【摘要】：間歇曝氣技術(shù)處理氮污染河流水是一種高效低耗除氮技術(shù)。目前關(guān)于間歇曝氣的研究主要集中在原位脫氮效果方面,但忽視了間歇曝氣處理河流水的生物脫氮過程中的基礎(chǔ)研究。其中分子生態(tài)學(xué)技術(shù)是表征氮形態(tài)轉(zhuǎn)化特征的重要方法,而氮轉(zhuǎn)化功能基因是研究氮形態(tài)轉(zhuǎn)化最主要的手段,但這方面的研究相對較少。采用分子生物學(xué)方法分析間歇曝氣過程中氮轉(zhuǎn)化功能基因的變化特征、氮轉(zhuǎn)化功能基因豐度對底泥和上覆水生境的響應(yīng)以及上覆水各形態(tài)氮與氮轉(zhuǎn)化功能基因的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:(1)間歇曝氣處理氮污染河流水實驗結(jié)果表明:對氮污染河流水上覆水進(jìn)行高溶解氧間歇曝氣過程中既發(fā)生了短程生物脫氮,又發(fā)生了全程生物脫氮。穩(wěn)定期階段,上覆水中氮含量大幅上升,可能是由于底泥的釋放作用;短程硝化階段,上覆水發(fā)生明顯的短程生物脫氮,氨氮濃度逐漸降低,亞硝酸鹽氮逐漸上升;全程硝化階段,上覆水中發(fā)生明顯的全程生物脫氮,氨氮濃度逐漸降低,硝酸鹽氮逐漸上升;短程反硝化與全程反硝化階段:上覆水中發(fā)生明顯的反硝化作用,硝態(tài)氮逐漸降低。(2)采用熒光定量PCR技術(shù)分析不同時期氮轉(zhuǎn)化功能基因的差異性結(jié)果表明:曝氣階段,與好氧相關(guān)的氮轉(zhuǎn)化功能基因的豐度逐漸增加,而與厭氧相關(guān)的氮轉(zhuǎn)化功能基因的豐度逐漸降低;相反,停曝階段,與厭氧相關(guān)的氮轉(zhuǎn)化功能基因的豐度逐漸升高,而與好氧相關(guān)的氮轉(zhuǎn)化功能基因的豐度逐漸降低。(3)通過比較短程硝化期與全程硝化期氮轉(zhuǎn)化功能基因豐度的差異,發(fā)現(xiàn)短程硝化期amoA基因增長趨勢明顯,而nxr基因雖有微小的增長趨勢,但變化不夠明顯,而全程硝化期amoA基因雖逐步增加,但處于動態(tài)平衡中,而nxr基因變化趨勢明顯。通過比較amoA與nxr基因的差異性能夠地很好解釋了同種曝氣條件下兩種不同硝化方式。(4)通過RDA與變差分解分析比較不同時期底泥環(huán)境因子的差異性,結(jié)果表明,穩(wěn)定期:TOC、NH_4~+-N及C:N是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共同解釋了67%的總特征值;短程硝化期:DO、NO_2~--N及C:N是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了63%的總特征值;短程反硝化期:DO、NO_2~--N及pH是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了75%的總特征值;全程硝化期:TOC、NO_3~--N及NH_4~+-N是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了75%的總特征值;全程反硝化期:TOC、NO_3~--N及T是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了69%的總特征值。(5)通過RDA與變差分解分析比較不同時期上覆水環(huán)境因子的差異性,結(jié)果表明,穩(wěn)定期:pH、TOC及NO_2~--N是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共同解釋了70.3%的總特征值;短程硝化期:NH_4~+-N、TN及pH是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了69.8%的總特征值;短程反硝化期:DO、NH_4~+-N及TN是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了49.8%的總特征值;全程硝化期:NO_2~--N、C:N及NH_4~+-N是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了95.4%的總特征值;全程反硝化期:NO_2~--N、NO_3~--N及TOC是底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要因素,且共解釋了75.3%的總特征值。(6)通過Pearson相關(guān)性分析和曲線估計分析不同時期上覆水各形態(tài)氮變化特征與底泥氮轉(zhuǎn)化功能基因的關(guān)系,結(jié)果表明,穩(wěn)定期:AOA-amoA、AOB-amoA以及hzo基因的變化可能是氨氮變化的主要因素;短程硝化期:AOA-amoA及AOB-amoA基因可能是氨氮變化的主要因素,AOA-amoA及AOB-amoA基因可能是亞硝氮變化的主要因素;短程反硝化期:nirK、nirS及nosZ基因可能是硝氮變化的主要因素;全程硝化期:nxr基因可能是氨氮變化的主要因素,nxr基因可能是硝氮變化的主要因素,AOA-amoA基因可能是亞硝氮變化的主要因素;全程反硝化期:narG及cnorB基因可能是硝氮變化的主要因素。
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論1.3.2 技術(shù)路線圖在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，利用實驗室自制的間歇曝氣反應(yīng)器，，采用化學(xué)方法測定底泥和上覆水中各種理化指標(biāo)，同時利用 PCR 技術(shù)和熒光定量 PCR 技術(shù)測定反應(yīng)器中氮轉(zhuǎn)化功能基因豐度和類型,通過分析氮轉(zhuǎn)化功能基因量化反應(yīng)器中氮循環(huán)過程。然后，采用分子生物學(xué)分析方法揭示氮轉(zhuǎn)化功能基因的主要影響因素及其影響機(jī)理。本實驗的技術(shù)路線如圖 1-1 所示：

實驗裝置實物圖
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 張華;王寬;黃顯懷;黃健;張勇;陶勇;;間歇曝氣實現(xiàn)上覆水脫氮及氨氮的熒光法表征[J];中國環(huán)境科學(xué);2015年11期

2 何騰霞;李振輪;楊珊;;好氧反硝化細(xì)菌及其去除亞硝酸鹽的作用機(jī)理研究進(jìn)展[J];過程工程學(xué)報;2015年01期

3 侯海軍;秦紅靈;陳春蘭;魏文學(xué);;土壤氮循環(huán)微生物過程的分子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究;2014年05期

4 王淑瑩;委燕;馬斌;劉牡;彭永臻;;控制污水生物處理過程中N_2O的釋放[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2014年07期

5 王海濤;鄭天凌;楊小茹;;土壤反硝化的分子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展及其影響因素[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2013年10期

6 賀紀(jì)正;沈菊培;張麗梅;;土壤硝化作用的新機(jī)理——氨氧化古菌在酸性土壤氨氧化中的主導(dǎo)作用[J];科學(xué)觀察;2012年06期

7 孫海美;孫衛(wèi)玲;邵軍;;布吉河枯水期總細(xì)菌和反硝化功能基因定量研究[J];北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年04期

8 劉曉偉;謝丹平;李開明;金中;江棟;李明玉;;曝氣復(fù)氧對底泥氮素生物地球化學(xué)循環(huán)影響的作用機(jī)制研究[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2011年11期

9 劉波;王國祥;王風(fēng)賀;杜旭;凌芬;夏勁;;不同曝氣方式對城市重污染河道水體氮素遷移與轉(zhuǎn)化的影響[J];環(huán)境科學(xué);2011年10期

10 郭麗蕓;時飛;楊柳燕;;反硝化菌功能基因及其分子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J];微生物學(xué)通報;2011年04期

本文編號：2594733