本文關鍵詞：淺層地下水氮污染對氮代謝微生物影響及其生化修復研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國地下水污染問題日益突出,尤其是農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的廢液和廢渣直接排入水體或者任意堆置,經(jīng)過淋溶滲濾,進入地下水體,造成地下水氮污染。目前我國地下水氮污染修復水平相對落后,如何經(jīng)濟高效的修復治理氮污染地下水是一個亟需解決的問題。本研究針對浙江省海鹽縣某養(yǎng)殖場氧化塘周邊地下水的氮污染情況,開展了場地環(huán)境及微生物調查和氮污染修復工作,主要取得的研究結果如下：(1)研究區(qū)內地下水氮污染物主要以氨氮為主,范圍在0.30～463.96mg/L之間,呈現(xiàn)了較強的時間和空間異質性；地下水硝氮濃度較低,普遍小于10 mg/L；同時,場地內總有機碳較高,最高可達250.06 mg/L,而且呈現(xiàn)較大的空間異質性；地下水pH范圍為7-8,呈弱堿性；電導率范圍為0.65～2.51ms/cm。根據(jù)PCA分析結果,理化因子中主因子為氨氮和硝氮,并且可以將場地劃分為3個Clusters,分別是靠近No.1氧化塘的Cluster Ⅰ、遠離氧化塘的場地東南區(qū)域ClusterⅡ、靠近No.2氧化塘的Cluster Ⅲ,氮素濃度分布Cluster Ⅲ Cluster Ⅰ Cluster Ⅰ;碳氮比分布Cluster Ⅰ Cluster Ⅱ Cluster Ⅲ; pH分布Cluster Ⅱ Cluster Ⅲ Cluster Ⅰ;電導率分布Cluster Ⅲ Cluster Ⅰ Cluster Ⅰ;溫度無明顯分布規(guī)律。(2)通過調查場地內微生物數(shù)量和群落結構發(fā)現(xiàn),場地內氮代謝微生物以氨氧化細菌、亞硝酸鹽還原菌、氧化亞氮還原菌等為主,數(shù)量關系為氨氧化細菌亞硝酸鹽還原菌氧化亞氮還原菌,場地優(yōu)勢種為變形菌的β亞綱。根據(jù)PCA結果劃分場地后可以得到,各類氮代謝細菌的數(shù)量都是Cluster ⅢCluster ⅡCluster Ⅰ。氨氮、硝氮和各類氮代謝細菌之間都呈不同程度的正相關關系,除此之外,亞硝酸鹽還原菌量和總有機碳濃度及電導率呈極顯著正相關(P0.01),氧化亞氮還原菌量和總有機碳濃度呈極顯著正相關(P0.01)�？傮w來說,呈現(xiàn)污染越嚴重,微生物多樣性越低的現(xiàn)象。(3)用包埋脫氮菌液的麩皮與木屑混合,形成有機質層,代替多介質層處理系統(tǒng)(MSL)系統(tǒng)中的土壤層,對MSL系統(tǒng)進行改良。系統(tǒng)的運行結果表明,在運行初期,系統(tǒng)的沸石層的強吸附作用使得地下水氮素基本被完全去除；長期運行后,吸附作用達到平衡,而地下水氮素仍在進一步去除,說明此時依靠有機質層上氮代謝微生物形成的生物膜完成脫氮作用。根據(jù)分子生物學手段(qPCR和高通量測序)及掃描電鏡(SEM)鑒定等方法,初步研究了系統(tǒng)經(jīng)過運行后有機質層上的生物膜的微生物結構。結果顯示有機質層生物膜上存在的主要氮代謝微生物類型有氨氧化細菌、氧化亞氮還原菌和氨氧化古菌,微生物優(yōu)勢種為變形菌門β亞綱,SEM結果顯示細菌形態(tài)主要是球菌和桿菌等。系統(tǒng)長期運行的末期,最終出水氨氮濃度小于5mg/L,氨氮去除率大于90%,對高濃度氨氮污水實現(xiàn)了良好的處理效果；但是同時硝氮濃度較高,約為80mg/L,分析原因,可能是由于系統(tǒng)內缺乏適合反硝化的良好厭氧環(huán)境和反硝化關鍵微生物亞硝酸鹽還原菌,具體原因仍需要進一步研究。
【關鍵詞】：地下水 理化因子 氮污染 氮代謝微生物 修復
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X523;X172
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-13
• 第1章 文獻綜述13-24
• 1.1 地下水氮污染13-16
• 1.1.1 氮污染的來源13-15
• 1.1.2 地下水中氮的不同存在形式及危害15-16
• 1.2 氮代謝相關微生物16-19
• 1.2.1 水體環(huán)境氮代謝主要過程16
• 1.2.2 氮代謝相關微生物16-18
• 1.2.3 理化因子對氮代謝及相關微生物的影響18-19
• 1.3 氮污染水處理研究進展19-22
• 1.3.1 多介質層處理系統(tǒng)(MSL)19-20
• 1.3.2 可滲透反應格柵技術(PRB)20-21
• 1.3.3 生物膜法(MBR)21
• 1.3.4 其他處理方法21-22
• 1.4 研究目標、內容及技術路線22-24
• 1.4.1 研究目標22
• 1.4.2 研究內容22-23
• 1.4.3 技術路線23-24
• 第2章 材料和方法24-33
• 2.1 研究區(qū)域概況24-27
• 2.2 實驗材料27-28
• 2.2.1 主要試劑27-28
• 2.2.2 儀器設備28
• 2.3 實驗方法28-32
• 2.3.1 水樣采集28-29
• 2.3.2 理化性質測定29
• 2.3.3 無機氮測定方法29-30
• 2.3.4 DNA提取30-31
• 2.3.5 引物的選擇和PCR擴增31-32
• 2.3.6 高通量測序32
• 2.4 數(shù)據(jù)分析32-33
• 第3章 地下水水質對氮代謝微生物數(shù)量和結構的影響33-51
• 3.1 理化因子分布33-39
• 3.2 氮代謝微生物數(shù)量和結構39-45
• 3.3 理化因子和氮代謝微生物基因拷貝數(shù)相關性分析及對氮代謝微生物分布的影響45-48
• 3.3.1 理化因子和細菌V3區(qū)基因數(shù)量相關性分析46
• 3.3.2 理化因子和amoA基因數(shù)量相關性分析46
• 3.3.3 理化因子和nosZ和nirK基因數(shù)量相關性分析46
• 3.3.4 理化因子對微生物種類分布的影響46-48
• 3.4 討論48-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第4章 多介質層生物處理系統(tǒng)(MSL)內氮代謝微生物分析及地下水脫氮51-68
• 4.1 場地篩選土著菌系統(tǒng)發(fā)育分析51-56
• 4.2 MSL內的各有機質層理化性質56-59
• 4.3 MSL內氮代謝微生物分析59-63
• 4.3.1 氮代謝微生物定量分析59-60
• 4.3.2 氮代謝微生物群落結構分析60-63
• 4.4 氮污染處理系統(tǒng)運行效果63-65
• 4.4.1 氨氮處理效果64-65
• 4.4.2 硝氮處理效果65
• 4.5 討論65-67
• 4.6 本章小結67-68
• 第5章 結論和展望68-70
• 5.1 研究結論68-69
• 5.2 創(chuàng)新點69
• 5.3 不足與展望69-70
• 參考文獻70-76
• 個人簡介76

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本文編號：381820