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《西北大学》 2016年
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汉阳陵地下博物苑封闭环境霉菌变化规律的初步探究

牛李莹  
【摘要】:汉阳陵遗址文物为我们研究汉代历史提供非常有价值的资料,为了避免自然的风化作用、物理及化学的腐蚀作用,汉阳陵地下博物苑一经发掘便采用了全封闭式的保护措施,采用特种玻璃将保存遗址环境和游客参观环境隔离,新型保护材料能维持温湿度的恒定,很大程度缓解紫外辐射和颗粒性污染物以及游客对文物可能的带来的损害。为了进一步确定该条件下微生物的变化规律,我们针对不同的封闭环境,以及非封闭环境进行秋冬季节持续5个月的样品采集和实验分析,寻求不同封闭环境中霉菌浓度与种类的变化规律,非封闭环境与封闭环境中霉菌浓度的差异性以及土壤群落多样性的差异,进而针对汉阳陵的文物保护,提出关于生物方面的意见和建议。本研究主要工作包括三方面:(1)在封闭环境(#13号、#20#17号玻璃房),非封闭环境(入口、过道)中利用自然重力沉降法采集空气样品,并对可培养霉菌进行计数以及生理生化、优势菌株的分离鉴定。结果表明:开放性环境中霉菌浓度和种类随时间变化不明显,并且浓度较低,入口与过道霉菌平均浓度分别为680.95 cfu/m~3,601.67 cfu/m~3。封闭环境中霉菌浓度受环境影响比较大且变化趋势不明显,冬季封闭环境中种类非常单一,但是浓度较高。空气样品可培养的优势菌主要有Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Penicillium citrinum, Aspergillus oryzae。(2)在#13号玻璃房,#17#20号玻璃房,汉阳陵外部土壤5个采样位点进行样品采集并进行实验分析。结果表明:外部土壤中霉菌浓度和种类明显高于封闭环境中,且封闭环境中随时间变化趋势明显;#13号玻璃房中两个采样位点在1月份最低,其余时间浓度比较恒定,并且较#20#17号位点高;#20#17号浓度在冬季显著降低,最低分别为208.75cfu/g,122.63cfu/g。分子鉴定可培养的霉菌主要包括:Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum, Aspergillus flavipes, Aspergillus fumigatus, Aspergillus oryzae。(3)对#13、#20号、汉阳陵外环境土壤进行群落结构分析,结果表明:封闭环境#20号玻璃房中群落多样性相对较低,Rhizopus(81.25%), Pleosporales(12.3%)为优势菌属,占所有种类的90%以上;封闭环境#13玻璃房中Rhizopus(33.94%),Alternaria(3.38%), Pleosporales(11.42%), Aspergillus(10.32%), Penicillium(4.1%)所占比例较大;开放性环境中已分类的菌属中Rhizopus(2.69%), Alternaria(4.61%), Pleosporales(19.1%), Aspergillus(1.18%), Mortierella(7.98%), Fusarium(3.07%)为优势菌属。从样本距离Heatmap图发现#20与#13样本差异性小,距离接近,与外界土壤群落差异性大。封闭环境对微生物的种类,数量以及群落结构都有很大影响,因各封闭环境温度、湿度不同,造成各封闭环境中霉菌数量种类的差异。针对这一现象,本文提出文物保护措施:降低#13号玻璃房中温度与相对湿度,针对一些所占比例大的优势菌可采用相应的杀菌措施。
【关键词】:封闭环境 文物保护 微生物 季节变化 群落多样性
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:K878;Q93
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 第一部分 汉阳陵封闭环境霉菌随时间变化规律11-42
  • 第一章 绪论11-22
  • 1.1 研究背景11
  • 1.2 微生物对文物损伤机理研究11-13
  • 1.2.1 生物腐蚀作用11-12
  • 1.2.2 侵蚀文物的微生物12
  • 1.2.3 微生物对文物损伤机理12-13
  • 1.3 不同微生物对文物的腐蚀作用13-14
  • 1.3.1 细菌13
  • 1.3.2 细菌对石质文物的危害13
  • 1.3.3 真菌13
  • 1.3.4 真菌对文物的危害13-14
  • 1.4 空气微生物学与文物保护14-15
  • 1.5 土壤微生物学与文物保护15
  • 1.6 汉阳陵文物保护15-19
  • 1.6.1 汉阳陵遗址介绍15-16
  • 1.6.2 汉阳陵地理位置及自然环境16
  • 1.6.3 汉阳陵文物病害与环境关系16-17
  • 1.6.4 汉阳陵地下遗址博物馆设计17-18
  • 1.6.5 遗址区域环境状况18-19
  • 1.7 生物侵蚀研究进展19-21
  • 1.7.1 国外研究进展19-20
  • 1.7.2 国内研究进展20-21
  • 1.8 本文研究内容、目的及意义21-22
  • 1.8.1 研究内容21
  • 1.8.2 研究目的与意义21-22
  • 第二章 材料与方法22-28
  • 2.1 实验材料22-23
  • 2.1.1 实验样品22
  • 2.1.2 主要试剂和仪器22
  • 2.1.3 培养基22-23
  • 2.2 实验方法23-28
  • 2.2.1 样品采集23-25
  • 2.2.2 可培养真菌计数并分离纯化过程25-26
  • 2.2.3 霉菌形态观察26
  • 2.2.4 生长温度范围和生长速率的测定26
  • 2.2.5 菌种鉴定过程26-27
  • 2.2.6 ITS区扩增27-28
  • 第三章 结果与分析28-40
  • 3.1 样品计数结果及随时间变化规律28-31
  • 3.1.1 空气样品计数结果及变化规律28-29
  • 3.1.2 土壤样品计数结果及随时间变化规律29-30
  • 3.1.3 空气与土壤中霉菌浓度变化异同30-31
  • 3.2 样品种类计数结果31-32
  • 3.2.1 空气样品种类31-32
  • 3.2.2 土壤样品种类32
  • 3.2.3 大气与土壤样品中霉菌种类异同32
  • 3.3 霉菌培养特征及形态特征32-34
  • 3.3.1 大气样品中可培养霉菌形态特征32-33
  • 3.3.2 土壤样品中可培养霉菌形态特征33-34
  • 3.4 菌株分类地位34-36
  • 3.4.1 大气样品菌株分类地位34-35
  • 3.4.2 土壤样品菌株分类地位35
  • 3.4.3 大气与土壤样品菌株对比35-36
  • 3.5 优势菌株生长温度的测定36-37
  • 3.6 可培养优势菌株随时间变化规律37-40
  • 3.6.1 大气样品中各优势菌随时间变化规律37
  • 3.6.2 土壤样品中优势菌随时间变化规律37-39
  • 3.6.3 土壤样品与大气样品的差异39-40
  • 第四章 结论与展望40-42
  • 4.1 空气生物学与环境关系40
  • 4.2 土壤霉菌与环境关系40
  • 4.3 汉阳陵霉菌的防治40
  • 4.4 展望40-42
  • 第二部分 汉阳陵内外环境群落结构差异42-57
  • 第一章 前言42-44
  • 1.1 宏基因组学42
  • 1.2 高通量测序技术42
  • 1.3 宏基因组学应用于文物保护42-43
  • 1.4 研究目的及意义43-44
  • 第二章 材料和方法44-45
  • 2.1 实验材料44
  • 2.1.1 样品采集44
  • 2.2 实验方法44-45
  • 第三章 结果与分析45-55
  • 3.1 高通量测序有效序列数据统计45
  • 3.2 优化序列数据统计45-47
  • 3.3 各样本菌群分布图47-49
  • 3.3.1 Phylum水平菌群分布图47-49
  • 3.4 群落结构热图(Heatmap of genus)49-50
  • 3.5 未分类真菌所占比例50-51
  • 3.6 Alpha多样性指数51-53
  • 3.6.1 丰富度指数(richness)51-52
  • 3.6.2 香农指数稀疏分析图52-53
  • 3.7 样本距离heatmap图53-55
  • 第四章 讨论与总结55-57
  • 4.1 各样本群落分布及群落多样性比较55
  • 4.2 本文不足及展望55
  • 4.3 石质文物微生物病害的预防性保护55-57
  • 参考文献57-60
  • 攻读硕士期间取得的科研成果60-61
  • 致谢61

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1 牛李莹;汉阳陵地下博物苑封闭环境霉菌变化规律的初步探究[D];西北大学;2016年
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