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城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析

韩静 许怡雯 何岩 黄民生

韩静, 许怡雯, 何岩, 黄民生. 城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (6): 97-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012
引用本文: 韩静, 许怡雯, 何岩, 黄民生. 城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (6): 97-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012
HAN Jing, XU Yi-wen, HE Yan, HUANG Min-sheng. Analysis of microbial community composition from media used to strengthen total nitrogen removal from an urban river[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (6): 97-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012
Citation: HAN Jing, XU Yi-wen, HE Yan, HUANG Min-sheng. Analysis of microbial community composition from media used to strengthen total nitrogen removal from an urban river[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (6): 97-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012

城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012
基金项目: 

国家自然科学基金 41877477

上海市自然科学基金 16ZR1408800

上海市科技创新重点项目 18DZ1203806

上海市浦江人才计划 16PJD023

详细信息
    作者简介:

    韩静, 女, 硕士研究生, 研究方向为水环境治理与修复.E-mail:jhanecnu@sina.com

    通讯作者:

    何岩, 女, 副教授, 硕士生导师, 研究方向为水环境治理与修复.E-mail:yhe@des.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: X522

Analysis of microbial community composition from media used to strengthen total nitrogen removal from an urban river

  • 摘要: 通过比较3种介体材料(生物炭、毛毡和无纺布)对城市河道总氮削减强化的效果,发现经过84 d的运行,相比空白组,无纺布对总氮的削减强化效果最好,削减率可提升23.4%;其次是毛毡,削减率可提升13.9%;生物炭对总氮削减效果不佳.在此基础上,系统探究了不同介体强化组中的微生物多样性及结构分布特征,表明与空白组相比,无纺布组可以显著增加菌群多样性和丰富度,而且与氮转化相关的变形菌门丰度明显高于毛毡组和生物炭组,特别是一些典型的反硝化菌属AzospirillumThiobacillusAzoarcus的丰度均显著高于其他实验组,而与反硝化菌存在竞争关系的产甲烷菌属Syntrophorhabdus低于空白和生物炭组;毛毡组的微生物菌群结构呈现出与无纺布相似的趋势,但其中的反硝化菌属丰度均低于无纺布组;生物炭组微生物群落组成与空白组最为相似,推测无纺布介体材料具有较好的生物相容性,更有利于挂膜,从而促使反硝化菌属的生长.综合比较,无纺布介体材料更有利于对城市河道总氮的削减.
  • 图  1  采样点地理位置图

    Fig.  1  Location of the Lidianpu River and the sampling sites

    图  2  试验装置示意图

    Fig.  2  Schematic of experimental device

    图  3  城市河道3种介体对总氮强化去除的动态变化(a)和效能比较(b)

    Fig.  3  Dynamic changes (a) and performance comparison (b) of total nitrogen removal with three kinds of media in urban rivers

    图  4  不同介体强化组细菌门水平群落组成分布特征

    Fig.  4  Bacterial community composition at the phylum level in different kinds of media

    图  5  不同介体强化组细菌属水平群落组成分布特征

    Fig.  5  Bacterial community composition at the gene level in different kinds of media

    图  6  不同介体材料下微生物菌种数量的变化及对比

    Fig.  6  Changes and comparison of microbial populations in different kinds of media

    表  1  上覆水主要水质指标

    Tab.  1  Main water quality indicators of overlying water

    pH DO/(mg·L-1) COD/(mg·L-1) 氨氮/(mg·L-1) 硝氮/(mg·L-1) 总氮/(mg·L-1)
    5~6 5.1~6.0 45.13~55.13 1.08~3.08 3.2~5.2 7.87~9.87
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    表  2  高通量测序及荧光定量所用引物

    Tab.  2  Primers used in high-throughput sequencing and real-time PCR analysis

    名称 引物 序列($5'\to 3'$) 参考文献
    细菌 341F CCTACGGGAGGCAGCAG [3]
    806R GGACTACHVGGGTWTCTAAT
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    表  3  各试验组微生物丰富度和多样性

    Tab.  3  Microbial abundance and diversity of each experimental group

    样本名称 Shannon指数 ACE指数 Chao1指数 Simpson
    空白组 6.673 093 58 201.724 2 31 434.424 94 0.007 804
    毛毡组 6.251 760 64 280.128 7 33 984.331 44 0.009 003
    生物炭组 6.291 225 62 804.313 9 32 652.224 69 0.013 037
    无纺布组 5.920 693 70 806.397 4 35 626.747 59 0.020 489
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  • 收稿日期:  2018-07-16
  • 刊出日期:  2018-11-25

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