重污染河流微生物群落结构及环境因子响应研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaer7201982
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本研究于2017年夏季(17su)、2017年冬季(17wi)、2018年春季(18sp)和2018年夏季(18su)4个时间,对江苏省常州市永安河小流域中重污染支浜十字河及永安河上下游共7个样点0-0.5 m深的水体进行了采集。测定了河流环境因子(溶解氧DO、化学需氧量COD、氨氮NH3-N和总磷TP),并结合高通量测序技术,对重污染河流细菌群落结构组成及与河流环境因子的响应进行了研究。分析了不同时期、不同样点环境因子和细菌群落组成及多样性的特征,并探究了重污染河流细菌群落结构与环境因子的响应关系,筛选了具有环境指示作用的微生物指标,并对其指示作用进行初步探索。研究结果如下:对研究区域的河流环境因子进行分析,结果发现:17su现场调研为黑臭状态,DO含量低;17wi和18sp十字河DO在大多低于检出限,COD、NH3-N和TP污染严重;18su十字河DO含量高,COD、NH3-N和TP含量基本在地表Ⅴ类水以下水平,水质明显提升。水质总体情况为:18su优于18sp和17wi优于17su。采用高通量测序技术对研究区域微生物群落结构进行解析,结果发现:细菌群落多样性18su显著高于其他三个时期,总体表现为18su>17su>17wi≈18sp。细菌群落组成分析中,各样点共得到11个门45个纲,对全部门类和相对丰度大于0.5%的纲类进行分析,发现门水平和纲水平在各样点中分布较一致,总体优势菌纲为Proteobacteria(变形菌门)中Gammaproteobacteria(γ-变形菌纲),不同时期下细菌门水平和纲水平的组成特征明显,样点间差异显著。对相对丰度前30的菌属进行分析,不同样点中优势菌属差异显著,17su时Vibrio(弧菌属)为优势菌属,17wi和18sp时东、西十字河菌属组成差异较大,东十字河中条件致病菌属Arcobacter(弓形杆菌属)为主要优势菌属,18su时研究区域菌属间相对丰差异小,分布较为均匀。不同时期下群落细菌群落组成特征明显,差异显著。采用PCA分析手段,发现17su、18su与17wi、18sp有明显区分,17su与18su样点间区分明显,细菌群落结构差异显著,17su时东、西十字河细菌群落差异显著。18su各样点聚集,群落结构差异较小。通过属水平的LEfSe分析,明确了不同时期差异显著的关键物种,结果发现17su中g_Geobacter、o_Saccharimonadales和g_Vibrio是差异显著的最小分类单元,18su中g_Cyanobium_PCC_6307、o_Chloroplast和c_Chloroflexia是差异显著的最小分类单元,其中,g_Vibrio和g_Cyanobium_PCC_6307相对丰度高,是主要的特征性菌属。研究区域不同时期不同样点的水体环境与细菌群落结构表现出相似的差异情况。因此,为了探究细菌群落结构与河流环境因子间的响应关系,采用Pearson相关性分析从多样性及属水平对响应关系进行探究。结果发现,研究区域中细菌群落结构受DO、COD、NH3-N和TP的影响均较大,根据与4个环境因子的相关性,30个菌属被分成了四个细菌类群,第一个细菌类群共11个菌属,包括Unclassified、Novosphingobium(新鞘氨醇杆菌属)、Hydrogenophaga(氢噬菌属)、Candidatus_Aquiluna、hgcI_clade、CL500-29_marine_group、f__Methylophilaceae_Unclassified、Alsobacter、蓝菌属、Rhodobacter(红杆菌属)和Candidatus_Aquirestis,所在环境特征为DO含量高、污染因子含量低;第二个细菌类群共10个菌属,包括Acinetobacter(不动杆菌属)、黄杆菌属、Methylotenera、多核杆菌属、Pseudorhodobacter、GKS98_freshwater_group、C39(马流产沙门氏菌)、Malikia、Limnohabitans和红育菌属,其所在环境特征不显著;第三个细菌类群共8个菌属,包括弓形杆菌属、Macellibacteroides、Pseudomonas(假单胞菌属)、Janthinobacterium(紫色杆菌属)、Trichococcus(明串珠菌属)、Aeromonas(气单胞菌属)、Geobacter(地杆菌属)和Tolumonas(甲苯单胞菌属),所在环境特征表现为极高的COD污染。第四个细菌类群包含1个菌属为弧菌属,所在环境特征为高强度生活污水污染,水体黑臭。通过已经确定的关键菌属、差异显著菌属和响应关系强烈的菌属等,初步筛选并探讨了对河流环境具有指示作用的指标。从细菌群落和环境指示功能两个方面,选取了7个环对特定水体环境条件、特定污染物、特殊河流环境风险等方面的指示微生物指标,分别为Ace、Shannon、CL500-29_marine_group、蓝菌属、Candidatus_Aquirestis、弓形杆菌属和弧菌属,并通过分文献分析,讨论了其指示作用,Ace能够指示河流的污染程度,且随着污染程度的减轻,Ace指数升高;Shannon指数不宜作为指示性的指标;CL500-29_marine_group和蓝菌属的一定程度的检出可能指示着轻或中度富营养化状态;弓形杆菌属的大量检出指示河流可能受到生活污水的污染,并且存在高微生物致病风险;弧菌属的大量检出能够在一定程度上指示鱼、贝和虾等水生生物可能会受到感染,甚至存在大量死亡的风险。
其他文献
暗物质是组成宇宙的重要成分之一。揭露暗物质粒子的神秘面纱对于人类重新认识物质世界意义重大。目前呼声最高且大有概率可以被实验探测到的暗物质候选粒子是基于超对称理论
甜菜M14品系是在栽培甜菜(Beta vulgaris L.)染色体组上附加有野生白花甜菜(Beta corolliflora Zoss.)第9号染色体的甜菜单体附加系。经鉴定甜菜M14品系具有野生白花甜菜的一
本文利用长序列1960-2015年夏季(6-8月)NCEP 2.5°×2.5°全球逐日再分析资料和同期中国国家站2426站日降水资料,采用涡度源方程、扰动动能方程、Eliassen-Palm通量(E-P通量),对夏季沿亚洲副热带西风急流(Asian Subtropical Westerly Jet,简称ASWJ)Rossby波活动的波源、能量传播和波流相互作用及其与我国降水异常的关系进行了分析和研
岭南尾矿库从建成至今已经服役了几十年,这期间由于矿厂规模的扩大,经历了两次加高扩容,现在岭南采矿场规模进一步扩大,导致二期加高后的尾矿库容量不能满足使用要求,因此对岭南尾矿库的三期加高和扩容工程。通过分析岭南尾矿库勘察报告中的内容,首先将岭南尾矿库的坝型、库容量、周围地质环境、坝体排渗设施等情况做了详细的统计,然后以勘察报告中所提供的地层剖面图为基础,再经过人为的适当简化,将尾矿坝内部进行分层;通
本文以沈阳市Y社会工作机构承接社区服务社会化项目为例,描述社工机构承接政府购买社区服务项目的现状。着重从社工机构、社区和政府三个层面分析目前存在的问题,如社工机构
蠡湖作为无锡市的城市内陆湖泊,对改善周边居民的生活质量有着积极的作用。但由于早期的过度索取使得蠡湖水生态系统遭到了严重破坏,为重建清水碧波型的蠡湖,无锡市政府自200
中药是我国宝贵的文化遗产,具有防治疾病、康复保健等作用,市场应用广泛。近年来,中药中农药残留成为备受关注的焦点问题,残留农药是否对生物体产生毒性作用已经引起科学工作
根据蠡湖环境深度治理与生态修复工程进度,本研究于2012年枯水期和2013年平水期、丰水期分别在退渔还湖区、环保疏浚区和生态重建区、长广溪湿地植物区、东蠡湖对照区设置采
马克思主义大众化是伴随着时代更迭而不断发展的一个经久不衰的话题,是科学理论由少数人掌握到多数人掌握的过程,是广大人民群众自觉认同并深入传播的过程。新媒体时代的到来
离子液体具有非常大的可设计性,在吸附分离领域被广泛应用,其中咪唑基离子液体由于其丰富的氮元素,对稀散金属具有很大的吸附潜能。本文以咪唑基离子液体作为吸附官能团,通过