目前,含氮廢水已成為引起水體富營養(yǎng)化及其他水體危害的一個重要因素。因此,尋求一種有效處理含氮廢水的方法迫在眉睫。濕地污水處理系統是一種環(huán)境友好型的廢水處理工藝,是傳統污水處理系統的有效替代,目前被廣泛應于凈化處理生活污水。然而不同類型濕地的脫氮途徑不同,且濕地脫氮能力也受到外界條件的制約。本文探究了不同濕地的氮轉化途徑及環(huán)境因素對氮轉移的影響。甲烷作為一種能引起溫室效應的溫室氣體,其絕大部分能夠通過甲烷氧化菌的氧化作用轉變成CO2從而減少對環(huán)境的危害。甲烷氧化菌包括好氧菌、厭氧菌和兼性菌。好氧甲烷氧化菌廣泛分布于田地、垃圾填埋廠、淡水水域和山地土壤等環(huán)境中,起到了至關重要的甲烷氧化作用。濕地基質由于長期處在缺厭氧條件下,適合產甲烷菌的生存,從而排放大量甲烷。與此同時濕地基質中也含有種類繁多的甲烷氧化菌群。因此,我們通過對不同濕地基質取樣進行微生物分析,探究不同濕地基質中甲烷氧化菌的菌群結構,掌握好氧甲烷氧化菌在濕地中的豐度;進一步通過反應器模擬,驗證了其在濕地甲烷氧化的過程發(fā)揮著作用;通過富集純化培養(yǎng)探討了 N2O可以氧化CH4的可能性。本論文主要得到結論如下:(1)不同類型的濕地存在不同的氮去除途徑。如:黃河三角洲自然濕地(YRD)中主要存在反硝化過程,而東汶河人工濕地(DWR)和小湄河近自然濕地(XMR)主要存在硝化過程。黃河三角洲自然濕地(YRD)中反硝化菌的數量最少,但是較低的DO和較高的γ-Proteobacteria豐度導致了反硝化能力較高;而東汶河人工濕地(DWR)與小湄河近自然濕地(XMR)雖然具有較多的硝化和反硝化細菌,但是較高的DO以及高豐度的β-變形菌(β-Proteobacteria)和(Cyanobateria)更有利于發(fā)生硝化反應。濕地的甲烷排放量與濕地中反硝化酶呈正相關關系,值得思考的是,甲烷排放量與硝化螺菌屬Nitrospira 16S rRNA基因(nobL)也現正相關關系,雖然從圖中可以看出兩者正相關關系不大,但依然值得深入研究。(2)濕地類型及環(huán)境因素如溶解氧、溫度、有機質含量都會對濕地甲烷排放及氮去除效果產生影響。黃河三角洲自然濕地在24小時內幾乎沒有甲烷的排放產生,而小湄河近自然濕地與東汶河人工濕地均有甲烷的釋放。雖然小湄河濕地中好氧甲烷氧化菌的數量高于東汶河人工濕地,但甲烷排放量高于東汶河人工濕地。這與東汶河人工濕地基質為沙土,孔隙結構大且通透性好,利于氧氣的傳輸,而小湄河濕地基質是緊致的土壤不利于氧氣傳輸有關。(3)濕地基質在厭氧環(huán)境中,仍然存在具有活性的好氧甲烷氧化菌。這表明在濕地基質的缺氧環(huán)境中,好氧甲烷氧化菌仍然存在并能起到氧化甲烷的作用。這些甲烷氧化菌屬于Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria。進一步通過反應器富集培養(yǎng)實驗,研究了在缺氧條件下CH4能利用N2O作為電子受體發(fā)生反應。且參與CH4與N2O反應的主要為Ⅰ型好氧甲烷氧化菌。其中Methylomonas極有可能為主要菌屬。研究濕地氮轉化及甲烷釋放能力可為濕地在工程應用中起到參考作用,同時發(fā)現濕地基質類型與外部環(huán)境均能影響濕地污染物去除效果及甲烷排放,該研究可為以后人工濕地的搭建及選址提供依據。同時,探究濕地基質缺氧環(huán)境中好氧甲烷氧化菌的存在及作用,并驗證了CH4與N2O共同消減,為今后濕地系統減少溫室氣體排放提供新的方向。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

?山東大學碩士學位論文???并過０．４５ｎｍ濾膜后測定樣品中的ＮＨ４＋、ＮＯｆ和ＮＯｆ量。??２．２．２樣品ＤＮＡ的提取??采用?ＰｏｗｅｒＳｏ＃ＤＮＡ?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?ｋｉｔ?ＤＮＡ（ＭＯＢＩＯ）提取土壤基因組的?ＤＮＡ，使??用超微量分光光度計（Ｎａｎｏ－Ｄｒｏｐ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，?ＵＳＡ）分析提取后ＤＮＡ的濃度和??純度。ＤＮＡ提取操作步驟具體操作如圖２－１：???’：１??

山東大學碩士學位論文氣口、ｍ水浴栗、ｎ加熱棒、〇進水栗、ｐ水浴桶、ｑ進水桶、ｒ攪拌器支架。??２－３為實驗反應器裝置運行圖。根據小湄河和白云湖人工濕地基質樣品調查分??結果，依據甲烷氧化菌功能基因ｐｍｏｄ的ｑＰＣＲ結，選取功能基因拷貝??較高的小湄河濕地基質樣品作為接種物，運行反應器。反應器具體運行條件見???２－６。??

本部分通過人為添加硝態(tài)氮或氨氮，研宄了其對氮轉化的影響。進而通過對??實驗前后水樣中氮濃度變化，評估不同類型濕地基質對氮的轉化能力，結果如圖??３－１所示。圖３－ｌ（ａ）表明，培養(yǎng)２４小時后，黃河三角洲濕地和小湄河濕地對照組??中水相的氮濃度幾乎不變。而東汶河人工濕地中ＮＯｆ的濃度從０．１５?ｍｇ／Ｌ增加到??０．８６?ｍｇ／Ｌ，這可能是由于東汶河人工濕地的基質中含有ＮＣＶ釋放的結果。從圖??３－ｌ（ｂ）可以看出添加ＮＣＶ后，黃河三角洲濕地中ＮＣＶ的濃度從５．８６ｍｇ／Ｌ降低到??３．５５ｍｇ／Ｌ，而Ｎ０２＿的濃度從０．０２ｍｇ／Ｌ增加到０．８５?ｍｇ／Ｌ，說明黃河三角洲濕地中??硝酸鹽變?yōu)閬喯跛猁}，這是反硝化的第一步［１（）９］。而東汶河人工濕地和小湄河濕??地中，添加Ｎ０３＿反應前后，Ｎ０３７Ｌ乎沒有變化，可能跟其本身Ｎ〇３＿累積，而溶??解氧相對較高比例與反硝化反應的發(fā)生有關。從圖３－ｌ（ｃ）中看出在添加ＮＨ４＋后，??小循河濕地的ＮＨ４＋濃度降低最多，達到３．５ｍｇ／Ｌ，硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度分別增??加了?２．３ｍｇ／Ｌ和０．７ｍｇ／Ｌ。這可能是由于小湄河濕地發(fā)生了部分硝化反應。東汶??河人工濕地的ＮＨ：濃度從４．８±０．２?ｍｇ／Ｌ下降到３．０士０．１３?ｍｇ／Ｌ
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張華;孫盛;;我國表面流人工濕地系統對污染物去除效果研究現狀[J];廣東林業(yè)科技;2015年04期

2 鄧永翠;車榮曉;吳伊波;王艷芬;崔驍勇;;好氧甲烷氧化菌生理生態(tài)特征及其在自然濕地中的群落多樣性研究進展[J];生態(tài)學報;2015年14期

3 贠娟莉;王艷芬;張洪勛;;好氧甲烷氧化菌生態(tài)學研究進展[J];生態(tài)學報;2013年21期

4 王長科;羅新正;張華;;全球增溫潛勢和全球溫變潛勢對主要國家溫室氣體排放貢獻估算的差異[J];氣候變化研究進展;2013年01期

5 黃錦樓;陳琴;許連煌;;人工濕地在應用中存在的問題及解決措施[J];環(huán)境科學;2013年01期

6 陳永華;吳曉芙;陳明利;張珍妮;李科林;王忠誠;雷電;;人工濕地污水處理系統中植物套種模式根際微生物多樣性研究[J];環(huán)境科學;2011年08期

7 李樹拉;;人工濕地的建設與管理[J];濕地科學與管理;2010年03期

8 耿軍軍;王亞宜;張兆祥;任中佳;何維濤;;污水生物脫氮革新工藝中強溫室氣體N_2O的產生及微觀機理[J];環(huán)境科學學報;2010年09期

9 王健;;表面流人工濕地污水處理技術應用探討[J];安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版);2010年04期

10 鄭翀;王洪艷;;不同類型水生植物在人工濕地中的凈化效果研究進展[J];廣東化工;2009年07期

相關博士學位論文 前2條

1 劉晶靜;基于滲濾液沉積物的甲烷氧化反硝化耦合微生物學機理研究[D];浙江大學;2012年

2 李今;人工濕地與城市水體中生物膜特性及功能研究[D];中國科學院研究生院（水生生物研究所）;2005年

相關碩士學位論文 前9條

1 曹婷婷;人工濕地不同工藝對重金屬的去除研究[D];長安大學;2015年

2 李龍山;5種濕地植物對生活污水的生理響應及其去污能力的研究[D];寧夏大學;2014年

3 鄭好;礦冶廢棄物用作人工濕地填料處理生活污水研究[D];武漢科技大學;2012年

4 孔慶玲;人工濕地水力條件優(yōu)化設計[D];中南林業(yè)科技大學;2012年

5 楊帆;應用人工濕地處理城鎮(zhèn)生活污水[D];吉林大學;2011年

6 毛娣娣;垂直潛流人工濕地的污水凈化效能試驗研究[D];北京化工大學;2010年

7 張強;潛流人工濕地系統處理生活污水中氮磷的研究[D];西南大學;2009年

8 蓋靜;東營市人工濕地景觀的營造研究[D];山東農業(yè)大學;2008年

9 韓瑞瑞;人工濕地污水處理系統凈化特性研究[D];西安建筑科技大學;2008年

本文編號：2842727