 點擊:
  • 論文編號:
  • 論文類型:
  • 論文價格:0
本文是一篇碩士建筑工程論文,隨著建筑工程行業競爭的不斷加劇,大型建筑工程企業間并購整合與資本運作日趨頻繁,國內優秀的建筑工程生產企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對產業發展環境和產品購買者的深入研究。正因為如此,一大批國內優秀的建筑工程品牌迅速崛起,逐漸成為建筑工程行業中的翹楚!(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇碩士建筑工程論文,供大家參考。
 
第一章 緒論
 
1.1 研究背景
本研究主要是在山西省基礎研究計劃基金項目(2015021119):焦化污染土壤的微生物修復的基金資助下進行的,山西省作為全國最大的焦炭生產基地,產量近全國總產量的四分之一。焦化行業在生產過程中,不僅產生了嚴峻的水和大氣污染問題,其造成的土地污染也非常嚴重。截至 2014 年底,山西省焦炭總產能已達到 16303 萬噸,粗略估計,有數萬畝焦化污染土地,其中大部分屬嚴重焦化污染土地。焦化污染土壤中含有的高濃度污染物會不斷地向下遷移,最終影響地下水,從而帶來健康和環境風險,阻礙了城市建設和山西省經濟的發展。焦化廠產生的污染物主要以有機物為主,具有毒性較大、難降解、處理周期長、處理成本高等特點。而污染場地修復在我國才剛剛起步,缺乏很好的基礎技術和有效的解決方法,更沒有研發出適合焦化污染場地修復的成熟技術和裝備。針對山西省焦化行業產生的土壤污染問題,用現有技術修復這些污染場地使其達到我國農用標準,可能需要投入數十億元。因此,為尋找低成本、高效率的土壤修復技術,多方位、多角度的基礎研究必不可少。
...........
 
1.2 研究意義
受有機污染物污染的土壤優先考慮以微生物的修復研究為主,這主要是因為微生物是唯一可以將有機污染物作為生長碳源的生物,并可通過代謝作用將有毒有害有機物完全礦化為無害化學物質如二氧化碳和水,且費用較物理化學修復低很多。有機污染物,如 BTEX 化合物很少會通過自然物理或化學方式降解,但許多研究結果表明,BTEX 會在硫酸鹽、硝酸鹽和鐵還原的條件下,在厭氧微生物的作用下發生自然降解。這說明 BTEX 能在缺氧區被降解,厭氧微生物降解是污染物自然衰減的關鍵過程。本課題立足于以尋找低成本、高效率的土壤修復技術為目標,研究焦化污染場地土壤的微生物修復技術。由于目前的污染場地修復工程主要集中在對表層土壤的修復上,且除表層土壤外,污染場地土壤大多處于缺氧或厭氧狀態,而我國關于土壤修復的厭氧研究又非常稀少,因此,本研究擬采集太原市某焦化廠搬遷后的廢棄地土壤,測定土壤中有機物的種類和含量,擬選取代表性有機污染物為碳源,建立厭氧反硝化富集菌液,采用分子生物學手段研究有機物厭氧反硝化降解過程中的菌群結構和功能基因多樣性,初步探討污染場地厭氧生物修復技術的應用,為土壤有機污染物厭氧降解的研究提供依據,為我國工業污染場地方面的法律法規體系的完善、特征分析以及實際工程應用提供理論指導,以期提高環境效益和社會效益,降低工業污染場地土壤的修復成本。目前僅有在厭氧硫酸鹽、鐵離子還原條件下對單環芳香族有機物苯環開環基因bamA 多樣性的研究,且研究方法單一。因此,綜合使用多種方法來研究厭氧硝酸鹽還原條件下 bamA 基因的多樣性,可進一步確定 bamA 基因作為苯環開環標記物的潛力,完善芳烴物質的厭氧代謝機理,為沉積物有機污染物厭氧降解的研究提供了理論依據。
.........
 
第二章 文獻綜述
 
隨著社會經濟的增長,大量城市化進程不斷推進,工業模式加快發展,許多工業技術不得以跟進,致使工業園區土地大量污染。工廠附近污染比較集中,污染深度達數十米以上,導致土壤以及地下水一定程度上受到污染。土壤的污染危害著人體健康,使農業耕地減少,土壤中微生物多樣性日益減少,也同時危害著生態環境和社會民生問題。盡管我國制定了相關污染場地管理規范性文件,但對污染土壤的修復較少,因此,針對污染土壤修復的研究,具有極大的現實意義。
 
2.1 焦化廠土壤污染狀況
焦化廠用地情況都是建立在農田耕地或者未開發的荒地,一經利用便作為焦化廠工業用地。焦化廠利用煤炭作原料,經過各種工序把其加工成煤氣和焦炭等能源,同時焦化廠還會生產焦油、工業苯以及瀝青等工業化工材料,整個過程能生產多大 40 多種化工產品[1]。因為焦化廠在生產大量產品過程中,需要投入許多設備以及建設大量產品,其占地面積比較大。在建廠初期,焦化廠的建設地層結構層次分布,主要有一層至四層,即回填土層、黏質粉塵層、黏土層以及砂質潛水含水層[2]。生產技術、工藝水平以及污染物處理能力達不到級別,會使土壤嚴重污染,最終要采取科學合理的方法處理土壤污染,以免污染物對地下水以及生態環境造成危害。焦化廠通過煉焦、煤氣凈化和焦油的回收過程,一旦污染物遺漏導致各車間附近土壤存在大量污染,土壤中污染深度能達到 0-5 米。對焦化廠污染土壤中污染物進行調查研究發現,其中最重要的污染有機物是苯系物和多環芳烴類物質[3][4]。苯系物和多環芳烴都屬于有毒致癌、致畸、致突變的污染物質[5],美國環保局和我國都將其中多種污染有機物列入優先檢測的名單中[6]。由于苯系物水溶性較多環芳烴強,下滲和遷移的能力就強,在污染土壤附近地下水中發現苯系物存在,然而土壤中多環芳烴各種類存在較大差異[7]。總而言之,土壤的修復應結合土壤環境的現實采用合理技術。
.......
 
2.2 土壤修復技術研究
早在 70 年代,國外科學家就已經致力于土壤污染物的修復。西方國家和日本在污染土壤修復技術的研究與應用中具有豐富的經驗。我國的污染土壤修復技術研究情況,與發達國家有一定差距。隨著我國經濟的高速發展,污染土壤的修復計劃被國務院提上議程。在 2016 年 5 月 28 日,國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》,簡稱“土十條”。這是我國唯一針對污染土壤修復工作,提出得指導性綱領。從而,促進我國土壤污染的控制和修復技術的科學研究,也對我國生態環境的建設具有巨大的作用。電動修復技術是一種在污染土壤兩側加裝直流電場,使得土壤中污染物通過電遷移、電滲透和電泳方式移除去土壤,然后進行后續處理。該項技術屬于新型土壤污染物修復技術,適用于滲透系數較低的土壤中,操作簡單,經濟費用低,在土壤修復過程中,對環境沒有危害,不影響生態環境的微生物系統。電動修復技術在處理污染土壤和地下水中重金屬離子的污染研究比較成熟,王慧等人[9]在電動修復重金屬污染土壤方面進行了研究。在電動修復污染土壤過程中,祝方等人[10]研究了 Fe(Ⅲ)對 Zn 污染土壤修復效果的加強。該技術近年來也用于去除土壤中有機污染的研究,孟祥婕等人[11]電動修復苯酚土壤技術基礎上,同時加入超聲波使得苯酚遷移效果顯著。解清杰等人[12]利用磁助電動修復三氯生污染土壤,磁力越強修復污染土壤效果越好。電動修復技術對于不溶性有機物的去除,需要添加增溶劑使污染物溶解,這一定程度上給污染土壤帶來了修復風險。
........
 
第三章 實驗材料與方法....19
3.1 實驗材料 ....19
3.1.1 實驗樣品 ............19
3.1.2 培養基 ......20
3.1.3 富集菌液 ............21
3.2 化學分析 ....21
3.3 微生物群落分析 ............22
第四章 甲苯厭氧反硝化降解過程中菌群結構分析..........25
4.1 富集菌液觀察 ......25
4.1.1 焦化污染土壤菌液中甲苯的降解 ............25
4.1.2 焦化污泥中菌液中甲苯的降解 ......28
4.2 微生物菌群分析 ............30
4.2.1 稀釋性曲線 ........30
4.2.2 菌群多樣性分析 ..........32
4.2.3 操作分類單元(OTU)共有分析 ............34
4.3 微生物群落結構分析 ....36
4.4 本章小節 ....47
第五章 甲苯厭氧反硝化降解過程中的 bamA 基因多樣性分析 ..........51
5.1 bamA 基因多樣性分析 ............52
5.2 bamA 基因序列組成和系統發育分析 ........57
5.3 本章小結 ....63
 
第五章 甲苯厭氧反硝化降解過程中的 bamA 基因多樣性分析
 
采集太原市焦化廠附近污染土壤和處理廢水中厭氧活性污泥用于富集培養菌液。在硝酸鹽條件下,以甲苯或苯甲酸做唯一碳源和能源物質馴化焦化污染土壤和焦化活性污泥。通過 120 天的厭氧富集土壤和污泥,利用高通量基于 bamA 基因測序手段分析厭氧污泥中微生物群落結構和功能基因多樣性。另外,利用分類操作單元分析四組樣品(Toluene soil、Benzaote soil、Toluene sludge、Benzaote sludge)bamA 基因的 OUT情況以及微生物多樣性,在四組樣品(Toluene soil、Benzaote soil、Toluene sludge、Benzaote sludge)降解甲苯或降解苯甲酸中各項分析進行相互比較,來闡述焦化污染土壤和焦化污泥中降解甲苯或降解苯甲酸的微生物的 bamA 基因組成和結構多樣性。在研究富集厭氧菌液中,甲苯或苯甲酸作為單一碳源和能源物質,通過一系列反應轉變成其中間代謝產物苯甲酰輔酶 A[102,103],進而將其脫芳形成二烯酰-CoA[103,104],然后再生成 3-羥基庚二酰輔酶 A[105-107]。6-OCH 水解酶由 bamA 基因編碼,該基因一直被當作厭氧芳烴降解的優異分子生物標志物來研究,因為它在不同種類的生物細胞中含有高度保守的區域[103]。在研究降解苯環類微生物群體中,bamA 基因作為特定微生物的分子生物標志物,能更加準確得研究厭氧降解甲苯或苯系物中優勢菌屬結構。因此,本章內容研究焦化厭氧污泥中降解甲苯或苯甲酸的變化過程,以及著重分析高通量測序后菌群的意義。利用高通量測序對單一能源和碳源富集焦化污染土壤和焦化污泥體系中微生物菌群 bamA 基因的多樣性、差異性和結構進行分析,同時與四組樣品(Toluene soil、Benzaote soil、Toluene sludge、Benzaote sludge)中菌群 16SrRNA結果對應探討,對降解甲苯或苯甲酸的優勢菌更進一步分析,以及補充 bamA 基因功能的特性。
.........
 
結論
 
利用甲苯或苯甲酸作為唯一碳源和能源物質,在硝酸鹽作為電子受體的還原條件下,來厭氧培養焦化污染土壤和焦化污泥 120 天后,結合分析甲苯或苯甲酸降解過程及硝酸鹽濃度變化,通過高通量測序技術分析土壤和污泥富集菌液的微生物群落結構16SRNA 和 bamA 基因多樣性,研究土壤厭氧反硝化條件下的甲苯降解菌和苯甲酸降解菌。找出了菌液中降解甲苯和苯甲酸的優勢菌屬,驗證了 bamA 基因作為一種厭氧降解芳烴類物質的標記物,為污染土壤中有芳烴類物質厭氧降解的進一步研究提供了依據。通過本論文的實驗研究得出以下結論:
(1)在富集焦化污染土壤菌液過程中,微生物降解甲苯或苯甲酸與消耗硝酸鹽的反應過程是同步進行的,本實驗甲苯和苯甲酸的降解量與硝酸根的反應量實際比值分別約為 1:8.7 和 1: 5.9,這個數據和理論計量學比率在合理程度上可認為相近。
(2)在 120 天的厭氧脫氮富集焦化污染土壤菌液過程中,利用 16SrRNA 基因高通量測序結果,背景控制(Control)、活性甲苯菌液(Toluene)和苯甲酸菌液(Benzaote)樣品得到的優質讀長數目 65216、61101、和 57373,平均長度為 421.24bp;此外,測到的 OTUs 數目分別是 2499、2776、和 2551。活性菌液微生物降解甲苯和苯甲酸的微生物菌群結構多樣性均低于背景對照樣本,且兩者之間菌群差異較大。
(3)3 個樣本(Control,Toluene,Benzoate)菌液群落包括:Proteobacteria 菌門、Firmicutes 菌門、Igavibateriae 菌門、Deinococcus-thermus 菌門、Bactercidetes 菌門、Actinobacteria 菌門和 Spirochaetes 菌門,其中 Proteobacteria 菌門占 3 個樣本(Control,Toluene,Benzoate)的豐度較大,分別為 55.65%、67.21%和 62.44%焦化土壤中主要菌門為 Proteobacteria,反硝化菌液中降解甲苯的優勢門為 Firmicutes,而降解苯甲酸菌液中的優勢門為 Proteobacteria。
..........
參考文獻(略)
發布寫論文需求
發布發表需求
發布發表轉讓

無憂論文網 網站公告

[無憂論文網]是專業論文寫作潤色及發表論文網站,提供論文精簡,論文寫作,專業輔導寫職稱論文,專業輔導寫畢業論文,專業輔導寫留學生論文等。
100%品質,100%通過,是您寫作的理想合作網站。我們的客戶風雨同舟,幫廣大客戶解決各類寫作和發表難題。

新疆时时开奖历史记录