鎮(zhèn)江市古運河河岸沉積物氨氧化微生物的生態(tài)分布及其硝化作用研究.pdf

1、河岸帶生態(tài)環(huán)境破壞在我國許多城市相當普遍。城市河流河岸帶往往受到生活污水，工業(yè)廢水，生活垃圾，居民游玩活動以及地表徑流等多重影響，導致河岸帶生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。因此，修復退化的河道沿岸生態(tài)系統(tǒng)刻不容緩。氨氧化細菌、氨氧化古菌以及厭氧氨氧化細菌三大原核生物驅動的氨氧化作為硝化反應的第一步及限速步驟，在氮素去除中具有非常重要的作用。因此成為當前氮素生物地球化學循環(huán)方面的熱點問題。本論文以鎮(zhèn)江市古運河河岸表層沉積物為研究對象，通過分子生態(tài)學

2、方法，探討城市內河河岸沉積物中氨氧化微生物的群落結構、生物多樣性等生態(tài)分布規(guī)律，并研究沉積物硝化作用強度及其影響因子，以期為城市河道河岸帶沉積物氮素的生態(tài)控制提供基礎數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。主要研究結果如下:
　　(1)古運河河岸沉積物理化因子空間差異顯著。總氮(TN)含量介于0.39-2.40 g/kg之間，G1，G2，G3，G4，G5采樣點沉積物的總氮含量相差不大，G6采樣點沉積物中的總氮含量要明顯高于其他采樣點;G1，G3，G5，G

3、6采樣點沉積物的有機質含量比其他2個采樣點高;硝態(tài)氮(NO3--N)的空間分布特征為G2＞G1＞G5＞G6＞G4＞G3;亞硝態(tài)氮(NO2--N)含量最大值出現(xiàn)在G6采樣點，最小值則出現(xiàn)在G4采樣點。總磷(TP)含量介于1.71-7.46 g/kg之間，最高值出現(xiàn)在G5采樣點，最低值出現(xiàn)在G3采樣點;沉積物有機磷(OP)空間分布特征為G6＞G1＞G5＞G3＞G2＞G4;鐵/鋁磷(Fe/Al-P)含量和鈣磷(Ca-P)含量相差不大，其空間分

4、布特征分別為G6＞G5＞G3＞G2＞G4＞G1，G5＞G1＞G4＞G6＞G3＞G2。6種重金屬的空間分布特征各不相同，Cr、Zn最大值均出現(xiàn)在G5采樣點，Cu、As峰值出現(xiàn)在G2采樣點，Pb和Cd峰值則出現(xiàn)在G1采樣點。各采樣點理化參數(shù)的差異主要受外源污染的影響。
　　(2)古運河河岸沉積物氨氧化微生物豐富度，多樣性和群落結構具有顯著的空間差異。AOA amoA基因的豐度表現(xiàn)為:G6＞G5＞G4＞G1＞G3＞G2; G2點的Sha

5、nnon和Chao最高，分別為2.56和38.00，而G1點的最低，其值分別為1.33和5.50，表明G2點AOA多樣性指數(shù)最高，G1點AOA多樣性指數(shù)最低;古運河河岸沉積物中AOA群落主要為Nitrososphae，Nitrosotalea以及Nitrosopumilus相似物種，且G2和G4采樣點的AOA群落結構比其他采樣點更為復雜;TN，pH、NH4+-N以及As是影響古運河河岸沉積物AOA生態(tài)分布的關鍵環(huán)境因子。AOB amoA

6、基因的豐富度在G1，G2，G5，G6采樣點沉積物中的差異不大，但明顯高于G3和G4樣品的AOB豐富度;古運河河岸沉積物中的AOB amoA基因的多樣性和群落結構在空間分布上有一定的差異性;檢測到的AOB群落與Nitrosomonas物種和Nitrosospira物種有較近的親緣關系。古運河沿岸沉積物的anammox細菌的豐富度在G6采樣點最高，在G2采樣點最低;anammox細菌群落多樣性的空間變化并不明顯;G4和G6采樣點的anamm

7、ox細菌群落結構沒有其他采樣點復雜;古運河河岸沉積物中很能同時存在Anammoxoglobus，Jettenia，Kuenenia和Brocadia屬的anammox細菌群落。
　　(3)古運河河岸沉積物硝化作用的空間分布特征受多種環(huán)境因子的影響。沉積物硝化速率空間分布特征為:G2＞G1＞G5＞G6＞G4＞G3。沉積物硝化速率與AOB的豐度和Shannon指數(shù)都有顯著地正相關性，而與AOA的豐度和多樣性指數(shù)之間無顯著相關性;添加A