旁路人工湿地不同单元沉积物反硝化潜势研究

发布时间：2017-05-29 14:08

  本文关键词：旁路人工湿地不同单元沉积物反硝化潜势研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以南淝河旁路多级人工湿地不同单元沉积物为研究对象,对其理化性质、反硝化速率和反硝化微生物丰度进行研究,同时对用以去除悬浮物质,避免人工湿地堵塞而进入沉积物中的聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)进行研究,探讨PAM对沉积物理化性质和硝化/反硝化作用的影响。研究结果表明：通过模拟培养实验得出,沉积物中PAM残留量与全氮、氨氮、电导率呈显著性正相关(P0.05),分别使全氮、氨氮和电导率提高了1.93%-22.98%,12%-35.29%,33.13%-224.29%,PAM对硝氮、亚硝氮和有机质提升差异不显著,pH呈上升趋势；对微生物氮转化结果表明,PAM可以促进反硝化作用进行,与对照组相比提高了19.83%-143.92%,且反硝化速率与PAM残留量呈显著性正相关(P0.05),此外PAM对硝化速率也有一定的提升。通过对人工湿地四个季节沉积物理化性质分析得出,氨氮、硝氮、总氮和有机质变化范围分别在26.28～1759.25 mg/kg,0.32-102.69 mg/kg,0.20～2.43 g/kg,12.95～58.93g/kg之间,不同单元表现为沉砂池表面流湿地氧化塘,而随季节性变化则为夏秋两季春冬季节,而C/N则表现为氧化塘表面流湿地沉砂池,亚硝氮四季含量较低,仅为47.31-474.28 ug/kg,氧化塘含量偏高。此外,含水量在30.96%-83.50%之间,夏季沉砂池最高,电导率则在78.50-425.33 us/cm之间,冬季和夏季沉砂池最高。pH在6.28～8.46之间,沉砂池和氧化塘之间差距不大,表面流湿地最低。通过对反硝化速率研究得出,反硝化速率从22.86-140.44 mg/kg-h,夏季和秋季反硝化速率较高,而春季最低,沉砂池反硝化速率显著高于氧化塘和表面流湿地。与理化性质相关性分析得出,丰富的氮源,碳源有利于反硝化作用进行,当C/N在20左右反硝化速率较高；此外,电导率、含水率与反硝化速率之间呈显著性正相关(P0.05)。对反硝化功能基因丰度研究得出nirS和nirK变化范围分别在9.14x105-1.93x109 cpies/g dw,4.42x105-1.33x108 cpies/g dw,在氮源和碳源充足的沉砂池中反硝化功能基因丰度也较高,与反硝化速率之间也呈显著性正相关(P0.05),表明沉积物理化性质和微生物丰度都会对反硝化脱氮效率产生影响。
【关键词】：人工湿地 反硝化作用 沉积物 聚丙烯酰胺 功能基因丰度
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 引言11-20
• 1.1 人工湿地的构成单元及其作用11-13
• 1.1.1 定义11-12
• 1.1.2 人工湿地的分类12-13
• 1.2 人工湿地的脱氮机理研究及其应用13-14
• 1.2.1 人工湿地脱氮方法13-14
• 1.2.2 人工湿地的应用14
• 1.3 人工湿地脱氮的影响因子及脱氮效率14-17
• 1.3.1 温度15
• 1.3.2 溶解氧15
• 1.3.3 氮源含量15-16
• 1.3.4 有机质16
• 1.3.5 pH16
• 1.3.6 含水量16
• 1.3.7 电导率16-17
• 1.3.8 碳氮比17
• 1.4 研究现状及不足17-18
• 1.4.1 研究现状17
• 1.4.2 研究中存在的问题17-18
• 1.5 本研究目的、意义、研究内容及技术路线18-20
• 1.5.1 研究目的和意义18
• 1.5.2 研究内容18-19
• 1.5.3 本研究的技术路线19-20
• 第二章 材料与方法20-28
• 2.1 研究区域概况20-21
• 2.2 实验设计及采样时间21-23
• 2.2.1 聚丙烯酰胺培养实验材料21-22
• 2.2.2 培养实验设计22
• 2.2.3 人工湿地野外采样设计22-23
• 2.2.4 样品采集与预处理23
• 2.3 沉积物理化性质分析测定方法23-25
• 2.3.1 沉积物含水率测定23
• 2.3.2 沉积物pH和电导率(EC)测定23-24
• 2.3.3 沉积物总氮测定24
• 2.3.4 沉积物氨氮、硝氮和亚硝氮测定24
• 2.3.5 沉积物有机质测定24-25
• 2.3.6 沉积物C/N测定25
• 2.3.7 聚丙烯酰胺测定25
• 2.4 沉积物硝化、反硝化潜力测定25-26
• 2.4.1 反硝化潜力测定方法25-26
• 2.4.2 硝化潜力测定方法26
• 2.5 硝化反硝化功能基因丰度测定26-27
• 2.5.1 沉积物总DNA提取26
• 2.5.2 沉积物反硝化功能基因丰度测定26-27
• 2.6 数据处理27-28
• 第三章 PAM对沉积物理化性质和氮转化影响研究28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 材料与方法28
• 3.3 不同浓度聚丙烯酰胺培养后在沉积物中残留28-29
• 3.4 不同浓度聚丙烯酰胺对沉积物中理化性质的影响29-31
• 3.5 不同浓度聚丙烯酰胺培养后对氮转化速率的影响31-32
• 3.6 讨论32-33
• 3.7 本章小结33-34
• 第四章 人工湿地沉积物理化性质研究34-53
• 4.1 引言34
• 4.2 材料与方法34
• 4.3 湿地公园沉积物理化性质分析34-50
• 4.3.1 秋季人工湿地各单元沉积物理化性质34-39
• 4.3.2 冬季季人工湿地各单元沉积物理化性质39-43
• 4.3.3 春季人工湿地各单元沉积物理化性质43-47
• 4.3.4 夏季人工湿地各单元沉积物理化性质47-50
• 4.4 讨论50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 沉积物反硝化速率研究53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 材料与方法53-54
• 5.3 沉积物反硝化速率研究54-56
• 5.3.1 秋季反硝化速率54
• 5.3.2 冬季反硝化速率54-55
• 5.3.3 春季反硝化速率55-56
• 5.3.4 夏季反硝化速率56
• 5.4 讨论56-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 反硝化功能基因丰度研究62-66
• 6.1 引言62
• 6.2 材料与方法62
• 6.3 沉积物反硝化功能基因丰度研究62-64
• 6.4 讨论64-65
• 6.5 本章小结65-66
• 第七章 结论与展望66-68
• 7.1 主要结论66
• 7.2 研究展望66-68
• 参考文献68-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间发表的学术论文和申请的专利80

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本文编号：405048