给水管网中细菌初期附着对环境胁迫的响应研究

作     者：胡清源 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丽

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：环境胁迫 铜绿假单胞菌 细菌运动 胞外聚合物 初期附着 

摘      要：微生物会在介质表面附着并形成生物膜。给水管网中,形成的生物膜会阻塞水流输送,并严重影响供水水质安全。尽管近年来研究者对生物膜的形成和外界因素对生物膜生长的影响开展了大量研究,但是环境压力如何胁迫微生物的个体行为特征以及其初期附着尚不清晰。本文以给水管网细菌以及其中具有代表性的条件致病菌—铜绿假单胞菌为研究对象,剖析营养环境和氯对其初期表面附着行为的影响,揭示给水管网管壁生物膜的形成机制,以期为制定有效的生物膜控制策略提供科学依据和理论支撑,进而保障供水水质安全。首先,本文以给水管网细菌为对象,研究了氯浓度对胞外聚合物以及初期生物膜形成的影响。结果表明,低于1.0 mg/L的氯会促进细菌胞外聚合物(特别是蛋白质)的分泌和初期生物膜的形成,而在去除胞外聚合物后,特别是在去除胞外蛋白质后,会减少生物膜的生成量,证明胞外聚合物对生物膜形成有重要影响。胞外蛋白质和细胞表面电荷的负相关关系说明氯可能通过改变细胞表面性质从而调控生物膜的形成。其次,为进一步解析给水管网细菌的附着机制,本文以运动型和非运动型铜绿假单胞菌为研究对象,剖析营养条件和氯对其初期附着行为的调控。结果表明,对于运动型细菌,贫营养环境会显著促进其初期附着,低浓度的氯(0.5 mg/L)也会刺激细菌附着;对于非运动型细菌,其附着率随周围营养物质浓度的降低而减少,而氯浓度对其附着率的影响不显著;在不同环境条件下,其附着率均小于运动型细菌。最后,本文对营养条件和氯胁迫下细菌的运动速度和细胞表面特性进行了研究。结果表明,对于运动型细菌,贫营养环境和低浓度的氯(0.5 mg/L)会促进其运动速度,且运动速度与初期附着量显著相关;环境的改变对其分泌胞外聚合物的影响不显著。对于非运动型细菌,在不同环境条件下,其胞外聚合物的分泌量均高于运动型细菌,且胞外聚合物和初期附着量之间有较高的相关度。Zeta电位会随着环境变化而改变,且其与附着量之间负相关,但是疏水性在环境胁迫下没有显著变化。