尾水排放對(duì)地表水及地下水細(xì)菌群落影響研究

尾水排放對(duì)地表水及地下水細(xì)菌群落影響研究為了探究尾水排放對(duì)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(duì)象,采集水樣樣品,測(cè)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(cè)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(duì)比參照點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)點(diǎn)變化,分析尾水排放對(duì)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。本研究通過分析尾水對(duì)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(cè)定5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)濃度。對(duì)比地表水與地下水水質(zhì)變化發(fā)現(xiàn),尾水排放對(duì)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)。繼續(xù)測(cè)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(duì)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(duì)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、0.77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(duì)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(duì)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(duì)豐度分別增加11.00倍、6.23倍,固氮菌屬(Azatobacter)相對(duì)豐度減少0.89倍;6月微小桿菌屬(Exiguobacterium)、黃色桿菌屬(Xanthobacter)相對(duì)豐度分別增加6.00倍、4.00倍,紅球菌屬(Rhodococcus)相對(duì)豐度減少0.67倍。通過對(duì)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(duì)豐度增加1.61倍,蒼白桿菌屬(Ochrobactrum)相對(duì)豐度減少0.83倍;6月氮單胞菌屬(Azomonas)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)相對(duì)豐度分別增加2.99倍、1.19倍,Azatobacter相對(duì)豐度減少0.67倍。通過以上研究結(jié)果可見,尾水對(duì)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(duì)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(cè)序技術(shù),明確細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性,分析不同季節(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)weightedUnifrac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(duì)變形菌門(Proteobacteria)下的假單胞菌屬(Pseudomonas)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)相對(duì)豐度影響較大,具體表現(xiàn)為Pseudomonas、Sphingomonas相對(duì)豐度夏季增加,冬季減少;Pseudomonas、Acinetobacte相對(duì)豐度秋季減少。對(duì)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Halo