[发明专利]用多个微生物学指标对生物修复海区进行评价的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用多个微生物学指标对生物修复海区进行评价的方法，具体地说，涉及一种包括微生物生物量碳测定方法、微生物基础呼吸测定方法、纤维素分解作用、细菌总数的测定方法、硝化细菌MPN-PCR计数方法、反硝化细菌MPN-PCR计数方法以及沉积物中微生物多样性对比分析方法的利用微生物学指标对生物修复海区进行评价的方法。

背景技术

海洋生境和生物资源修复技术是目前国际生态学研究的前沿和热点领域之一。生物修复技术，即利用微生物、植物及其它生物，将环境中的污染物降解、吸收或转化为其它无害物质的处理系统，具有费用低、安全性高、无二次污染、简便易行等优点；生物修复技术是一项发展潜力大、应用范围广、环境友好的处理技术，已经受到欧美等发达国家的高度重视，并投入大量资金进行生物修复技术的研究与应用。

海洋生境组成成分极其复杂，修复评价是海洋多方面功能的综合体现，包括保持生物生产力、环境质量以及动植物和微生物健康的能力等。海洋生境修复评价的研究只是刚刚起步，其概念理论尚不成熟。海洋生境修复效果是一个动态的概念，修复评价不能仅由单一的指标来表示，必须由足够代表其物理、化学和生物学性质及过程的多个指标组成。目前，这方面的研究数据匮乏，评价指标不稳定，重复性较差，没有形成规模性研究，因此，有待建立和完善科学、实用、有效的评价体系和评价模型。

沉积物的微生物生物量是指沉积物中体积小于5×10³μm³的生物总量，包括细菌、真菌、放线菌和小型动物，但不包括植物残体。沉积物的微生物生物量包括微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷以及微生物生物量硫，通常以微生物生物量碳含量来表示。沉积物微生物生物量碳是指沉积物中所有活微生物体中碳的总量，通常占微生物干物质的40％～45％，是反应微生物生物量大小的最重要的指标。

沉积物基础呼吸作用是有机碳矿化成CO₂的过程，呼吸强度可看作是衡量微生物的总活性指标，它反映了整个微生物群落(包括休眠状态和活性状态)的活性。沉积物基础呼吸易于测定，是最早用于检查环境变化生化过程的指标之一，在监测有机物分解方面也是一个较好的参数，但其容易受基质、水分、温度等因素影响，易变性较强。

纤维素是沉积物中植物残体的主要组分之一，它主要依靠微生物进行分解。纤维素分解作用开始是通过纤维素酶水解，产生纤维二糖，然后在纤维二糖酶的作用下分解为葡萄糖。最终，糖在有氧与无氧条件下被分解。因此，微生物对纤维素的分解作用被视为自然界碳素循环的基础。纤维素的分解在沉积物碳素循环、腐殖质的形成、沉积物理化性质的改善上具有重要作用。

细菌总数是常用检测指标之一，也是测定水中好氧菌和兼性厌氧菌数量的方法之一，一般采用普通活菌计数方法所得到的细菌大部分是腐生性的中温好氧菌和兼性厌氧菌。因此，这种计数方法的准确性除了与采样有关外，主要取决于所用的培养基成分及培养条件是否符合被检水体中绝大多数细菌的生长繁殖条件，这种方法只是反映海洋微生物的数量的一种近似计数方法。尽管培养计数操作繁琐，所计菌数不包括非可培养种群，而且可培养细菌数只占总菌数的极少数，但是，它毕竟是传统公认的计数法，并且对环境反应敏感。

硝化细菌和反硝化细菌在氮元素的生物地球化学循环中扮演重要的角色。硝化细菌包括氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria)和亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite-oxidizing bacteria)两大不同的代谢类群。硝化作用是指在有氧条件下氨被硝化细菌最终氧化为硝酸盐的过程。反硝化作用是一个硝酸盐的生物还原过程。在这个过程里异养细菌在呼吸作用中利用硝酸盐作为电子接受体，将其还原为气态的N₂和N₂O。最常见的反硝化细菌是假单胞菌属。

微生物多样性是指生命体在遗传、种类和生态系统层次上的变化，包括物种多样性、遗传(基因)多样性、生态系统多样性以及功能多样性。它代表着微生物群落的稳定性，反映了生态机制和胁迫对微生物群落的影响，是系统受干扰后细小变化的重点监测因子，是监测对环境变化和胁迫的反应的重要指标。微生物种群结构多样性指数可用Shannon指数H来表示。微生物多样性可以作为反映生物类群的多变性和生物活性的生物指标，对微生物多样性的分析能进一步揭示生境健康与否在微生物数量和功能上的差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种用多个微生物学指标对生物修复海区进行评价的方法，该方法包括：