以江苏省常州市城市河道之一的通济河为研究河道,对通济河底泥进行水生态模拟研究,以前期监测的通济河水质数据作为模拟上覆水的配制依据,分别模拟配制夏季、秋季、冬季、春季四个季度的水质指标,采用高通量测序的方法对各模拟阶段底泥微生物群落结构进行解析,确定底泥有机污染物与微生物群落结构的响应关系。从研究河道底泥中筛选出对有机污染物敏感的可培养菌株G1,研究其对生化耗氧量(BOD)的敏感度并依此构建适用于研究河道的基于无线传输的多参数水质监测生物传感器。研究得到如下结果:(1)对微生物总数与底泥理化性质进行相关性分析结果显示,细菌总数与OM呈显著正相关,与水体温度呈显著负相关。水体温度从32℃降至6℃时,细菌总数从1.23×104CFU/m L升高到3.43×104CFU/mL。该实验结果与前期对通济河的相关监测结果一致,分析出现该现象的原因为每年春季会对通济河进行换水,冬季采样时水体污染物已经过一年的沉积,水质中有机物含量较高,在一定变化范围内相对于水体温度,有机物含量成为细菌生长的限制因素。通济河水体pH值在各季度变化中无明显改变,对微生物群落结构组成暂未产生影响。(2)对各模拟阶段底泥微生物群落结构组成分析结果显示,门分类水平上的优势菌分别为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria),其中Proteobacteria占各模拟阶段底泥微生物总量的50%以上,为绝对优势菌门。对底泥微生物群落结构与底泥理化性质进行相关性分析结果表明,研究中的Proteobacteria与TP、OM呈显著正相关,与TN的相关系数也达到0.859,可用来作为通济河底泥受有机物污染程度的指示性微生物。(3)对有机物敏感的可培养微生物的筛选结果表明,菌株G1在水环境BOD<50 mg/L时,菌落数量缓慢增长,增长速率为0.027;水体环境BOD>50 mg/L时,菌落数量急剧增长,增长速率为0.044。G1对BOD浓度的变化具有一定的敏感度,因此可作为水质监测生物传感器生物敏感元件组分。(4)对相关生物传感器的构建研究表明,集成型水质监测生物传感器适用于研究河道,并且拥有自主研发的固定化微生物小球制备技术。以监测水质五日生化耗氧量(BOD5)为监测主体,集成温度(T)、酸碱度(pH)及溶解氧(DO)共计四项水质监测项目,达到基本水质监测要求。后端数据传输配有无线通讯模块,可实现通讯组网,并进行数据收发,真正意义上的实现了数据共享。