典型来源溶解性有机氮的生物有效性研究

发布时间：2018-03-09 19:39

本文选题：溶解性有机氮　切入点：污水处理厂　出处：《中国环境科学研究院》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：溶解性有机氮(Dissolved Organic Nitrogen,DON)作为溶解性氮库中的一部分,在氮的生物地球化学循环过程中占有重要的地位。研究不同来源DON的组成、含量及其生物有效性,对了解湖泊等自然水体DON的环境效应及影响机制具有重要的意义。污水处理厂出水DON的生物有效性研究对调控外源氮输入具有重要的指导作用,对揭示接纳城市污水处理厂出水的水体氮循环过程具有重要意义。沉积物DON的生物有效性研究也为揭示湖泊内源释放DON对水体环境的影响效应和机制具有重要的科研价值。本论文以生活污水和工业废水处理厂出水以及湖泊沉积物中DON为研究对象,探讨了小分子量DON组分对藻类生长的影响机制,通过对不同来源DON组分的提取及分离,模拟不同DON组分对藻类和细菌的生物有效性,为水生态系统中不同来源DON的生物影响机制和环境效应研究提供理论支持。主要的研究结果如下:(1)羊角月牙藻对多种游离态氨基酸具有较强的利用能力,氨基酸的利用率达99.0%～100%,在个体氨基酸试验组,藻细胞对氨基酸的生物可利用程度为精氨酸丙氨酸谷氨酸天门冬氨酸丝氨酸甘氨酸;在混合氨基酸试验组,羊角月牙藻的生长状况优于个体氨基酸,且在低浓度(120 μmol/L)条件下,随着氨基酸浓度的增加,其藻细胞最大生物量也增加;藻细胞培养的前2天,氨基酸利用率达到82.5%～99.6%;在无菌条件下,藻细胞可直接利用氨基酸作为氮源供给自身生长;在生长过程中,羊角月牙藻会释放其他种类的氨基酸,且主要以天冬氨酸和甘氨酸为主。(2)利用"阴离子交换树脂"对工业废水出水中DON进行回收处理,DON的回收率在62.15%～110.66%之间,均值为93.93%;工业废水出水中DON可以刺激藻细胞生长,DON的利用率为39.50%～61.21%;三维荧光光谱技术结合平行因子分析方法(EEM-PAFARAC)用于评估藻类生长过程中荧光组分的变化,对工业废水出水分离出3个组分,包括2种类腐殖质物质(C1和C3)和1种类蛋白质物质(C2);在培养过程中因子1相对荧光强度增加了 56.63%～227.0%,因子2和因子3相对荧光强度除现代电镀废水,分别增加了 16.26%～81.17%和29.32%～34.71%。现代电镀废水中分离出的因子2和因子3的相对荧光强度分别降低了 19.68%和11.06%。(3)利用"XAD-8+纳滤+阴离子交换树脂"预处理技术对污水处理厂出水中DON进行亲水和疏水组分分离,DON组分回收率为72.86%～102.25%,平均值在87.56%,且出水中DON以亲水组分为主要成分,占DON总量的66.24%～73.52%;在整个培养过程中,藻细胞最大生物量和DON最大利用量的排序为:亲水试验组原水试验组疏水试验组;EEM-PARAFAC模型解析了藻类生长过程中荧光组分的变化,分离出两个类腐殖质荧光组分(C1和C3),两个类蛋白质荧光组分(C2和C4)。培养初期由于藻细胞的吸附作用,荧光组分的相对荧光强度呈下降趋势;在培养后期,由于藻细胞的裂解释放出有机质,导致荧光组分的相对荧光强度呈上升趋势。(4)利用"XAD-8树脂+阳离子交换树脂"分离沉积物中的DON组分,其回收率为72.39%～105.06%,平均为83.86%。细菌接种培养条件下DON的生物有效性(13.15%～91.47%)高于藻细胞接种培养条件下DON的生物有效性(7.49%～75.11%),亲水DON组分更能够刺激微生物(细菌和藻类)的生长。通过EEM-PARAFAC模型对细菌和藻类培养过程中荧光光谱解析,发现两试验组均解析出3个荧光因子。细菌培养试验组解析出2种类腐殖质组分(C1和C2)和1种类蛋白质组分(C3);藻细胞培养组解析出2种类蛋白质组分(C2和C3)和1种类腐殖质组分(C1)。
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【学位授予单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;X173

【参考文献】