底泥在碳循环中的作用及影响因素模拟实验研究

发布时间：2017-08-06 23:15

  本文关键词：底泥在碳循环中的作用及影响因素模拟实验研究

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【摘要】：本研究是在潮白河再生水水质变化分析基础上做的补充研究。前期研究已证明潮白河水质变化的主要因素是光合作用和反硝化作用,同时研究表明底泥是碳循环中重要组成部分,为进一步揭示底泥在碳循环中的作用。本研究采用实验室模拟方法,通过常规指标检测、气体通量测定以及底泥主要指标测定等方法,探讨了水质变化过程中底泥作用和影响因素。论文取得主要成果如下:1.模拟实验结果表明,密闭系统中底泥和水体中的有机质均可作为碳源参与碳循环,两者物质的量比例约为8:1,底泥降解过程中存在好氧降解和厌氧降解两种方式,两者比例约为5:3,底泥降解速率为26.72mmol m-2d-1。碳循环过程中产物主要以二氧化碳为主,占总产物的71%,甲烷气体释放量占总产物比例22%,碱度升高量占总产物比例7%。反应系统气水界面的二氧化碳溶解平衡状态为不平衡状态,水体释放CO2到空气中,使得反应器中二氧化碳通量升高。2.开放系统中底泥中有机质为唯一碳源,其有机质降解速率为68.06 mmol m-2d-1。底泥降解主要以好氧降解为主,降解主要产物为二氧化碳占总产物的97.5%,次要产物为甲烷气体,水体中的有机质和重碳酸根,分别占开放系统中总产物量的1%、1%和0.5%。开放系统气水界面二氧化碳溶解平衡状态为不平衡状态,水体释放CO2到气体中,使得环境中二氧化碳通量升高。3.模拟实验数据分析表明,pH变化的决定性因素为底泥中的营养物质,营养物质在反硝化过程中消耗[H+],使得水体pH值升高。在模拟实验过程中,反硝化反应消耗的[H+],99%以上来源于碳循环过程碳酸水解生成的[H+],不足1%来源于水分子水解过程中产生的[H+]。密闭系统中,营养物质反硝化大约消耗2*10-3mol/L浓度的[H+],水体pH从8.05升高到8.3;开放系统中,营养物质反硝化大约消耗1*10-3mol/L浓度的[H+],水体pH值实验前后基本维持在8.3左右。
【关键词】：底泥 微生物 营养盐 碳循环 产物比率
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-26
• 1.1 研究背景及选题意义10-15
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 受水区再生水水质变化特征11-15
• 1.2 国内外研究现状15-24
• 1.2.1 碳循环研究意义15-16
• 1.2.2 碳循环研究现状16-18
• 1.2.3 富营养化研究现状18-19
• 1.2.4 底泥及影响因素研究现状19-23
• 1.2.5 高氧反硝化研究现状23-24
• 1.3 研究内容及技术路线24-26
• 1.3.1 研究内容24
• 1.3.2 技术路线24-26
• 第2章 材料与方法26-36
• 2.1 实验装置26-28
• 2.1.1 实验装置原理26
• 2.1.2 实验装置设计26-28
• 2.2 测定项目及方法28-32
• 2.2.1 固态指标的测定28-31
• 2.2.2 液相指标的测定31-32
• 2.2.3 气相指标的测定32
• 2.2.4 环境因素的测定32
• 2.3 实验装置运行32-36
• 2.3.1 野外取样32-33
• 2.3.2 实验装置运行33-34
• 2.3.3 样品采集34-36
• 第3章 结果与讨论36-61
• 3.1 环境影响因素分析36-37
• 3.2 密闭系统碳循环结果与讨论37-49
• 3.2.1 密闭系统碳循环系统37-39
• 3.2.2 密闭系统碳循环计算39-44
• 3.2.3 密闭系统碳循环影响因素研究44-49
• 3.2.4 密闭系统碳循环小结49
• 3.3 开放系统碳循环结果与讨论49-59
• 3.3.1 开放系统碳循环机理49-50
• 3.3.2 开放系统碳循环计算50-54
• 3.3.3 开放系统碳循环影响因素研究54-58
• 3.3.4 开放系统碳循环小结58-59
• 3.4 室内模拟与野外数据比较59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 结论和建议61-63
• 4.1 研究结论61
• 4.2 建议61-63
• 参考文献63-70
• 致谢70-71
• 附录71

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本文编号：631869