城市河流底泥污染物指示性微生物研究及生物傳感器的構(gòu)建.pdf

1、以江蘇省常州市城市河道之一的通濟河為研究河道，對通濟河底泥進行水生態(tài)模擬研究，以前期監(jiān)測的通濟河水質(zhì)數(shù)據(jù)作為模擬上覆水的配制依據(jù)，分別模擬配制夏季、秋季、冬季、春季四個季度的水質(zhì)指標(biāo)，采用高通量測序的方法對各模擬階段底泥微生物群落結(jié)構(gòu)進行解析，確定底泥有機污染物與微生物群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)關(guān)系。從研究河道底泥中篩選出對有機污染物敏感的可培養(yǎng)菌株G1，研究其對生化耗氧量（BOD）的敏感度并依此構(gòu)建適用于研究河道的基于無線傳輸?shù)亩鄥?shù)水質(zhì)監(jiān)測生物

2、傳感器。研究得到如下結(jié)果：
　　（1）對微生物總數(shù)與底泥理化性質(zhì)進行相關(guān)性分析結(jié)果顯示，細(xì)菌總數(shù)與OM呈顯著正相關(guān)，與水體溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。水體溫度從32℃降至6℃時，細(xì)菌總數(shù)從1.23×104 CFU/mL升高到3.43×104 CFU/mL。該實驗結(jié)果與前期對通濟河的相關(guān)監(jiān)測結(jié)果一致，分析出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因為每年春季會對通濟河進行換水，冬季采樣時水體污染物已經(jīng)過一年的沉積，水質(zhì)中有機物含量較高，在一定變化范圍內(nèi)相對于水體溫度，有

3、機物含量成為細(xì)菌生長的限制因素。通濟河水體pH值在各季度變化中無明顯改變，對微生物群落結(jié)構(gòu)組成暫未產(chǎn)生影響。
　?。?）對各模擬階段底泥微生物群落結(jié)構(gòu)組成分析結(jié)果顯示，門分類水平上的優(yōu)勢菌分別為變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、酸桿菌門（Acidobacteria）、藍(lán)藻菌門（Cyanobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、放線菌門

4、（Actinobacteria），其中Proteobacteria占各模擬階段底泥微生物總量的50％以上，為絕對優(yōu)勢菌門。對底泥微生物群落結(jié)構(gòu)與底泥理化性質(zhì)進行相關(guān)性分析結(jié)果表明，研究中的Proteobacteria與TP、OM呈顯著正相關(guān)，與TN的相關(guān)系數(shù)也達(dá)到0.859，可用來作為通濟河底泥受有機物污染程度的指示性微生物。
　?。?）對有機物敏感的可培養(yǎng)微生物的篩選結(jié)果表明，菌株G1在水環(huán)境BOD＜50 mg/L時，菌落數(shù)量緩

5、慢增長，增長速率為0.027；水體環(huán)境BOD＞50 mg/L時，菌落數(shù)量急劇增長，增長速率為0.044。G1對BOD濃度的變化具有一定的敏感度，因此可作為水質(zhì)監(jiān)測生物傳感器生物敏感元件組分。
　?。?）對相關(guān)生物傳感器的構(gòu)建研究表明，集成型水質(zhì)監(jiān)測生物傳感器適用于研究河道，并且擁有自主研發(fā)的固定化微生物小球制備技術(shù)。以監(jiān)測水質(zhì)五日生化耗氧量（BOD5）為監(jiān)測主體，集成溫度（T）、酸堿度（pH）及溶解氧（DO）共計四項水質(zhì)監(jiān)測項目，