溶解性有机质对城市河道内源硫介入反硝化过程的影响研究

发布时间：2021-05-24 17:58

　　氮营养盐的难以去除是当前城市河道治理过程亟待解决的问题。硫作为河道致黑致臭的重要元素,其对氮营养盐削减的影响作用值得重视。另外,溶解性有机质（DOM）作为沉积物的重要组成部分,不仅可以为微生物提供能源物质,同时也可作为泥水界面氮营养盐迁移转化的载体。DOM如何影响城市河道内源硫介入反硝化的过程是一项值得探讨的学术问题。据此,本论文在分析典型城市河道沉积物溶解性有机质赋存特征的基础上,采用培养实验方法先后探讨了DOM对反硝化的影响以及DOM作用下不同硫形态对反硝化的影响,随后通过河道模拟装置研究了不同调控手段下氮、硫元素的交互作用,同时采用高通量测序方法解析城市河道氮、硫代谢相关的微生物作用机制,以期为强化城市河道氮营养盐去除提供技术支撑。本论文主要研究结果如下:（1）通过对典型城市河道沉积物溶解性有机质（DOM）含量及赋存特征的研究,发现不同城市河道沉积物DOM含量及赋存形态存在较大差异。与大量外源人为污染输入有关的工业河沉积物DOM含量较高（1868.51±45.31 mg/kg）,而桃浦河与张泾河DOM含量接近（分别为500.51±49.20 mg/kg、631.20±40.62m... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 河道反硝化过程研究进展
    1.3 淡水沉积物溶解性有机质赋存特征及其对反硝化的影响
        1.3.1 淡水沉积物溶解性有机质分布及其结构特征
        1.3.2 沉积物溶解性有机质对反硝化的影响作用
    1.4 河道内源硫对反硝化的作用及其微生物机制
        1.4.1 硫与反硝化的耦合研究进展
        1.4.2 硫与反硝化的耦合过程中的关键微生物
    1.5 溶解性有机质作用下硫介入反硝化过程的作用机制
    1.6 问题的提出与研究意义
    1.7 研究内容与技术路线
        1.7.1 研究内容
        1.7.2 技术路线
第二章 试验材料与方法
    2.1 研究对象
    2.2 研究方法
        2.2.1城市河道沉积物反硝化富集培养实验
        2.2.2 城市河道沉积物溶解性有机质对反硝化的影响
        2.2.3 DOM作用下不同硫形态对反硝化过程的影响研究
        2.2.4 城市河道反硝化过程强化模拟研究及微生物机制
    2.3 分析测试
        2.3.1 理化指标
        2.3.2 高通量测序
    2.4 数理统计
第三章 城市河道沉积物溶解性有机质特征及对反硝化影响
    3.1 城市河道沉积物溶解性有机质含量及其结构特征
        3.1.1 城市河道沉积物溶解性有机质结构特征
        3.1.2 城市河道沉积物溶解性有机质季节性结构特征
    3.2 城市河道沉积物溶解性有机质对反硝化的影响
        3.2.1 溶解性有机质浓度对河道反硝化的影响
        3.2.2 外加碳源协同溶解性有机质对河道反硝化的影响
    3.3 城市河道沉积物溶解性有机质对反硝化影响的微生物机制
        3.3.1 细菌菌群结构分析
        3.3.2 nirK型反硝化功能菌群结构分析
        3.3.3 异化硝酸盐还原成铵功能菌群结构分析
    3.4 本章小结
第四章 沉积物溶解性有机质作用下硫形态对反硝化的影响
    4.1 沉积物溶解性有机质作用下硫形态对反硝化的影响
        4.1.1 硫化钠对反硝化的影响
        4.1.2 硫酸钠对反硝化的影响
        4.1.3 硫单质对反硝化的影响
        4.1.4 黄铁矿对反硝化的影响
        4.1.5 硫代硫酸钠对反硝化的影响
    4.2 溶解性有机质协同乙酸盐体系下不同硫形态对反硝化的影响
        4.2.1 协同体系下硫化钠对反硝化的影响
        4.2.2 协同体系下硫酸钠对反硝化的影响
        4.2.3 协同体系下硫单质对反硝化的影响
    4.3 溶解性有机质作用下微生物菌群的动态响应
        4.3.1 细菌菌群结构分析
        4.3.2 nirK型反硝化功能菌群结构分析
        4.3.3 异化硝酸盐还原成铵功能菌群结构分析
    4.4 本章小结
第五章 城市河道反硝化作用强化模拟研究
    5.1 不同强化调控措施对氮形态的影响
        5.1.1 上覆水不同氮形态动态变化
        5.1.2 间隙水不同氮形态动态变化
    5.2 不同强化调控措施对硫形态的影响
        5.2.1 上覆水SO_4~(2-)动态变化
        5.2.2 间隙水SO_4~(2-)、底泥AVS动态变化
    5.3 模拟强化调控下底泥脲酶活性的变化
    5.4 沉积物微生物菌群对强化调控的响应
        5.4.1 细菌菌群结构分析
        5.4.2 nirK型反硝化功能微生物结构分析
        5.4.3 异化硝酸盐还原成铵功能微生物结构分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 论文创新
    6.3 研究展望
参考文献
硕士期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]阿哈水库DOM的分离及其对消毒副产物的贡献[J]. 王志康,韩月,苟攀,尹海晓,王铭,周国永,兰彬彬.  环境科学研究. 2018(06)
[2]波流式生态滤床氨氮去除效果及其微生物群落结构分析[J]. 李廷梅,于鲁冀,刘攀龙,程璐璐.  环境科学学报. 2017(10)
[3]市政污泥接种焦化废水好氧降解能力及微生物群落演替的响应分析[J]. 刘国新,吴海珍,孙胜利,胡肖怡,吴晓英,陈华勇,范一文,胡成生,韦朝海.  环境科学. 2017(09)
[4]东江流域主要支流溶解性有机质污染特征初探[J]. 刘琦,江源,丁佼,侯兆疆,付岚.  自然资源学报. 2016(07)
[5]海岸盐沼湿地可培养硫酸盐还原菌多样性及其时空变化规律[J]. 公丕贤,幸颖,薛雅蓉,刘常宏.  江苏农业科学. 2016(04)
[6]Microbial Characterization of Denitrifying Sulfide Removal Sludge Using High-Throughput Amplicon Sequencing Method[J]. Ma Wenjuan,Liu Chunshuang,Zhao Dongfeng,Guo Yadong,Wang Aijie,Jia Kuili.  China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2015(04)
[7]反硝化细菌修复城市黑臭河道底泥实验研究[J]. 涂玮灵,胡湛波,梁益聪,陆晖,刘恺华,蒋哲.  环境工程. 2015(10)
[8]黑臭底泥硝酸钙原位氧化的温度影响及微生物群落结构全过程分析[J]. 王霖,种云霄,余光伟,龙新宪.  农业环境科学学报. 2015(06)
[9]DC反应器处理中药废水过程中出水的光谱分析[J]. 宿程远,李伟光,王恺尧.  中国环境科学. 2015(04)
[10]焦化废水生物出水溶解性有机物特性光谱表征[J]. 贺润升,徐荣华,韦朝海.  环境化学. 2015(01)

博士论文
[1]中国边缘海典型海域沉积物早期成岩过程中硫的循环[D]. 蒲晓强.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2005

硕士论文
[1]异化硝酸盐还原菌（DNRA）的环境分布及富集培养研究[D]. 卜翠娜.山东大学 2018
[2]城市黑臭河道内源硫对氮素削减过程的影响机制研究[D]. 朱瑾.华东师范大学 2018
[3]ABR反应器处理苯胺黑药废水及其微生物种群结构研究[D]. 程亚杰.广东工业大学 2016
[4]电极强化人工湿地处理低碳氮比污水效果及机理研究[D]. 何媛.东华大学 2016
[5]天山一号冰川底部沉积层介导硫代谢细菌的多样性研究[D]. 赵有婷.石河子大学 2015
[6]湖泊植物溶解有机质结构特征及其对沉积物磷吸附的影响研究[D]. 谢理.南京师范大学 2013
[7]湖泊沉积物溶解性有机质特征变化研究[D]. 孟妍.西安工程大学 2011
[8]湖泊沉积物溶解性有机质与有机氮特征研究[D]. 闫彩虹.湖南农业大学 2011
[9]硫酸盐还原与反硝化脱硫工艺耦合及碳氮硫去除效能研究[D]. 毕建培.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3204612