尾水排放對地表水及地下水細(xì)菌群落影響研究.pdf

1、為了探究尾水排放對地表水及地下水細(xì)菌群落的影響，本研究以常州市深水城北污水處理有限公司的尾水、受納地表水及廠周圍地下水為研究對象，采集水樣樣品，測定氨氮(NH3-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)、總氮(TN)、總有機(jī)碳(TOC)共計(jì)5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)濃度，研究水質(zhì)變化規(guī)律;利用高通量測序技術(shù)及傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)技術(shù)解析細(xì)菌群落，通過對比參照點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)點(diǎn)變化，分析尾水排放對地表水及地下水細(xì)菌群落的影響，并探討細(xì)菌與水質(zhì)的相關(guān)性。

2、本研究通過分析尾水對地表水及地下水細(xì)菌群落影響，可為研究區(qū)域的水污染控制及水資源合理利用提供理論指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下:
　　采集2016年5月、6月尾水、受納地表水和地下水，測定5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)濃度。對比地表水與地下水水質(zhì)變化發(fā)現(xiàn)，尾水排放對受納地表水影響更大，由5月至6月，使NO3--N分別顯著增加5.68倍、4.01倍;TN濃度分別顯著增加3.61倍、1.27倍;NO2--N濃度分別顯著減少0.91倍、0.95倍(P＜0.05)

3、。繼續(xù)測定2016年7月（夏季）、9月（秋季）、12月（冬季）尾水和受納地表水水質(zhì)指標(biāo)濃度，對比地表水參照點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)點(diǎn)水質(zhì)變化，分析不同季節(jié)尾水對地表水水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，地表水氮素類濃度受尾水影響顯著。由夏季至冬季，NO3--N濃度分別顯著增加5.65倍、2.49倍、0.90倍，TN濃度分別顯著增加2.01倍、2.29倍、0.54倍，冬季TOC濃度顯著增加0.40倍;由夏季至冬季，NH3-N濃度分別顯著減少0.67倍、0.49倍、0.

4、77倍，NO2--N濃度分別顯著減少0.90倍、0.64倍、0.86倍，TOC濃度夏季顯著減少0.25倍(P＜0.05)。
　　利用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)技術(shù)，解析2016年5月、6月尾水、受納地表水及廠周圍地下水可培養(yǎng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，分析尾水對地表水和地下水可培養(yǎng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。通過對比地表水實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與參照點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，5月腸球菌屬（Enterococcus）、副球菌屬（Paracoccus）相對豐度分別增加11.00倍、6.23

5、倍，固氮菌屬（Azatobacter）相對豐度減少0.89倍;6月微小桿菌屬（Exiguobacterium）、黃色桿菌屬（Xanthobacter）相對豐度分別增加6.00倍、4.00倍，紅球菌屬（Rhodococcus）相對豐度減少0.67倍。通過對比地下水實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與參照點(diǎn)可培養(yǎng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，5月沙雷氏菌屬（Serratia）相對豐度增加1.61倍，蒼白桿菌屬（Ochrobactrum）相對豐度減少0.83倍;6月氮單胞菌屬(Az

6、omonas)、棒狀桿菌屬（Corynebacterium）相對豐度分別增加2.99倍、1.19倍，Azatobacter相對豐度減少0.67倍。通過以上研究結(jié)果可見，尾水對地表水可培養(yǎng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響更大。
　　為進(jìn)一步分析不同季節(jié)下尾水對受納地表水細(xì)菌群落的影響，采集2016年7月（夏季）、9月（秋季）、12月（冬季）尾水和受納地表水，應(yīng)用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)技術(shù)計(jì)算細(xì)菌數(shù)量;利用高通量測序技術(shù)，明確細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性，分析不同季

7、節(jié)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性變化規(guī)律。結(jié)果表明，樣品共獲得355315條優(yōu)質(zhì)序列，產(chǎn)生1679條OTU，細(xì)菌分別分屬于43個(gè)門、612個(gè)屬。經(jīng)weighted Unifrac分析發(fā)現(xiàn)，尾水、地表水上游和下游細(xì)菌在群落構(gòu)成上存在顯著差異。由于尾水排放導(dǎo)致冬季受納地表水細(xì)菌數(shù)量顯著減少（P＜0.05）;夏季、秋季細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及α多樣性降低;對變形菌門(Proteobacteria)下的假單胞菌屬（Pseudomonas）、鞘氨醇單胞菌屬（Sph

8、ingomonas）、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)相對豐度影響較大，具體表現(xiàn)為Pseudomonas、Sphingomonas相對豐度夏季增加，冬季減少;Pseudomonas、Acinetobacte相對豐度秋季減少。
　　對不同季節(jié)下的尾水、地表水細(xì)菌群落與水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，細(xì)菌數(shù)量與NH3-N濃度、NO2--N濃度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）;而與其他水質(zhì)濃度無顯著相關(guān)性。細(xì)菌多樣性與水質(zhì)無顯著相

9、關(guān)性。細(xì)菌分布主要受TN濃度影響。NH3-N濃度、NO2--N濃度主要與不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、微球菌屬（Micrococcaceae）和Hgcl_clade分布呈正相關(guān)，與鹽單胞菌屬(Halomonas)、水小桿菌屬（Undibacterium）分布呈負(fù)相關(guān);TN濃度、NO3--N濃度主要與Halomonas、Undibacterium分布呈正相關(guān)，與Micrococcaceae、Acinetobacter和Hgcl