本文關(guān)鍵詞： 人工濕地 生物炭 生物脫氮 Illumina測(cè)序 胞外聚合物　出處：《西南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：生物炭是指在無(wú)氧或少氧條件下各種生物質(zhì)經(jīng)過(guò)高溫處理,部分生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為油和氣后產(chǎn)生的一類(lèi)富碳產(chǎn)物。由于其高度的物理穩(wěn)定性、生物化學(xué)抗分解性、較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)而被廣泛用于土壤改良劑輸入。生物炭可通過(guò)對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變直接或間接地影響氮循環(huán)過(guò)程中硝化菌、反硝化菌等細(xì)菌的多樣性、豐度及活性,繼而影響土壤氮素物質(zhì)循環(huán)�；谏锾康倪@些特點(diǎn),以及對(duì)濕地系統(tǒng)植物的有效利用,本研究欲通過(guò)將濕地收割植物炭化,加入人工濕地。并采用高通量測(cè)序等分子生物學(xué)技術(shù),從微生物學(xué)角度探索生物炭對(duì)濕地中氮的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響機(jī)理,揭示生物炭對(duì)濕地系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,為強(qiáng)化濕地脫氮提供理論依據(jù)。本文通過(guò)構(gòu)建生物炭微型人工濕地系統(tǒng),設(shè)置了12組不同COD:N(10:1、7:1和4:1)和生物炭添加量(30%、20%、10%、0%)的微型濕地系統(tǒng),研究分析生物炭投加對(duì)濕地的脫氮性能、微生物代謝產(chǎn)物和生物群落結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:(1)所有濕地的DO出水均低于0.4mg/L,濕地長(zhǎng)期處于厭氧狀態(tài)。生物炭的添加都可以提高系統(tǒng)出水中的DO,低COD:N時(shí),生物炭投加對(duì)出水DO影響顯著(p0.05),隨著COD:N升高,生物炭投加對(duì)出水DO影響不顯著。濕地出水pH明顯低于進(jìn)水時(shí)的pH,且生物炭的添加能夠使?jié)竦叵到y(tǒng)出水pH增高,影響顯著(p0.05),但生物炭投加量對(duì)濕地pH影響不顯著。進(jìn)水為COD:N=10:1的濕地系統(tǒng)出水pH明顯低于COD:N=4:1和COD:N=7:1。(2)在不同COD:N條件下,COD的去除率都達(dá)到了80%以上,生物炭的添加對(duì)濕地系統(tǒng)中COD的去除具有顯著效果。不同進(jìn)水條件下,生物炭投加均能顯著提高NH4+-N去除效果,且高生物炭投加比例能夠顯著降低濕地系統(tǒng)中NH4+-N的出水濃度。生物炭的添加對(duì)NO3--N去除沒(méi)有顯著影響,對(duì)濕地系統(tǒng)TN的去除影響與NH4+-N基本一致。(3)不同提取方法提取污泥EPS的能力相差較大,其中蒸汽法提取效率最高,且無(wú)大量細(xì)胞自溶的現(xiàn)象發(fā)生。因此,本試驗(yàn)采用蒸汽法提取生物炭濕地中的EPS。在不同碳氮比情況下,隨著生物炭的投加,各濕地系統(tǒng)中EPS總量、組分及其變化規(guī)律都呈現(xiàn)出顯著不同,微生物代謝方式存在差異。對(duì)不同填料層上的EPS進(jìn)行紅外光譜、分子量分布和三維熒光等分析。不同填料層上EPS的個(gè)別基團(tuán)出現(xiàn)消失或減弱,且生物炭填料上EPS的物質(zhì)分布發(fā)生向小分子物質(zhì)偏移,說(shuō)明兩種污泥胞外聚合物特性有一定差異。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),胞外聚合物中有類(lèi)蛋白質(zhì)和類(lèi)溶解性微生物副產(chǎn)物且類(lèi)蛋白質(zhì)含量最高。(4)高通量測(cè)序結(jié)果顯示,濕地樣品共測(cè)出51個(gè)門(mén)類(lèi),變形菌門(mén)(Proteobacteria)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)、厚壁菌門(mén)(Firmicutes)為濕地中優(yōu)勢(shì)菌群。COD:N=4:1時(shí),生物炭的投加對(duì)優(yōu)勢(shì)菌群影響不顯著。COD:N=7:1和COD:N=10:1時(shí),生物炭的投加使生物炭濕地系統(tǒng)中細(xì)菌的主要優(yōu)勢(shì)物種存在明顯差異。濕地中主要存在的脫氮功能菌群有Nitrosomonas、Nitrospira、Thauera、Thermomonas、Thiobacillus、Dechloromonas、Pseudomonas和Ferruginibacter菌屬,為硝化和反硝化菌群。在不同進(jìn)水條件下,生物炭投加能顯著改變濕地中硝化細(xì)菌菌群和反硝化細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)。通過(guò)聚類(lèi)分析,可以發(fā)現(xiàn)生物炭的投加可以明顯改變濕地系統(tǒng)微生物種群結(jié)構(gòu),高生物炭投加比例下影響更為顯著。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1500749