基于宏基因组技术的威海港水环境监测研究
作者单位:山东交通学院
学位级别:硕士
导师姓名:周兆欣
授予年度:2022年
学科分类:083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0804[工学-仪器科学与技术]
摘 要:港口是经济增长的重要动力,同时也是主要的耗能和污染的源头。在全球能源危机和环境恶化的新形势下,面对全球化的经济形式和集团化的区域资源整合趋势,港口界也提出了环境效益和经济效益之间获得良好平衡的可持续、绿色生态的发展理念。2018年以来,国家发布了以深化供给侧改革为主线,构建资源节约型、环境友好型的绿色发展体系的港口发展战略,为建设绿色港口提供了更有力的支撑。作为海运大省,山东港口已完成一体化重组,完善港口经济-生态耦合评价分析,构建绿色港口评价指标体系,对港口进行科学、合理评价成为当务之急。传统方法使用排放指标值等级确定绿色港口,具有较大的盲目性和不确定性,把水域监测定量研究加入到绿色港口等级评价体系中有利于该评价体系的完善。本文选取威海港作为研究模式港口,研究基于宏基因组技术的港口水环境监测及绿色发展。使用高通量基因测序技术对威海港水体进行宏基因组测序,分析水体中微生物群落及抗生素抗性基因组成;进而选择全球范围内具有代表性的沿海环境中微生物群落和抗生素抗性基因信息,使用比较宏基因组方法,开展与威海港多样性的相关性差异研究;最后,采用定量研究法、比较研究法、文献研究法和实证研究法评估了威海水环境及其对人类健康和交通运输的影响。得到的研究结果如下:(1)宏基因组测序技术为威海港口水环境微生物群落及抗生素抗性基因提供了有效信息;(2)本次研究中港口水环境的优势物种是红杆菌、γ-变形菌和拟杆菌,优势ARGs是多药类、四环素类和MLS类抗生素抗性基因,海滩水域水况比港口水域好;(3)通过对比宏基因组数据分析发现,优势物种分析及抗生素抗性基因可以作为监测水环境的有力指标,物种丰度反应水域菌群丰富程度,但不能单独作为评判水域污染程度的指标;(4)港口交通运输与港口水环境是密切联系、相互影响的动态耦合关系。威海港口水环境的四环素类抗性基因稍高,与周边水产养殖、医药业废水、生活污水、含油污水及船舶压载水等有关,需要加强防控、监测与治理,保障港口交通运输业的良性发展。该研究将为威海港水域管理提供技术及理论支持,可推广应用于港口的城市监测水域微生物风险,为港口生态系统的恢复与重建提供科学指导,将有助于推动绿色港口等级评价体系的完善。