水源水庫沉積物多相界面污染物遷移轉(zhuǎn)化與污染控制研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-04 08:34
沉積物內(nèi)源污染是水源水庫面臨的突出問題。沉積物多相界面是內(nèi)源污染發(fā)生的重要環(huán)境邊界層。本文針對水源水庫多相界面高靜水壓、低溶解氧、低溫、貧營養(yǎng)等多重特性,采用現(xiàn)場調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室模擬相結(jié)合的方法,探討了多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放規(guī)律及不同靜水壓對該多相界面過程的動(dòng)態(tài)調(diào)控過程。在此基礎(chǔ)上,分別采用揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化化學(xué)穩(wěn)定(原位穩(wěn)定化處理P、Fe、Mn等)和覆蓋填料結(jié)合固定化功能微生物(降低沉積物氮及有機(jī)污染負(fù)荷)的方法初步探索了適合于水源水庫沉積物原位污染控制的方法與技術(shù)。研究得到以下主要結(jié)論:(1)水源水庫氮、磷賦存形態(tài)、穩(wěn)定性及對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放貢獻(xiàn)研究結(jié)果表明:沉積物中鐵/鋁-磷(Fe/Al-P)是多相界面PO43-釋放的最主要來源;離子交換態(tài)氮(IEF-N),弱酸提取態(tài)氮(WAEF-N)和強(qiáng)氧化劑提取態(tài)氮SOEF-N是多相界面體系沉積物氮釋放的主要來源。SOEF-N是可轉(zhuǎn)化態(tài)氮優(yōu)勢存在形態(tài),WAEF-N次之;結(jié)合能力最弱、最易釋放進(jìn)入上覆水體的IEF-N所占比例最少。三種無機(jī)提取態(tài)可轉(zhuǎn)化態(tài)氮,均以NH4
【文章來源】:西安建筑科技大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:169 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 課題研究背景及其理論與實(shí)際意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 水體-沉積物-微生物多相界面結(jié)構(gòu)模式
1.2.2 氮的多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化研究現(xiàn)狀
1.2.3 靜水壓對微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性影響研究進(jìn)展
1.2.4 沉積物原位污染控制技術(shù)
1.2.5 目前有關(guān)多相界面污染物遷移轉(zhuǎn)化過程及原位修復(fù)研究存在主要問題及突破關(guān)鍵
1.3 課題主要研究內(nèi)容及研究技術(shù)路線
1.3.1 課題主要研究內(nèi)容
1.3.2 研究思路與技術(shù)路線
2 水源水庫沉積物中氮磷賦存形態(tài)、穩(wěn)定性分析及對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放的貢獻(xiàn)
2.1 引言
2.2 水源水庫沉積物中磷賦存形態(tài)及分布特征分析
2.2.1 研究地區(qū)概況
2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.2.3 結(jié)果與分析
2.2.4 小結(jié)
2.3 水源水庫沉積物中氮賦存形態(tài)及穩(wěn)定性研究
2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.3.2 結(jié)果與分析
2.3.3 小結(jié)
2.4 水源水庫沉積物中氮磷賦存形態(tài)對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放貢獻(xiàn)研究
2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.4.2 結(jié)果與分析
2.4.3 小結(jié)
2.5 本章小結(jié)
3 多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放特性研究
3.1 引言
3.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器與方法
3.2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器
3.2.2 主要測試方法
3.2.3 數(shù)據(jù)處理
3.3 強(qiáng)化充氧對多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化及釋放特性影響研究
3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.3.2 結(jié)果與分析
3.3.3 小結(jié)
3.4 多相界面反硝化限制性因素實(shí)驗(yàn)研究
3.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.4.2 結(jié)果與分析
3.4.3 小結(jié)
3.5 多相界面微環(huán)境氣體產(chǎn)物初步分析
3.5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.5.2 結(jié)果與分析
3.5.3 小結(jié)
3.6 本章小結(jié)
4 不同靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物轉(zhuǎn)化過程的影響
4.1 引言
4.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器與測試方法
4.2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器
4.2.2 主要測試方法
4.2.3 數(shù)據(jù)處理
4.3 基于不同方法對水源水庫微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性分析
4.3.1 采樣點(diǎn)概況
4.3.2 實(shí)驗(yàn)材料與測試分析方法
4.3.3 測試結(jié)果與對比分析
4.3.4 小結(jié)
4.4 現(xiàn)場采樣:微生物群落結(jié)構(gòu)及功能特征對靜水壓及沉積物上覆水其它理化性質(zhì)的響應(yīng)
4.4.1 采樣點(diǎn)概況
4.4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
4.4.3 結(jié)果與分析
4.4.4 小結(jié)
4.5 實(shí)驗(yàn)室模擬:不同靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物循環(huán)轉(zhuǎn)化的影響
4.5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
4.5.2 結(jié)果與分析
4.5.3 小結(jié)
4.6 本章小結(jié)
5 水源水庫沉積物原位污染控制方法初步研究
5.1 引言
5.2 磷及金屬鐵、錳的原位穩(wěn)定化處理技術(shù)方法
5.2.1 專利技術(shù)介紹
5.2.2 小試模擬實(shí)驗(yàn)處理效果
5.2.3 處理機(jī)理探討
5.2.4 小結(jié)
5.3 固定化高效功能微生物活性填料覆蓋技術(shù)原位修復(fù)沉積物氮及有機(jī)物污染技術(shù)研究
5.3.1 技術(shù)簡介
5.3.2 小試模擬實(shí)驗(yàn)污染控制效果
5.3.3 污染控制機(jī)理探討
5.3.4 小結(jié)
5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論、建議與展望
6.1 研究特色與創(chuàng)新性成果
6.2 主要研究成果及結(jié)論
6.2.1 沉積物中氮磷賦存形態(tài)、穩(wěn)定性分析及對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放貢獻(xiàn)研究
6.2.2 多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放特性研究
6.2.3 高靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物轉(zhuǎn)化過程的影響研究
6.2.4 水源水庫沉積物原位污染控制方法初步研究
6.3 建議與研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
博士學(xué)習(xí)期間獲得的科技成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]水庫溫室氣體排放及其影響因素研究進(jìn)展[J]. 程炳紅,郝慶菊,江長勝. 濕地科學(xué). 2012(01)
[2]利用磷脂脂肪酸表征白洋淀沉積物微生物特征[J]. 董黎明. 中國環(huán)境科學(xué). 2011(11)
[3]增氧對池塘沉積物酶活性的影響[J]. 林海,周剛,李旭光,周軍,張彤晴. 水生態(tài)學(xué)雜志. 2011(05)
[4]水源水庫沉積物磷形態(tài)分布及其釋放特征[J]. 黃廷林,延霜,柴蓓蓓,劉虹. 天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(07)
[5]氮營養(yǎng)水平對植煙土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性的影響[J]. 李琰琰,劉國順,向金友,張友杰,張吉亞,謝冰,楊懿德. 中國煙草學(xué)報(bào). 2011(02)
[6]長江中下游湖泊沉積物酶活性及其與富營養(yǎng)化的關(guān)系[J]. 張宇,烏恩,李重祥,楊蘇文,金相燦,廖劍宇,王圣瑞. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào). 2011(02)
[7]洋河水庫流域土壤與庫區(qū)沉積物中磷形態(tài)特征研究[J]. 張麗媛,王圣瑞,儲(chǔ)昭升,楊蘇文,金相燦,包亮,張福林,倪兆奎. 中國環(huán)境科學(xué). 2010(11)
[8]水源水庫沉積物中氮的形態(tài)分布特征研究[J]. 王祿仕,柴蓓蓓,劉虹. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(05)
[9]膠州灣海域表層沉積物細(xì)菌多樣性[J]. 劉欣,肖天,張文燕,董逸,岳海東. 海洋科學(xué). 2010(10)
[10]環(huán)境因素對東平湖沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 宋洪寧,杜秉海,張明巖,路曉萌,李正華,丁延芹. 微生物學(xué)報(bào). 2010(08)
博士論文
[1]黃土高原枸杞根際微生態(tài)特征及其共生真菌調(diào)控宿主生長與耐旱響應(yīng)機(jī)制[D]. 張海涵.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[2]微污染水源揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化原位生物脫氮特性與試驗(yàn)研究[D]. 魏巍.西安建筑科技大學(xué) 2011
[3]膠州灣沉積物細(xì)菌多樣性及菌群時(shí)空分布規(guī)律研究[D]. 劉欣.中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所) 2010
[4]大興安嶺興安落葉松林土壤微生物與土壤酶活性研究[D]. 姜海燕.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[5]城市河流底泥污染與原位穩(wěn)定化研究[D]. 孫遠(yuǎn)軍.西安建筑科技大學(xué) 2009
[6]山區(qū)水庫氮污染行為與控制技術(shù)研究[D]. 高增文.中國海洋大學(xué) 2008
[7]揚(yáng)水曝氣水源水質(zhì)改善技術(shù)研究[D]. 叢海兵.西安建筑科技大學(xué) 2007
碩士論文
[1]水體沉積物中污染物釋放及其多相界面過程研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大學(xué) 2008
[2]典型海區(qū)反硝化作用及影響因素研究[D]. 王曉東.中國海洋大學(xué) 2007
[3]西瀝水庫內(nèi)源污染及其控制[D]. 袁文權(quán).清華大學(xué) 2004
本文編號(hào):2897292
【文章來源】:西安建筑科技大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:169 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 課題研究背景及其理論與實(shí)際意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 水體-沉積物-微生物多相界面結(jié)構(gòu)模式
1.2.2 氮的多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化研究現(xiàn)狀
1.2.3 靜水壓對微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性影響研究進(jìn)展
1.2.4 沉積物原位污染控制技術(shù)
1.2.5 目前有關(guān)多相界面污染物遷移轉(zhuǎn)化過程及原位修復(fù)研究存在主要問題及突破關(guān)鍵
1.3 課題主要研究內(nèi)容及研究技術(shù)路線
1.3.1 課題主要研究內(nèi)容
1.3.2 研究思路與技術(shù)路線
2 水源水庫沉積物中氮磷賦存形態(tài)、穩(wěn)定性分析及對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放的貢獻(xiàn)
2.1 引言
2.2 水源水庫沉積物中磷賦存形態(tài)及分布特征分析
2.2.1 研究地區(qū)概況
2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.2.3 結(jié)果與分析
2.2.4 小結(jié)
2.3 水源水庫沉積物中氮賦存形態(tài)及穩(wěn)定性研究
2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.3.2 結(jié)果與分析
2.3.3 小結(jié)
2.4 水源水庫沉積物中氮磷賦存形態(tài)對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放貢獻(xiàn)研究
2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
2.4.2 結(jié)果與分析
2.4.3 小結(jié)
2.5 本章小結(jié)
3 多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放特性研究
3.1 引言
3.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器與方法
3.2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器
3.2.2 主要測試方法
3.2.3 數(shù)據(jù)處理
3.3 強(qiáng)化充氧對多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化及釋放特性影響研究
3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.3.2 結(jié)果與分析
3.3.3 小結(jié)
3.4 多相界面反硝化限制性因素實(shí)驗(yàn)研究
3.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.4.2 結(jié)果與分析
3.4.3 小結(jié)
3.5 多相界面微環(huán)境氣體產(chǎn)物初步分析
3.5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
3.5.2 結(jié)果與分析
3.5.3 小結(jié)
3.6 本章小結(jié)
4 不同靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物轉(zhuǎn)化過程的影響
4.1 引言
4.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器與測試方法
4.2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器
4.2.2 主要測試方法
4.2.3 數(shù)據(jù)處理
4.3 基于不同方法對水源水庫微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性分析
4.3.1 采樣點(diǎn)概況
4.3.2 實(shí)驗(yàn)材料與測試分析方法
4.3.3 測試結(jié)果與對比分析
4.3.4 小結(jié)
4.4 現(xiàn)場采樣:微生物群落結(jié)構(gòu)及功能特征對靜水壓及沉積物上覆水其它理化性質(zhì)的響應(yīng)
4.4.1 采樣點(diǎn)概況
4.4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
4.4.3 結(jié)果與分析
4.4.4 小結(jié)
4.5 實(shí)驗(yàn)室模擬:不同靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物循環(huán)轉(zhuǎn)化的影響
4.5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
4.5.2 結(jié)果與分析
4.5.3 小結(jié)
4.6 本章小結(jié)
5 水源水庫沉積物原位污染控制方法初步研究
5.1 引言
5.2 磷及金屬鐵、錳的原位穩(wěn)定化處理技術(shù)方法
5.2.1 專利技術(shù)介紹
5.2.2 小試模擬實(shí)驗(yàn)處理效果
5.2.3 處理機(jī)理探討
5.2.4 小結(jié)
5.3 固定化高效功能微生物活性填料覆蓋技術(shù)原位修復(fù)沉積物氮及有機(jī)物污染技術(shù)研究
5.3.1 技術(shù)簡介
5.3.2 小試模擬實(shí)驗(yàn)污染控制效果
5.3.3 污染控制機(jī)理探討
5.3.4 小結(jié)
5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論、建議與展望
6.1 研究特色與創(chuàng)新性成果
6.2 主要研究成果及結(jié)論
6.2.1 沉積物中氮磷賦存形態(tài)、穩(wěn)定性分析及對多相界面循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放貢獻(xiàn)研究
6.2.2 多相界面氮及溶解性有機(jī)物(DOM)循環(huán)轉(zhuǎn)化釋放特性研究
6.2.3 高靜水壓對多相界面氮及有機(jī)物轉(zhuǎn)化過程的影響研究
6.2.4 水源水庫沉積物原位污染控制方法初步研究
6.3 建議與研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
博士學(xué)習(xí)期間獲得的科技成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]水庫溫室氣體排放及其影響因素研究進(jìn)展[J]. 程炳紅,郝慶菊,江長勝. 濕地科學(xué). 2012(01)
[2]利用磷脂脂肪酸表征白洋淀沉積物微生物特征[J]. 董黎明. 中國環(huán)境科學(xué). 2011(11)
[3]增氧對池塘沉積物酶活性的影響[J]. 林海,周剛,李旭光,周軍,張彤晴. 水生態(tài)學(xué)雜志. 2011(05)
[4]水源水庫沉積物磷形態(tài)分布及其釋放特征[J]. 黃廷林,延霜,柴蓓蓓,劉虹. 天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(07)
[5]氮營養(yǎng)水平對植煙土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性的影響[J]. 李琰琰,劉國順,向金友,張友杰,張吉亞,謝冰,楊懿德. 中國煙草學(xué)報(bào). 2011(02)
[6]長江中下游湖泊沉積物酶活性及其與富營養(yǎng)化的關(guān)系[J]. 張宇,烏恩,李重祥,楊蘇文,金相燦,廖劍宇,王圣瑞. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào). 2011(02)
[7]洋河水庫流域土壤與庫區(qū)沉積物中磷形態(tài)特征研究[J]. 張麗媛,王圣瑞,儲(chǔ)昭升,楊蘇文,金相燦,包亮,張福林,倪兆奎. 中國環(huán)境科學(xué). 2010(11)
[8]水源水庫沉積物中氮的形態(tài)分布特征研究[J]. 王祿仕,柴蓓蓓,劉虹. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(05)
[9]膠州灣海域表層沉積物細(xì)菌多樣性[J]. 劉欣,肖天,張文燕,董逸,岳海東. 海洋科學(xué). 2010(10)
[10]環(huán)境因素對東平湖沉積物細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 宋洪寧,杜秉海,張明巖,路曉萌,李正華,丁延芹. 微生物學(xué)報(bào). 2010(08)
博士論文
[1]黃土高原枸杞根際微生態(tài)特征及其共生真菌調(diào)控宿主生長與耐旱響應(yīng)機(jī)制[D]. 張海涵.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[2]微污染水源揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化原位生物脫氮特性與試驗(yàn)研究[D]. 魏巍.西安建筑科技大學(xué) 2011
[3]膠州灣沉積物細(xì)菌多樣性及菌群時(shí)空分布規(guī)律研究[D]. 劉欣.中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所) 2010
[4]大興安嶺興安落葉松林土壤微生物與土壤酶活性研究[D]. 姜海燕.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[5]城市河流底泥污染與原位穩(wěn)定化研究[D]. 孫遠(yuǎn)軍.西安建筑科技大學(xué) 2009
[6]山區(qū)水庫氮污染行為與控制技術(shù)研究[D]. 高增文.中國海洋大學(xué) 2008
[7]揚(yáng)水曝氣水源水質(zhì)改善技術(shù)研究[D]. 叢海兵.西安建筑科技大學(xué) 2007
碩士論文
[1]水體沉積物中污染物釋放及其多相界面過程研究[D]. 柴蓓蓓.西安建筑科技大學(xué) 2008
[2]典型海區(qū)反硝化作用及影響因素研究[D]. 王曉東.中國海洋大學(xué) 2007
[3]西瀝水庫內(nèi)源污染及其控制[D]. 袁文權(quán).清華大學(xué) 2004
本文編號(hào):2897292
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