海水人工湿地系统脱氮的同位素定量分析及其微生物群落探究
发布时间：2021-01-09 15:24
随着我国海水养殖业的迅猛发展,高密度集约化养殖模式下海水养殖尾水的不当排放将破坏生态环境,阻碍渔业经济的发展。人工湿地是一种高效水处理工程,综合利用物理、化学和生物方法净化污水。本研究构建海水人工湿地系统净化牙鲆海水养殖尾水,使用细砂、煤渣、珊瑚石作为基质,使用互花米草作为人工湿地植物,在有植物和无植物两种情况下对比研究海水养殖尾水的脱氮效果和净化效率,探究植物在人工湿地脱氮中的作用。采用氮稳定同位素技术,通过向海水养殖尾水中定量添加15NO3-N,对海水人工湿地系统氮的迁移转化过程进行示踪,量化植物、基质和微生物在海水人工湿地脱氮中的贡献。使用PCR-DGGE方法对海水人工湿地系统中微生物16s rDNA进行测序,研究各基质层和植物根际微生物群落的多样性和物种丰富度,相似性和亲缘关系;通过分析微生物群落在门分类水平上的结构组成,研究海水人工湿地系统的优势菌种及其在脱氮过程中的作用。研究结果有助于阐明人工湿地中氮的循环转化过程,为人工湿地在海水养殖业中的应用提供理论基础,研究结论如下:（1）有植物海水人工湿地系统脱氮效果良好,海水养殖尾水氮污...
【文章来源】：上海海洋大学上海市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工湿地的分类Fig.1-1Distributionoftheconstructedwetlands
图 1-1 人工湿地的分类Fig.1-1 Distribution of the constructed wetlands表面流人工湿地与自然湿地最为相似，污水在湿地表面流动，通过水面与空气的接触来获取氧气，水深不足 1 m，但水位高于土壤基质，湿地底部经常会添加防渗材料以防污染地下水。表面流湿地主要通过自然沉降、土壤的吸附、植物水下茎叶的拦截和表面生物膜对污染物进行去除，具有成本低，运行简单，维护方便等特点，但水流速度缓慢，植物根部没有得到充分利用，污染去除效率不高；土壤和底泥吸附能力有限，处理一段时间后表面流湿地去污效果下降；容易受环境因素和气候条件干扰，冬天水体易结冰、夏天易滋生细菌和蚊蝇，表面流人工湿地仍有一定的局限性，只适用于特殊情况下的污水处理[21,22]。
潜流人工湿地区别于表面流人工湿地，它的水位通常在基质层以下，污水在湿地内部流动，受气候条件变化影响较小，卫生情况良好。湿地基质适宜栽种挺水植物，充分利用植物根部和微生物的作用，综合利用生物膜、植物的吸收和土壤基质的吸附来去除污染物，处理效果较好，是目前研究和应用最为广泛的人工湿地类型[23]，但成本与表面流湿地相比较高，运行和管理较为复杂。根据水流方向的不同可分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地[24]。水平潜流人工湿地采取水平流动的方式从一侧系统入水口进水，通过在植物根部和基质间的持续流动，从另一侧系统出水口排出。由于水平潜流湿地水路较长，延长了污水在湿地中的水力停留时间，有助于植物和基质对污染物的吸收，提高了人工湿地的净水效果。灵活选用不同材料的基质如砾石、沸石等，种植不同类型的水生植物与基质进行组合，可以进一步强化湿地的净水效能[25]。水平潜流湿地污水在基质层下流动，水体不与空气直接接触，氧气的获取只能依靠水生植物根部的输送作用，因此好氧环境匮乏，系统内以厌氧环境为主，氮磷的去除效果不理想[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析[J]. 张妍,张秋英,李发东,张鑫,毕直磊,张强. 中国生态农业学报(中英文). 2019(03)
[2]人工湿地中植物脱氮除磷影响因素综述[J]. 李彩霞. 吉林农业. 2019(01)
[3]人工湿地水处理技术研究进展[J]. 曾毅夫,邱敬贤,刘君,彭芬. 湿地科学与管理. 2018(03)
[4]滇东湖泊水生植物和浮游生物碳、氮稳定同位素与元素组成特征[J]. 梁红,黄林培,陈光杰,康文刚,刘园园,王教元,朱庆生,刘术,邓颖. 湖泊科学. 2018(05)
[5]人工湿地植物根际效应对根部微生物影响的研究进展[J]. 裘湛. 净水技术. 2018(07)
[6]人工湿地在海绵城市建设中的应用研究[J]. 刘旺清. 科技风. 2018(19)
[7]植物对不同类型湿地污染物的去除机制[J]. 李晶,崔丽娟,张曼胤,李伟,雷茵茹,潘旭,蔡张杰. 水生态学杂志. 2018(03)
[8]碳源补充促进人工湿地脱氮研究进展[J]. 黄杉,怀静,吴娟,钟非,成水平. 水处理技术. 2018(01)
[9]碳、氮稳定同位素分析方法与农业考古研究新进展[J]. 陈相龙. 农业考古. 2017(06)
[10]浸润线可控型人工湿地的生活污水脱氮除磷性能研究[J]. 吴义福,吕锡武,杨子萱. 水处理技术. 2017(12)
博士论文
[1]环境因子与叶片矿质元素对植物或土壤氮同位素值的影响[D]. 陈崇娟.中国农业大学 2018
[2]组合型潜流人工湿地净化效能及微生物强化作用分析[D]. 庞长泷.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于氮稳定同位素方法的中国近海硝酸盐关键生物地球化学过程研究[D]. 王文涛.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[4]三江平原不同水位梯度湿地植物—土壤系统氮循环特征研究[D]. 郭雪莲.东北师范大学 2008
硕士论文
[1]西安浐河流域硝酸盐氮同位素及氮循环示踪研究[D]. 王博.中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所) 2018
[2]基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价研究[D]. 孟妮娜.西安建筑科技大学 2018
[3]人工增氧型湿地污染物降解动力学模型构建与工程实践[D]. 季宏康.苏州科技大学 2017
[4]堵塞物发酵液强化人工湿地对含盐污水脱氮效率的研究[D]. 庾添玉.深圳大学 2017
[5]伊乐藻—脱氮微生物联用对入贡湖亲水河脱氮效果及机理研究[D]. 王浩.南京大学 2017
[6]复合垂直流人工湿地对低污染水中污染物的去除研究[D]. 徐艳秋.北京建筑大学 2017
[7]垂直流人工湿地去污效果及其微生物群落结构特性[D]. 李珊珊.西安建筑科技大学 2016
[8]人工湿地—循环水养殖系统在渔业节能减排中的重要性探索的研究[D]. 于冠军.南京农业大学 2016
[9]复合人工湿地脱氮途径及微生物多样性研究[D]. 李玲丽.重庆大学 2015
[10]复合垂直流人工湿地—循环水养殖系统微生物群落的结构分析[D]. 雷旭.南京农业大学 2015
本文编号：2966916
【文章来源】：上海海洋大学上海市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工湿地的分类Fig.1-1Distributionoftheconstructedwetlands
图 1-1 人工湿地的分类Fig.1-1 Distribution of the constructed wetlands表面流人工湿地与自然湿地最为相似，污水在湿地表面流动，通过水面与空气的接触来获取氧气，水深不足 1 m，但水位高于土壤基质，湿地底部经常会添加防渗材料以防污染地下水。表面流湿地主要通过自然沉降、土壤的吸附、植物水下茎叶的拦截和表面生物膜对污染物进行去除，具有成本低，运行简单，维护方便等特点，但水流速度缓慢，植物根部没有得到充分利用，污染去除效率不高；土壤和底泥吸附能力有限，处理一段时间后表面流湿地去污效果下降；容易受环境因素和气候条件干扰，冬天水体易结冰、夏天易滋生细菌和蚊蝇，表面流人工湿地仍有一定的局限性，只适用于特殊情况下的污水处理[21,22]。
潜流人工湿地区别于表面流人工湿地，它的水位通常在基质层以下，污水在湿地内部流动，受气候条件变化影响较小，卫生情况良好。湿地基质适宜栽种挺水植物，充分利用植物根部和微生物的作用，综合利用生物膜、植物的吸收和土壤基质的吸附来去除污染物，处理效果较好，是目前研究和应用最为广泛的人工湿地类型[23]，但成本与表面流湿地相比较高，运行和管理较为复杂。根据水流方向的不同可分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地[24]。水平潜流人工湿地采取水平流动的方式从一侧系统入水口进水，通过在植物根部和基质间的持续流动，从另一侧系统出水口排出。由于水平潜流湿地水路较长，延长了污水在湿地中的水力停留时间，有助于植物和基质对污染物的吸收，提高了人工湿地的净水效果。灵活选用不同材料的基质如砾石、沸石等，种植不同类型的水生植物与基质进行组合，可以进一步强化湿地的净水效能[25]。水平潜流湿地污水在基质层下流动，水体不与空气直接接触，氧气的获取只能依靠水生植物根部的输送作用，因此好氧环境匮乏，系统内以厌氧环境为主，氮磷的去除效果不理想[26]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析[J]. 张妍,张秋英,李发东,张鑫,毕直磊,张强. 中国生态农业学报(中英文). 2019(03)
[2]人工湿地中植物脱氮除磷影响因素综述[J]. 李彩霞. 吉林农业. 2019(01)
[3]人工湿地水处理技术研究进展[J]. 曾毅夫,邱敬贤,刘君,彭芬. 湿地科学与管理. 2018(03)
[4]滇东湖泊水生植物和浮游生物碳、氮稳定同位素与元素组成特征[J]. 梁红,黄林培,陈光杰,康文刚,刘园园,王教元,朱庆生,刘术,邓颖. 湖泊科学. 2018(05)
[5]人工湿地植物根际效应对根部微生物影响的研究进展[J]. 裘湛. 净水技术. 2018(07)
[6]人工湿地在海绵城市建设中的应用研究[J]. 刘旺清. 科技风. 2018(19)
[7]植物对不同类型湿地污染物的去除机制[J]. 李晶,崔丽娟,张曼胤,李伟,雷茵茹,潘旭,蔡张杰. 水生态学杂志. 2018(03)
[8]碳源补充促进人工湿地脱氮研究进展[J]. 黄杉,怀静,吴娟,钟非,成水平. 水处理技术. 2018(01)
[9]碳、氮稳定同位素分析方法与农业考古研究新进展[J]. 陈相龙. 农业考古. 2017(06)
[10]浸润线可控型人工湿地的生活污水脱氮除磷性能研究[J]. 吴义福,吕锡武,杨子萱. 水处理技术. 2017(12)
博士论文
[1]环境因子与叶片矿质元素对植物或土壤氮同位素值的影响[D]. 陈崇娟.中国农业大学 2018
[2]组合型潜流人工湿地净化效能及微生物强化作用分析[D]. 庞长泷.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于氮稳定同位素方法的中国近海硝酸盐关键生物地球化学过程研究[D]. 王文涛.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[4]三江平原不同水位梯度湿地植物—土壤系统氮循环特征研究[D]. 郭雪莲.东北师范大学 2008
硕士论文
[1]西安浐河流域硝酸盐氮同位素及氮循环示踪研究[D]. 王博.中国科学院大学(中国科学院地球环境研究所) 2018
[2]基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价研究[D]. 孟妮娜.西安建筑科技大学 2018
[3]人工增氧型湿地污染物降解动力学模型构建与工程实践[D]. 季宏康.苏州科技大学 2017
[4]堵塞物发酵液强化人工湿地对含盐污水脱氮效率的研究[D]. 庾添玉.深圳大学 2017
[5]伊乐藻—脱氮微生物联用对入贡湖亲水河脱氮效果及机理研究[D]. 王浩.南京大学 2017
[6]复合垂直流人工湿地对低污染水中污染物的去除研究[D]. 徐艳秋.北京建筑大学 2017
[7]垂直流人工湿地去污效果及其微生物群落结构特性[D]. 李珊珊.西安建筑科技大学 2016
[8]人工湿地—循环水养殖系统在渔业节能减排中的重要性探索的研究[D]. 于冠军.南京农业大学 2016
[9]复合人工湿地脱氮途径及微生物多样性研究[D]. 李玲丽.重庆大学 2015
[10]复合垂直流人工湿地—循环水养殖系统微生物群落的结构分析[D]. 雷旭.南京农业大学 2015
本文编号：2966916
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