论文部分内容阅读
冷凝循环水系统微生物滋生、管道侵蚀，严重影响换热效率，其生物污垢的有效控制是循环水系统正常运行的保证，常用方法为投加缓蚀阻垢剂，缓蚀阻垢剂多为聚磷酸盐，较高的含磷量易对水体造成污染。这就需要探索新型有效的生物污染防治方法。在循环水系统内，细菌通过先锋定植者粘附界面后，逐步演替并最终发育为生物膜，生物污染与生物膜的形成密切相关，细菌生物膜的形成受细菌群体感应系统（Quorum Sensing, QS）的调控。但QS系统如何影响和调控循环水系统内生物膜的形成，以及生物膜形成过程中微生物群落结构演替却未见报道。 本论文就循环水系统生物膜形成过程中微生物群落结构变化，以及调控QS系统的群体淬灭细菌特性进行研究。研究主要为三个部分，结果表明： （1）用比色法和检测菌株JZA1检测信号分子，证明在循环水系统存在自诱导物信号。从循环水系统生物粘泥上共分离到3株产AHLs信号分子的革兰氏阴性菌，分别为Serratia sp.（沙雷氏菌属）、Alcaligenes sp.(产碱杆菌属)、Flavobacterium cucumis（黄杆菌属）。 （2）分析循环水以及滤饼层生物膜形成不同阶段微生物群落结构变化。随着时间的变化，水体中Shannon多样性指数H呈现出了减少—增高—减少—增高的变化过程，挂片粘泥上的Shannon多样性指数H呈现两次增加；各个样品间优势种群地位不突出，各菌种间分布较均匀。生物膜上微生物的聚集和微生物群落演替分为四个时期，①初始吸附；②侵蚀与桥接：先锋定植者成膜后不断产生 EPS/SMP，桥接效应开始吸引越来越多的物种，如Uncultured bacterium和Uncultured Adhaeribacter sp.；③演替：滤饼层从好氧菌Adhaeribacter sp.到缺氧菌Lactobacillus casei进行演替；④生物污染：EPS/SMP的积累和微生物种群的数量达到最大，成膜能力较强的种属为Uncultured Rhizobium sp.、Meiothermus sp.、Saccharomyces cerevisiae。附着态微生物与浮游态微生物无明显界限，成膜能力较强的细菌，当其作为浮游态出现时，直接影响了附着态细菌的量。CCA分析表明，与细菌种群组成有显著相关性的环境理化因子依次为pH、碱度、浓缩倍数。 （3）研究QS活性和膜生物污染的关联以及群体淬灭细菌的特性。随着时间的增加，循环水系统挂片生物污染的增长趋势与QS活性的变化趋势类似。筛选到一株具有AHLs降解活性的菌株，经测序鉴定为苏云金芽孢杆菌，在信号分子产生后将其降解，使QS调控的基因即使在细胞达到相应的群体密度也不能正常表达。它能降解黄杆菌属产生的AHLs，不能降解沙雷氏菌属产生的AHLs。当苏云金芽孢杆菌与产AHLs的黄杆菌属混合培养时，两种细菌生态位不一致，黄杆菌属的实际生态位大于苏云金芽孢杆菌，在资源竞争中处于优势地位。