东江流域农村饮用水源中微生物多样性研究及水质污染现状调查

论文摘要

全国首次农村饮用水调查结果显示超标率达44.36%,其中因菌落总数和总大肠菌群所引起的水质超标率为25.92%,这说明目前造成农村饮用水超标的主要因素是微生物超标,因此对水体微生物群落结构的研究已经迫在眉睫。东江流域是养殖业密集区,该区域农村饮用水源遭受农业面源污染的风险极高,本文以东江流域最常见的5种类型的农村饮用水源为对象,分两部分进行研究:第一部分对5种不同类型的饮用水源进行为期1年的水质监测,并运用模糊综合评价法做出水环境质量评价;第二部分利用PCR-DGGE技术分析5种不同类型饮用水源中微生物的群落结构,为寻找用于水污染治理的资源微生物提供指导,并通过统计学方法建立微生物多样性与环境因子的相关性。经过2年的研究,得到以下结果:水质污染现状调查:（1）水质模糊综合评价结果显示:集中式供水井超标率为0%、塘坝型水井超标率为100%、猪场附近水井超标率为94.1%、普通村落水井超标率为14.3%、水库水超标率为0%。（2）运用模糊综合指数法进行排序,5种类型饮用水源的优劣顺序为:集中式供水井>水库水>普通村落水井>猪场附近水井>塘坝型水井,这与采样过程中实地勘察的情况比较吻合。（3）各类型的超标水样其主要污染物均各有特点,联系实际情况分析显示其污染源很可能是附近的养殖业。其中塘坝型水井的污染物以铁、锰、砷等重金属为主,共占权重0.52,大肠菌群、总氮和氨氮次之,分别占了0.19、0.14和0.7;猪场附近水井则以大肠菌群和总氮为主要污染物,分别占权重0.4和0.29;普通村落水井主要污染物为总氮占0.53,其次氨氮和锰占了0.13和0.11。微生物多样性研究:（1）比较Zhou,SDS蛋白酶K,改良CTAB等三种方法提取DNA的效果表明:无论是从DNA完整性还是提取量来看,改良CTAB法都是提取饮用水源中微生物基因组总DNA的最佳方法。（2）UPGMA聚类分析DGGE指纹图谱结果表明:相同类型水样的微生物群落结构相似性较高,聚集到一个分支上。（3）典型相关性分析（CCA）结果表明:水体中总磷和总氮的浓度与微生物群落结构的关联度最高,即磷和氮两种生命过程的基本元素对微生物群落影响最大。（4）回收DGGE优势条带分析表明:农村饮用水源中微生物群落结构丰富,包含了螺旋体门（Spirochaetes）、蓝藻门（Cyanobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）五个门的细菌,且每类水样拥有各自的优势菌。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 东江流域水资源基本情况
• 1.2 农村饮用水水质概况及水质污染的成因
• 1.2.1 我国农村饮用水水质概况
• 1.2.2 造成农村饮用水污染的原因
• 1.3 水环境质量评价方法概述
• 1.3.1 指数评价法
• 1.3.2 灰色评价法
• 1.3.3 模糊评价法
• 1.3.4 物源分析法
• 1.3.5 人工神经网络（ANNs）评价法
• 1.4 分子生物学方法在微生物多样性研究中的应用
• 1.4.1 16S rRNA 基因序列分析技术
• 1.4.2 分子杂交技术
• 1.4.3 基于PCR 的DNA 指纹图谱技术
• 1.5 研究内容及目的
• 第二章 东江流域农村饮用水源污染现状调查
• 2.1 材料方法
• 2.1.1 样品采集
• 2.1.2 水样理化性质的测定
• 2.1.3 水环境质量评价的标准及方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 41 水样模糊综合评价结果
• 2.2.2 41 水样水质优劣排序
• 2.2.3 超标水源主要污染物分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 模糊综合评价法的优点
• 2.3.2 模糊综合评价结果
• 第三章 东江流域农村饮用水源中微生物多样性研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 实验样本的采集和前处理
• 3.1.2 水样理化性质的测定
• 3.1.3 总DNA 的提取
• 3.1.4 粗DNA 的纯化
• 3.1.5 PCR 扩增
• 3.1.6 DGGE 检测
• 3.1.7 割胶回收测序
• 3.1.8 Quanity One 软件包分析
• 3.1.9 统计学分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 水样理化性质结果分析
• 3.2.2 基因组总DNA 提取结果
• 3.2.3 两种DNA 回收方法的效果比较
• 3.2.4 PCR 扩增结果
• 3.2.5 DGGE 指纹图谱的分析
• 3.2.6 统计学分析
• 3.2.7 割胶回收条带分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 采样区域饮用水水源水质特点
• 3.3.2 采样区域5 种类型水源微生物群落特点
• 3.3.3 采样区域农村水源中微生物多样性与理化因子的相关性
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介