本文關(guān)鍵詞：人工濕地植物根系泌氧和分泌物影響污染物去除的機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 人工濕地 根系泌氧 根系分泌物 微生物 水質(zhì)凈化

【摘要】：人工濕地因其建造和運(yùn)行費(fèi)用低廉、管理維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于城鄉(xiāng)生活污水的深度處理。但是在人工濕地的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,普遍存在氧氣不足和碳源匱乏這兩大問(wèn)題。植物作為人工濕地系統(tǒng)的重要組成部分,在人工濕地污水處理和緩解這兩大問(wèn)題的過(guò)程中起著極其重要的作用。其中,植物根系的泌氧作用能夠?yàn)楦鶇^(qū)提供氧氣,滿足好養(yǎng)微生物對(duì)氧氣的需求,植物根系分泌的一系列有機(jī)物則能夠作為碳源,供給微生物的反硝化過(guò)程。本文通過(guò)收割植物地上部分的方式研究了根系泌氧對(duì)人工濕地中污染物去除效果的影響,并從植物收割對(duì)氮元素遷移過(guò)程,微生物數(shù)量及種群變化的角度研究其作用機(jī)制；研究了蘆葦、菖蒲和水蔥這三種常見濕地植物的根系分泌物釋放速率以及根系分泌物對(duì)硝態(tài)氮去除效果的影響,并從微生物數(shù)量及貢獻(xiàn)率等角度解釋其作用機(jī)制。研究結(jié)果表明：(1)夏季收割植物的地上部分有利于提高人工濕地系統(tǒng)中的溶解氧濃度,進(jìn)而提高濕地系統(tǒng)污染物去除效率。收割組出水的溶解氧濃度為2.00±0.38mg/L,未收割組和對(duì)照組出水的溶解氧濃度分別為1.83±0.56 mg/L和1.63±0.38mg/L。收割組的出水COD濃度和NH4+-N最低,分別為18.35±5.23 mg/L和1.00±0.44 mg/L,未收割組次之,對(duì)照組最高。(2)夏季收割植物地上部分將有利于植物對(duì)氮元素的吸收,并且植物吸收的氮元素占到系統(tǒng)中總氮的40.63%。對(duì)照組濕地中通過(guò)微生物代謝轉(zhuǎn)化所散失的氮元素所占比例最高,是未收割組濕地的1.66倍,是收割組濕地的3.72倍。(3)人工濕地中溶解氧的濃度對(duì)微生物數(shù)量影響顯著。收割組濕地中amoA基因的豐度最高,為1.3×107 copies/g soil,分別是未收割組濕地和對(duì)照組濕地的1.95倍和3.48倍。收割組濕地中微生物豐度最高,為8.26±0.11×1010copies/g soil,其次為未收割組濕地(2.78±0.51×107copies/g soil),對(duì)照組濕地中微生物豐度最低,為1.90±0.33×107copies/g soil。不同組別人工濕地中微生物豐度的差異顯著(p0.05)。(4)在不同組別的濕地系統(tǒng)中,微生物種類差異顯著。其中,變形菌門所占比例最高,收割組濕地中變形菌門所占比例最高,為68.92%,其次為未收割組濕地,變形菌門所占比例為39.41%,收割組濕地中變形菌門所占比例最低,為29.92%。(5)不同種類植物的根系分泌物釋放速率不同,并受植物種類和光照強(qiáng)度等的影響。濕地植物的根系分泌物濃度在白天呈現(xiàn)上升趨勢(shì),隨者光照強(qiáng)度逐漸降低,植物根系分泌物濃度降低。蘆葦、菖蒲和水蔥的根系分泌物平均釋放速率分別為5.40,11.04和10.09 ug g-1h-1。(6)在土壤模擬實(shí)驗(yàn)中,蘆葦?shù)腘03-濃度最高,為3.90±0.25 mg.L-1,同時(shí)在所有濕地植物中其TOC濃度最低,為3.02±1.23 mg.L-1,而菖蒲的N03-濃度最低,為2.64±0.7TOC濃度最高,為5.27±1.24 mg·L-1。添加三氯甲基吡啶后,所有實(shí)驗(yàn)組的N03-和TOC的濃度均有所上升,微生物的反硝化作用被抑制。蘆葦、菖蒲和水蔥的根系分泌物分別可提供微生物反硝化過(guò)程中54.76%,29.19%和53.19%的碳源。(7)在未添加三氯甲基吡啶的實(shí)驗(yàn)組中,空白、蘆葦、菖蒲和水蔥的土壤樣品中narG基因的豐度分別為2.72×109,1.62×109,2.18×109和2.15×109copies/g。在添加三氯甲基吡啶的實(shí)驗(yàn)組中,空白、蘆葦、菖蒲和水蔥的土壤樣品中narG基因的豐度下降為2.58×109,1.38x109,1.95×109和2.07x109 copies/g。三氯甲基吡啶的添加抑制了narG基因的表達(dá),進(jìn)而抑制了反硝化過(guò)程。
【關(guān)鍵詞】：人工濕地 根系泌氧 根系分泌物 微生物 水質(zhì)凈化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;X173
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 人工濕地系統(tǒng)概述12-14
• 1.1.1 人工濕地的定義及組成12
• 1.1.2 人工濕地的類型及特點(diǎn)12-13
• 1.1.3 人工濕地應(yīng)用現(xiàn)狀13
• 1.1.4 人工濕地對(duì)污染物的凈化機(jī)理13-14
• 1.2 植物在人工濕地中的作用14-17
• 1.2.1 植物的作用14-16
• 1.2.2 影響植物作用的因素16
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題16-17
• 1.3 根系泌氧在濕地中的作用17-19
• 1.3.1 根系泌氧的定義17
• 1.3.2 影響根系泌氧的因素17-18
• 1.3.3 根系泌氧與污染物去除18-19
• 1.3.4 人工濕地中根系泌氧的研究現(xiàn)狀19
• 1.4 根系分泌物在濕地中的作用19-22
• 1.4.1 根系分泌物的定義19
• 1.4.2 影響根系分泌物的因素19-21
• 1.4.3 根系分泌物與污染物去除21
• 1.4.4 人工濕地中根系分泌物的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.5 本課題的研究目的和研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.1 研究目的22
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.6 技術(shù)路線圖23-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與分析方法24-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料25-26
• 2.2.1 植物材料25
• 2.2.2 基質(zhì)材料25-26
• 2.3 檢測(cè)項(xiàng)目與分析方法26-31
• 2.3.1 植物分析方法26-27
• 2.3.2 水質(zhì)分析方法27-28
• 2.3.3 微生物數(shù)量的測(cè)定28-30
• 2.3.4 MiSeq測(cè)序30
• 2.3.5 數(shù)據(jù)分析30-31
• 第三章 植物根系泌氧對(duì)污染物去除效果的影響31-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-39
• 3.2.1 植物泌氧對(duì)濕地出水的影響32-35
• 3.2.2 植物泌氧對(duì)氮元素遷移的影響35-36
• 3.2.3 植物泌氧對(duì)微生物豐度的影響36-37
• 3.2.4 植物泌氧對(duì)微生物種群結(jié)構(gòu)的影響37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第四章 植物根系分泌物對(duì)污染物去除效果的影響41-49
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論42-47
• 4.2.1 不同植物種類根系分泌物釋放規(guī)律及速率42-44
• 4.2.2 不同植物種類根系分泌物對(duì)反硝化作用的影響及貢獻(xiàn)44-46
• 4.2.3 不同植物種類根系分泌物對(duì)反硝化細(xì)菌豐度的影響46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-49
• 第五章 結(jié)論與展望49-51
• 5.1 結(jié)論49
• 5.2 展望49-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60-61
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表61

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本文編號(hào)：587340