本文關(guān)鍵詞：林下表面流濕地沉積物中硝化和反硝化過程研究

  更多相關(guān)文章： 人工濕地 硝化 反硝化 潛勢 功能基因

【摘要】：本文以南淝河旁路表面流濕地在不同水力負(fù)荷(hydrological loading,HL)、不同水深(water depth,WD)和有無漂浮植物(vegetation present/absent,VP/VA)條件下的沉積物為研究對象,利用化學(xué)分析和熒光定量PCR技術(shù),線性混合作用(linear mixed-effects,LME)模型和Tukey-HSD檢驗(yàn),主成分分析(Principle component analysis, PCA)、冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)和皮爾遜相關(guān)性分析,探討沉積物中硝化、反硝化潛勢和功能基因豐度變化情況及其與濕地水文條件、植物和環(huán)境因子之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明：(1)差異分析表明水力負(fù)荷是影響濕地上覆水和沉積物理化性質(zhì)的主要影響因素。上覆水溶解氧(DO)受到上述3個(gè)因素的顯著影響,具體表現(xiàn)為DO含量隨著水力負(fù)荷和水深的增加而分別顯著升高和降低,有植物組水體溶氧量顯著低于無植物組。對于沉積物的性質(zhì),水力負(fù)荷的提高能增加沉積物總氮(TN)、氨氮(NH4+)、有機(jī)質(zhì)(OM)的含量和碳氮比(C/N),以及降低沉積物的pH值和硝氮(N03-)含量；水深的增加則能顯著降低沉積物的TN、OM含量和C/N；而植物的影響相對較弱,僅能顯著降低沉積物的NH4+含量。但是沉積物的亞硝氮(N02-)含量不受上述因素顯著影響。另外,植物對DO的影響還存在與水力負(fù)荷和水深的交互作用,植物的影響在110cm/d水力負(fù)荷和20cm水深的條件下更加明顯。(2)采用化學(xué)分析的方法對不同水力負(fù)荷、不同水深和有無植物對沉積物的潛在硝化速率(potential nitrification rate, PNR)和潛在反硝化速率(potential denitrification rate, PDR)速率進(jìn)行測定。差異分析表明水力負(fù)荷和水深是影響沉積物硝化和反硝化微生物活性主要影響因素。水力負(fù)荷的提高能顯著降低PDR,同時(shí)水力負(fù)荷和水深還存在對PDR的交互作用,水力負(fù)荷為110cm/d時(shí),PDR在20cm水深處達(dá)到最大值。PNR反而在60cm水深處達(dá)到最大值,這種變化在水力負(fù)荷為110cm/d更顯著。植物的出現(xiàn)會提高沉積物中微生物PNR,但是這種變化僅在水力負(fù)荷為110cm/d顯著。(3)采用熒光定量PCR技術(shù)對不同水力負(fù)荷、不同水深和有無植物對沉積物的潛在硝化和反硝化功能基因豐度進(jìn)行測定。差異分析表明水深水力負(fù)荷和植物是影響沉積物硝化和反硝化功能基因豐度主要影響因素。氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)豐度在50cm/d的水力負(fù)荷條件下達(dá)到最大值,這種變化在有植物的溝中更為顯著。水力負(fù)荷為110cm/d時(shí)的氨氧化細(xì)菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)豐度顯著高于50cm/d時(shí)的豐度。植物僅對古菌amoA和nirK基因豐度有顯著影響,植物的出現(xiàn)會降低這兩個(gè)基因的豐度,但是植物對AOA的抑制作用僅在水力負(fù)荷為110cm/d時(shí)顯著。(4)主成分分析和相關(guān)性分析表明影響硝化和反硝化潛勢與功能基因豐度的主要環(huán)境因素是氧的可利用性,沉積物OM、NH4+和N03-含量。氧的可利用性能直接影響沉積物中硝化和反硝化潛勢與功能基因豐度。OM能作為有機(jī)碳源或者電子供體促進(jìn)反硝化微生物的活性,同時(shí)還能改變沉積物中氧氣(O2)的可利用性間接影響硝化和反硝化,NH4+和N03-則作為硝化和反硝化的底物直接促進(jìn)其生長。水力負(fù)荷、水深和植物主要通過改變這些性質(zhì)間接影響硝化和反硝化潛勢和功能基因豐度,且相比與功能基因豐度,環(huán)境因子是影響硝化和反硝化速率的主要因素。
【關(guān)鍵詞】：人工濕地 硝化 反硝化 潛勢 功能基因
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 引言11-20
• 1.1 人工濕地(Constructed wetland,CW)11-13
• 1.1.1 人工濕地的組成、分類和應(yīng)用11
• 1.1.2 人工濕地的除氮途徑11-13
• 1.2 沉積物中微生物的硝化和反硝化作用13-14
• 1.2.1 沉積物中微生物的硝化作用及研究方法13
• 1.2.2 沉積物中微生物的反硝化作用及研究方法13-14
• 1.2.3 氨氧化作用和亞硝酸還原作用14
• 1.3 影響硝化和反硝化作用的環(huán)境因素14-16
• 1.3.1 溫度14-15
• 1.3.2 pH值15
• 1.3.3 O_215
• 1.3.4 有機(jī)質(zhì)15-16
• 1.3.5 NH_4~+和NO_3~-含量16
• 1.4 人工濕地水文條件和植物對硝化和反硝化作用的影響16-17
• 1.4.1 人工濕地水文條件對硝化和反硝化作用的影響16-17
• 1.4.2 人工濕地中植物對硝化和反硝化作用的影響17
• 1.5 本研究的內(nèi)容、意義和技術(shù)路線17-20
• 1.5.1 本研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.5.2 本研究的目的和意義18-19
• 1.5.3 本研究的技術(shù)路線19-20
• 第二章 材料與方法20-25
• 2.1 研究區(qū)域概況20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及采樣時(shí)間21
• 2.3 樣品采集與預(yù)處理21
• 2.4 上覆水和沉積物理化性質(zhì)分析測定方法21-23
• 2.4.1 上覆水物理性質(zhì)分析21
• 2.4.2 沉積物基本化學(xué)性質(zhì)分析21-23
• 2.5 沉積物硝化和反硝化速率測定23
• 2.5.1 沉積物潛在硝化速率測定23
• 2.5.2 沉積物潛在反硝化速率測定23
• 2.6 硝化和反硝化功能基因豐度測定23-24
• 2.6.1 沉積物總DNA提取23
• 2.6.2 沉積物硝化和反硝化功能基因豐度測定23-24
• 2.7 數(shù)據(jù)分析24-25
• 第三章 水文和植物對上覆水和沉積物理化性質(zhì)的影響25-33
• 3.1 水力負(fù)荷對上覆水和沉積物理化性質(zhì)的影響25-26
• 3.2 水深對上覆水和沉積物理化性質(zhì)的影響26-30
• 3.3 植物對上覆水和沉積物理化性質(zhì)的影響30
• 3.4 上覆水和沉積物理化性質(zhì)之間的相關(guān)性及主成分分析30-31
• 3.5 討論31-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 第四章 水文和植物對沉積物中硝化和反硝化速率的影響33-38
• 4.1 水力負(fù)荷對PNR和PDR的影響33-34
• 4.2 水深對PNR和PDR的影響34
• 4.3 植物對PNR和PDR的影響34-35
• 4.4 環(huán)境條件與PNR和PDR的關(guān)系35
• 4.5 討論35-36
• 4.5.1 對沉積物PNR的影響35-36
• 4.5.2 對沉積物PDR的影響36
• 4.6 本章小結(jié)36-38
• 第五章 水文和植物對沉積物中硝化和反硝化功能基因豐度的影響38-45
• 5.1 水力負(fù)荷對硝化和反硝化功能基因豐度的影響38-40
• 5.2 水深對硝化和反硝化功能基因豐度的影響40-41
• 5.3 植物對硝化和反硝化功能基因豐度的影響41-42
• 5.4 環(huán)境條件與硝化和反硝化功能基因豐度的關(guān)系42
• 5.5 討論42-44
• 5.5.1 對沉積物氨氧化細(xì)菌和古菌豐度的影響42-43
• 5.5.2 對沉積物nirS和nirK基因豐度的影響43-44
• 5.6 本章小結(jié)44-45
• 第六章 硝化和反硝化潛勢與功能基因豐度的關(guān)系45-47
• 6.1 硝化和反硝化潛勢與功能基因豐度之間的相關(guān)性分析45
• 6.2 討論45-46
• 6.3 本章小結(jié)46-47
• 結(jié)論與展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-61
• 致謝61-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何江濤;人工快滲污水處理系統(tǒng)水力負(fù)荷周期的設(shè)計(jì)[J];地學(xué)前緣;2005年S1期

2 胡永春;周少奇;鐘紅春;;水力負(fù)荷對厭氧氨氧化反應(yīng)器運(yùn)行影響的研究[J];環(huán)境污染與防治;2008年01期

3 張志勇;常志州;劉海琴;鄭建初;陳留根;嚴(yán)少華;;不同水力負(fù)荷下鳳眼蓮去除氮、磷效果比較[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào);2010年02期

4 王鵬;董仁杰;吳樹彪;劉平;龐昌樂;;水力負(fù)荷對潛流濕地凈化效果和氧環(huán)境的影響[J];水處理技術(shù);2009年12期

5 張志勇;鄭建初;劉海琴;陳留根;嚴(yán)少華;;不同水力負(fù)荷下鳳眼蓮對富營養(yǎng)化水體氮磷去除的表觀貢獻(xiàn)[J];江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2011年02期

6 黃秋雨;李秀艷;李素娜;張巖;陶寅;徐亞同;;不同水力負(fù)荷生態(tài)浮床對水體中氮磷的凈化效果[J];上�；�;2012年05期

7 吳永鋒，汪民，，鐘佐q

本文編號：1003272