五氯酚(Pentachlorophenol, PCP)是環(huán)境中普遍存在的一種高毒性、致畸、致癌氯代有機(jī)污染物。通常,PCP作為木材防腐劑以及殺蟲劑被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)中。在厭氧條件下,PCP的還原脫氯過程是其主要的轉(zhuǎn)化方式,并且結(jié)合生物化學(xué)循環(huán)過程將電子從氫氣和有機(jī)碳轉(zhuǎn)移至電子受體PCP中。一般來說,土壤環(huán)境中NO3-、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)以及S042-等離子是土壤環(huán)境中的主要電子受體,并且在厭氧條件下非�；钴S,因此PCP的還原脫氯過程勢(shì)必與土壤氧化還原反應(yīng)過程中其他的電子傳遞過程存在著相互聯(lián)系。本文以PCP作為目標(biāo)污染物,研究其在厭氧條件下土壤環(huán)境中還原脫氯動(dòng)力學(xué)及其化學(xué)-微生物學(xué)耦合調(diào)控作用機(jī)制。詳細(xì)的研究?jī)?nèi)容主要包括：厭氧條件下PCP的還原脫氯途徑;PCP還原轉(zhuǎn)化及其與土壤中不同電子受體(NO3-、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)和S042-等)之間的還原動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系；PCP還原轉(zhuǎn)化過程中土壤微生物菌群以及功能菌群的變化規(guī)律。主要研究結(jié)果如下：(1)純菌體系：通過富集篩選分離技術(shù)在水稻泥漿中篩選出一株新的Fe(Ⅲ)還原菌Clostridium beijerinckii Z(菌株Z),...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 PCP的性質(zhì)及其污染特性
        1.1.1 PCP及其它氯酚化合物的理化性質(zhì)
        1.1.2 PCP環(huán)境污染及其危害
    1.2 PCP在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化
        1.2.1 PCP及其氯酚的物理遷移過程
        1.2.2 PCP及其氯酚的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程
        1.2.3 PCP及其氯酚的生物降解過程
    1.3 厭氧條件下PCP的還原脫氯過程
        1.3.1 還原脫氯微生物種群
        1.3.2 微生物的還原脫鹵酶基因
        1.3.3 影響PCP還原脫氯的環(huán)境因素
    1.4 微生物生物多樣性測(cè)定
        1.4.1 以生物化學(xué)特性為基礎(chǔ)的測(cè)定方法
        1.4.2 以分子生物學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的測(cè)定方法
    1.5 論文研究目標(biāo)和技術(shù)路線
        1.5.1 論文研究目標(biāo)
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
2 鐵還原菌C. beijerinckii Z介導(dǎo)的Fe(Ⅲ)還原及其偶聯(lián)PCP脫氯研究
    2.1 材料和方法
        2.1.1 供試土壤
        2.1.2. 厭氧培養(yǎng)條件下不同碳源對(duì)水稻土中Fe(Ⅲ)還原菌鐵還原能力的影響
        2.1.3 鐵還原菌的富集和分離
        2.1.4 鐵還原菌特性
        2.1.5 鐵還原率測(cè)定
        2.1.6 鐵還原偶聯(lián)PCP脫氯過程研究
        2.1.7 泥漿培養(yǎng)試驗(yàn)
        2.1.8 分析方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 添加不同碳源對(duì)水稻土中鐵還原率以及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
        2.2.2 鐵還原菌的分離及其性質(zhì)
        2.2.3 C. beijerinckii strain Z的pH生長(zhǎng)范圍以及最適pH
        2.2.4 C. beijerinckii strain Z的最大鐵還原量
        2.2.5 C. beijerinckii strain Z對(duì)不同鐵源的Fe(Ⅲ)還原效率的差異
        2.2.6 C. beijerinckii strain Z介導(dǎo)的鐵還原偶聯(lián)PCP還原脫氯
        2.2.7 土壤環(huán)境中C. beijerinckii strain Z對(duì)PCP濃度的承載范圍
    2.3 討論
        2.3.1 C. beijerinckii strain Z的分離
        2.3.2 影響C. beijerinckii strain Z的鐵還原率因素
        2.3.3 C. beijerinckii strain Z Fe(Ⅲ)還原對(duì)PCP還原脫氯的影響
    2.4 結(jié)論
3 厭氧條件下與土壤多種氧化還原過程耦合的五氯酚的還原脫氯研究
    3.1 材料和方法
        3.1.1 供試土壤
        3.1.2 培養(yǎng)試驗(yàn)
        3.1.3 分析方法
        3.1.4 數(shù)據(jù)分析
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 土層剖面基本理化性質(zhì)
        3.2.2 厭氧條件下PCP的還原脫氯過程及其脫氯途徑
        3.2.3 PCP脫氯過程中碳同位素分餾效應(yīng)
        3.2.4 厭氧培養(yǎng)過程中不同環(huán)境因子氧化還原動(dòng)力學(xué)變化
        3.2.5 厭氧培養(yǎng)條件下的電子傳遞流向
        3.2.6 不同環(huán)境因子的Pearson相關(guān)關(guān)系
        3.2.7 微生物群落與環(huán)境因子的相互關(guān)系
        3.2.8 厭氧轉(zhuǎn)化過程中的主要微生物種群
    3.3 討論
        3.3.1 紅樹林土壤的PCP還原脫氯能力分析
        3.3.2 厭氧條件下土壤中不同氧化還原過程反應(yīng)排序
        3.3.3 Fe(Ⅲ)還原偶聯(lián)PCP還原脫氯過程
        3.3.4 PCP以及乙酸鈉對(duì)土壤其他生物化學(xué)過程的影響
    3.4 結(jié)論
4 五氯酚還原脫氯過程中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)演變
    4.1 材料和方法
        4.1.1 供試土壤
        4.1.2 分析方法
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 不同處理?xiàng)l件下的PCP脫氯和CH₄排放
        4.2.2 測(cè)序序列質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析
        4.2.3 表層和底層紅樹林土壤中的細(xì)菌和古菌群落結(jié)構(gòu)差異
        4.2.4 PCP和乙酸鈉對(duì)0-20 cm和80-100 cm土層中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.5 PCP和乙酸鈉對(duì)0-20 cm和80-100 cm土層中古菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 討論
        4.3.1 紅樹林土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)
        4.3.2 PCP和乙酸鈉對(duì)紅樹林土壤細(xì)菌群落的影響
        4.3.3 PCP添加對(duì)土壤中鐵還原菌群的影響
        4.3.4 PCP和乙酸鈉對(duì)古菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.4 結(jié)論
5 基于DNA-SIP技術(shù)的PCP還原脫氯對(duì)特定微生物菌群的調(diào)控機(jī)制
    5.1 材料和方法
        5.1.1 供試土壤
        5.1.2 培養(yǎng)試驗(yàn)
        5.1.3 分析方法
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 培養(yǎng)結(jié)束后CH₄和CO₂的濃度變化
        5.2.2 紅樹林表層(0-20 cm)和底層(80-100 cm)中微生物群落差異
        5.2.3 DNA-SIP分層結(jié)果分析
        5.2.4 分層結(jié)果中各層主要菌群結(jié)構(gòu)組成
    5.3 討論
        5.3.1 乙酸鈉對(duì)土壤微生物菌群的影響
        5.3.2 厭氧條件下乙酸鈉標(biāo)記菌群及其與PCP還原脫氯的關(guān)系
    5.4 結(jié)論
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
        6.1.1 純菌體系下Fe(Ⅲ)還原偶聯(lián)的PCP還原脫氯過程
        6.1.2 群落體系下PCP的還原脫氯動(dòng)力學(xué)及其機(jī)制
        6.1.3 群落體系下PCP還原脫氯過程中土壤微生物群落的演變特征
        6.1.4 特定體系下PCP對(duì)乙酸鹽標(biāo)記菌群的影響
    6.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間主要學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：4049502