《流動水域生物膜附著更替過程及淨污活性研究》是依託河海大學，由侯俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：流動水域生物膜附著更替過程及淨污活性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯俊
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物膜在水生態系統平衡和水環境演變中扮演著非常重要的角色，對自然水體的水質改善和生態修復具有重要作用，水動力條件對自然水體生物膜結構特徵及淨污活性影響機理研究對於生物膜領域科學發展及其在水工程、水生態、水環境中的套用具有重要創新意義。本項目擬通過現場觀測和水槽試驗，藉助電子顯微鏡、雷射掃描共聚焦顯微鏡(CLSM)、微電極檢測(RDE)、生物活性酶測定等先進研究手段，對比分析流動水域中不同水動力條件下生物膜在形成和更替過程、內部形態結構和活性、微生物聚磷和吸附磷特性、水質淨化效果等方面的差異，揭示水動力作用對自然水體中生物膜生長過程和組成結構的影響機理，建立水動力條件-生物膜特性-水質淨化能力之間的耦合關係，探尋流動水域中生物膜形成和生長、生物膜淨化水質的適宜水動力條件，並研發套用於流動水域中的生物膜原位水質淨化關鍵技術，為生物膜理論和技術在河湖水體水質改善和生態修復中的套用提供依據。
結題摘要
本研究通過現場觀測和水槽試驗,藉助電子顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、冷凍切片法、生物活性酶測定等先進研究手段，對比分析流動水域中不同水動力下生物膜在形成和更替過程、內部形態結構和活性、水質淨化效果等方面的差異，揭示水動力作用對自然水體中生物膜生長過程和組成結果的影響機理。研究發現， （1）在生物膜成長過程中，膜上微生物種群分布和生物量不斷變化，生物膜生長初期硅藻占優勢，隨著培養時間的延長，綠藻數量急劇增加，逐漸成為優勢種，玻片上原生動物數量變化不大。 （2）生物膜生長動力學結果表明生物膜的生長趨勢符合邏輯斯蒂增長模型，生物膜增長動力學參數在中等流速（IV）時達到最大。 （3）不同流速下生長的生物膜，其胞外聚合物的組成和分布特徵也表現的有所不同：高流速下（HV2）的生物膜厚度比較薄，但其生物膜中的多聚糖和蛋白質的總量都要高於中等流速下（IV）較厚的生物膜；相比較而言，高流速下（HV2）的生物膜結合態的胞外聚合物量更多。 （4）從沖刷實驗結果來看，沖刷的生物膜的量和生物膜生長的流速呈現負相關的關係，高流速下生長的生物膜具有更強的凝聚力，因此，高剪下力下生物膜中胞外聚合物的分布和組成以及沖刷特徵取決於生物膜生長的流速條件。 （5）採用脫氫酶活性來表征生物膜的活性。流速無論為2cm/s還是15cm/s，脫氫酶活性均隨時間的延長呈現出整體下降的趨勢。流速為15cm/s時，形成的生物膜脫氫酶活性明顯高於流速為2cm/s下形成的生物膜脫氫酶活性。獨立研究兩種流速水體下生物膜對原水中污染物質的淨化能力，研究發現TN, NH4+-N以及COD的去除率隨著流速的增加而增大。水體流速為15cm/s下形成的生物膜對TN, NH4+-N以及COD的去除率較高，而TP的去除率卻正相反，去除率隨著流速的增加而減小，流速為2cm/s下形成的生物膜對TP的去除率較高。 迄今為止，本項目在國內外核心期刊發表研究論文7篇，其中SCI收錄5篇、EI收錄1篇；申請發明專利10項，其中授權4項。獲2012年國家技術發明二等獎（排名第3）、2013年國家科技進步二等獎（排名第10）、2013年教育部自然科學一等獎（排名第4）。
