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厦门市城区空气中的微生物组成及分布特征

作　者: 廖旭
导　师: 林建清
学　校: 集美大学
专　业: 微生物学
关键词: 空气微生物细菌真核微型生物 TSP PM2.5 PM10 T-RFLP 克隆文库
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来由于雾霾事件频发，有关空气中TSP、PM₁₀和PM_2.5的来源、组成及迁移转化规律已经引起了人们的广泛关注。目前，较多的研究集中于大气污染物的物理和化学性质方面，而有关TSP、PM₁₀和PM_2.5颗粒物中微生物的组成和来源还知之甚少；有鉴于此，本文针对空气中TSP、PM₁₀和PM_2.5上微生物的组成、来源开展研究。本文应用T-RFLP、克隆文库和测序方法研究了PM_2.5颗粒物中细菌和真核微型生物的群落组成，并分析其潜在的来源环境。研究结果表明：2012年1月于厦门市瑞景采样站位收集的PM_2.5颗粒物中细菌和真核微型生物群落多样性较高，其中42%的真核微型生物18SrRNA基因序列与已知序列相似性低于97%，说明空气中还有大量的真核微型生物尚未得到鉴定。通过分类分析表明，Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Proteobacteria是PM_2.5颗粒物细菌的主要类群，Stramenopiles、Alveolata、Metazoa、Viridiplantae和Fungi是PM_2.5颗粒物真核微型生物的主要类群。环境来源分析表明：PM_2.5颗粒物中的细菌来源于淡水（31.07%）、沉积物（25.24%）、污水系统（21.36%）、动物粪便（9.71%）、土壤（5.83%）和海水（0.97%）。PM_2.5颗粒物中的真核微型生物来源于淡水（58.74%）、土壤（10.31%）、沉积物（10.31%）、植物（7.22%）、污水系统（6.19%）和海水（5.15%）。这说明：厦门虽属于典型的海滨城市，但是淡水、土壤、沉积物、污水系统和动物粪便可能是厦门空气微生物的主要环境来源，而海水并不是厦门空气微生物的重要环境来源。本文应用T-RFLP方法研究了厦门2012年夏、秋、冬三季TSP、PM_2.5和PM₁₀颗粒物中细菌和真核微型生物的群落组成。研究结果表明：同一季节的TSP上的微生物种类多于PM₁₀和PM_2.5上的，而且多数PM₁₀样品上的微生物种类多于PM_2.5上的。说明粒径分布范围较大的颗粒物，吸附的微生物种类较多，微生物群落组成也就多样。同站位上PM_2.5和PM₁₀上微生物的优势种群相似，但与TSP的不同。三个季节中TSP上微生物种类夏季最多，PM₁₀和PM_2.5上微生物夏季最少。日光中的紫外线有强烈的杀菌作用，而对于粒径较小的颗粒物质量较轻，在空气中悬浮时间更长，迁移速度较慢，因此受到紫外照射时间更长，杀菌作用明显。粒径较大的颗粒物在空气中迁移速度相对较快，不断的与其他环境发生交换。不断的有来自于土壤、生物和水体等的微生物，它们吸附在可悬浮于空气中的颗粒物上随气流迁移。厦门夏季炎热但无酷暑，空气潮湿，这更有利于水体的挥发和空气的扩散等。基于多样性分析发现：空气中真核微型生物和细菌Simpson指数较接近于1，因而空气中的微生物具有多样性。很多微生物能大量存活于空气中，即使在空气这种贫营养、低生态压力环境下，物种也具有多样性，而且也未出现某种物种过量存在，造成优势度升高。利用Mica方法分析2012年6月14日于集美区采集的室内空气颗粒物上细菌群落组成，分析得到31个门类、67个纲。其中变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）在门类中所占比例最多，分别为39.46%和6.19%，为夏季空气的主要类群。变形菌门（Proteobacteria）类下的5个纲所占比例为：γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）43.05%、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）26.60%、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）17.44%、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）10.15%、ε-变形菌纲（Epsilonproteobacteria）2.42%，除此之外还检测到0.33%未分类（unclassified）的，说明有较少种类的Proteobacteria未得到鉴定或检测。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
缩略语表  8
备注  8-12
第1章引言  12-24
  1.1 大气污染与大气颗粒物  12-14
    1.1.1 大气颗粒物简介  12
    1.1.2 总悬浮颗粒物（TSP）的特征  12-13
    1.1.3 PM_(10)的特征  13
    1.1.4 PM_(2.5)的特征  13-14
  1.2 微生物生态学及其研究方法  14-20
    1.2.1 微生物生态学  14
    1.2.2 空气微生物生态系统特点  14-16
    1.2.3 空气微生物研究进展  16-18
    1.2.4 微生物生态学研究方法  18-19
    1.2.5 微生物多样性指数  19-20
    1.2.6 文库分析  20
  1.3 研究方案  20-24
    1.3.1 研究目的及意义  20-21
    1.3.2 研究内容  21
    1.3.3 研究方案技术路线  21-22
    1.3.4 研究创新点  22-24
第2章材料与方法  24-31
  2.1 采样站位布设  24-25
  2.2 样品采集  25-27
    2.2.1 TSP 样品采集  25-26
    2.2.2 PM_(2.5)和 PM_(10)样品采集  26-27
  2.3 研究材料  27-28
    2.3.1 采样膜  27
    2.3.2 主要试剂  27
    2.3.3 PCR 引物  27-28
    2.3.4. 溶液配制  28
    2.3.5 分析软件  28
    2.3.6 主要仪器设备  28
  2.4 样品分析  28-31
    2.4.1 环境总 DNA 的提取  28-29
    2.4.2 16S rDNA 的 PCR 扩增  29-30
    2.4.3 18S rDNA 的 PCR 扩增  30
    2.4.4 克隆文库构建及序列分析  30
    2.4.5 T-RFLP 分析  30-31
第3章厦门市 B 站位冬季 PM_(2.5)颗粒物中细菌和真核微型生物群落组成及其来源分布  31-48
  3.1 B 站位 PM_(2.5)颗粒物上微生物群落的多样性  31-34
    3.1.1 文库评价  32
    3.1.2 基于 T-RFLP 图谱的微生物多样性指数分析  32-33
    3.1.3 样品的 T-RFLP 图谱分析:  33-34
  3.2 厦门城区 PM_(2.5)颗粒物微生物群落组成  34-35
    3.2.1 厦门城区 PM_(2.5)颗粒物细菌群落组成  34
    3.2.2 厦门城区 PM_(2.5)颗粒物真核微型生物群落组成  34-35
  3.3 厦门城区气溶胶微生物群落的比较  35-36
  3.4 厦门城区气溶胶微生物的来源分析  36-38
  3.5 结论  38-48
第4章厦门市城区不同季节室内外空气中 PM_(2.5)和 PM_(10)上的微生物分布  48-58
  4.1 厦门市城区室内外空气中 PM_(2.5)和 PM_(10)上的样品的 T-RFLP 图谱分析  48-50
  4.2 厦门市城区室内外空气中 PM_(2.5)和 PM_(10)上的多样性指数分析  50-54
  4.3 厦门市城区室外空气中 TSP、PM_(2.5)和 PM_(10)上基于 T-RFLP 的主成分相似性分析  54-57
  4.4 讨论  57-58
第5章厦门市城区不同季节空气中 TSP 上的微生物分布  58-71
  5.1 厦门市城区室内外空气中 TSP 上的 T-RFLP 图谱分析  58-59
  5.2 厦门市城区室内外空气中 TSP 上的多样性指数分析  59-63
  5.3 基于 T-RFLP 的主成分分析  63-68
  5.4 利用 MICA 方法分析 A 站位夏季第二次采集的室内空气颗粒物上细菌群落组成  68-70
  5.5 讨论  70-71
第6章结论与展望  71-73
  6.1 主要结论  71-72
  6.2 建议与展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-79
在校期间发表的学术论文  79

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