本文關(guān)鍵詞： 生物滯留 ~(15)N同位素示蹤 遷移轉(zhuǎn)化 DNRA作用　出處：《北京建筑大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：中國雨水徑流氮污染日益嚴重,水體中過量的氮輸入是導(dǎo)致城市湖泊、河湖等水質(zhì)惡化的首要因素,氮素形態(tài)不同,其生態(tài)功能、對水生生物的毒理作用也不同,溶解性氮遷移性更強,控制難度更大。因此,實施城市降雨徑流氮污染的有效控制至關(guān)重要。生物滯留系統(tǒng)利用土壤和植物通過物理、化學(xué)及生物作用可以有效改善雨水徑流的水質(zhì),逐漸得到廣泛研究與應(yīng)用。然而,對于如何能夠有效提高系統(tǒng)的脫氮效能尚未達成統(tǒng)一的結(jié)論,主要表現(xiàn)為不同研究結(jié)果中對氮的去除果差距很大,尚未確定生物滯留設(shè)施氮控制的理論極限能力和影響因素。因此,本研究利用~(15)N同位素示蹤技術(shù)深入到原子的層次來考察氮素的遷移轉(zhuǎn)化,通過室內(nèi)模擬生物滯留設(shè)施,通過配水時添加K~(15)NO3和~(15)NH4Cl使實驗系統(tǒng)中~(15)N-NO3-和~(15)N-NH_4~+的豐度顯著高于生態(tài)系統(tǒng)中未標記的本底值,結(jié)合滲濾水、土壤和植物中不同形態(tài)~(15)N含量變化分析不同環(huán)境條件對生物滯留系統(tǒng)中氮遷移轉(zhuǎn)化的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)通過是否種植植物,對生物滯留系統(tǒng)中硝態(tài)氮的遷移轉(zhuǎn)化機制和影響進行研究,選擇丹麥草作為種植植物,對比種植和不種植丹麥草兩種工況,探討植物在生物滯留系統(tǒng)中脫氮的作用。結(jié)果表明丹麥草對NO3-的直接吸收對NO3-的去除有部分貢獻,同時有助于間接提高反硝化作用促進脫氮,提高徑流雨水脫氮效果;在根系周圍形成生物圈增加微生物的生物量,從而促進微生物對NO3-的固定作用;還能通過增加土壤中的含氧量,影響生物滯留系統(tǒng)中硝氮異化還原為銨(DNRA作用)和反硝化作用之間的協(xié)同競爭關(guān)系。實驗還通過夏季和冬季兩個時間段的不同環(huán)境溫度,探討溫度對生物滯留系統(tǒng)中硝氮的遷移轉(zhuǎn)化影響,得出不同季節(jié)溫度下生物滯留系統(tǒng)對雨水徑流中的硝態(tài)氮的去除效果。結(jié)果表明夏季植物對NO3-的吸收以及反硝化作用效果皆高于冬季,DNRA作用效果受溫度的影響較大,在冬季低溫條件下,不利于DNRA作用進行。(2)實驗通過對比分析不同氧化還原電位(Eh225mV~100mV區(qū)間、0mV~-120mV區(qū)間和-225mV~-340mV區(qū)間),土壤pH值(pH=5~9)、碳源濃度(葡萄糖濃度50mg/L、100mg/L、~(15)0mg/L、200mg/L、250mg/L)條件下生物滯留系統(tǒng)中DNRA作用的影響。結(jié)果表明,隨著Eh的降低,DNRA作用效果越明顯,DNRA作用易在強還原性土壤中進行;在酸性土壤環(huán)境下,隨著pH值的增加,DNRA作用效果越明顯,在堿性環(huán)境下,隨著pH值上升,DNRA作用效果隨之下降,但效果仍比酸性土壤環(huán)境下顯著,由此可見,DNRA作用易在中性偏堿性的環(huán)境下進行。葡萄糖作為碳源條件下,在低濃度50mg/L、100mg/L情況下,隨著添加碳源濃度的增加,DNRA作用效果越明顯。在高濃度~(15)0mg/L、200mg/L和250mg/L情況下,隨著添加碳源濃度的增加,DNRA作用越弱。當(dāng)碳源過低時,可能因無法支持菌體生長而抑制DNRA作用;當(dāng)碳源相對過剩時,反硝化作用表現(xiàn)出競爭優(yōu)勢,從而抑制DNRA作用。(3)實驗通過夏季和冬季兩個時間段的不同環(huán)境溫度,探討溫度對生物滯留系統(tǒng)中氨氮的遷移轉(zhuǎn)化影響,得出不同季節(jié)溫度下生物滯留系統(tǒng)對雨水徑流中的氨氮的去除效果。在夏季高溫條件下,生物滯留系統(tǒng)中土壤對NH_4~+的吸附低于冬季;微生物對NH_4~+的固定作用高于冬季;硝化作用對NH_4~+去除效果高于冬季,導(dǎo)致了生物滯留系統(tǒng)中氨氮出水濃度降低,硝態(tài)氮的出水濃度升高。在生物滯留系統(tǒng)中,氨氮的揮發(fā)受溫度的影響較大,在低溫條件下,不利于氨氮揮發(fā)去氮。實驗還對比分析不同土壤pH值(pH=5~9)條件下,pH值對生物滯留系統(tǒng)中氨氮的遷移轉(zhuǎn)化影響,結(jié)果表明在pH=7~9的中性偏堿性環(huán)境下有利于生物滯留系統(tǒng)中氨氮的去除;隨著pH值的升高,土壤吸附氨氮的量增加,pH值和土壤吸附氨氮量呈正相關(guān);隨著pH值的升高,生物滯留系統(tǒng)中硝化作用效果越明顯,當(dāng)pH值超出一定范圍時,硝化反應(yīng)會被抑制;氨氮的揮發(fā)受pH的影響,隨著pH值得升高,氨氮揮發(fā)量增加。在酸性環(huán)境下,不利于氨氮的揮發(fā)。
[Abstract]:In this paper , the effects of different environmental conditions on the removal of N - NO3 - and ~ ( 15 ) N - NH _ 4 ~ + in the biological retention system are studied by means of physical , chemical and biological effects . ( 2 ) The effect of DNRA on DNRA under the condition of low concentration of 50 mg / L , 200 mg / L , 100 mg / L and ~ ( 15 ) mg / L , 200 mg / L , 250 mg / L under the condition of pH = 5 ~ 9 , concentration of carbon source ( 50mg / L , 100mg / L , ~ ( 15 ) mg / L , 200 mg / L , 250 mg / L ) . ( 3 ) The effect of temperature on the removal of NH _ 4 ~ + in the biological retention system was studied by different ambient temperatures in summer and winter . The results showed that the removal of NH _ 4 ~ + in the biological retention system was higher than that in winter under the conditions of pH = 7 ~ 9 .

【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52;X142

【參考文獻】

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本文編號：1513915