多年生牧草与微生物联合作用对富营养化水体的修复效应研究

1、多年生牧草与微生物联合作用对富营养化水体的修复效应研究英文题名 Remediation of Eutrophic Water by Perennial Grasses and Microorganism Integrated System 关键词 多年生牧草; 富营养化; 植物修复; 反硝化聚磷菌; 微生物; 英文关键词 Perennial grasses; Eutrophication; Phytoremediation; Denitrifying polyphosphate-accumulating organisms （DPAOs）; Microorganisms; 中文摘要 目前,我国

2、绝大多数河流和湖泊都处于中度或重度富营养化状态,常用的水环境物理化学修复技术价格昂贵、后续问题多,传统的活性污泥法也不适合地表水体富营养化的控制。近年来,河、湖富营养化防治技术在污染源控制和人工生态修复方面都取得了积极进展。“控源”主要从流域上全面控制城镇生活污水和工业废水的点源污染以及来自农田径流、禽畜养殖、水产养殖的面源污染,同时控制由于湖泊内沉积物中营养盐在一定条件下向上覆水中释放所造成的内源污染。但是,如果仅通过“控源”来削减污染对河流、湖泊生态系统的损害,生态系统尚不能实现自我恢复,需要实施生态修复技术。同时,基于可持续发展理念,人们对环境污染防治的观念也发生了改变,开始认识到了生态

3、治理的重要性。生态修复由于具有很低的投资运行费用、良好的处理效果和显著的生态效益等优点,成为了水体修复的重要技术。目前,大多数研究将重点放在晚春及夏秋季节应用于生态修复植物的选择,对于冬季低温条件下的生态修复研究较少。因此,本文的研究内容为:在大田试验条件下筛选能够在冬春季低温条件下生长,并修复富营养化水体的牧草品种,研究其在一定时间内所产生的生物质及对水体的氮磷削减量,通过室内试验研究植物生物量与水体净化效率. 英文摘要 Currently, most rivers and lakes in China are in moderate or serious suffered fom eutr

4、ophication. Frequently 致谢 7-11 中文摘要 11-13 ABSTRACT 13-15 第一篇 文献综述 16 第一章 水环境污染与水体富营养化 16-26 1.1.水环境污染现状 16 1.2.水体富营养化 16-22 1.2.1 水体富营养化的成因 18-20 1.2.2 营养物质的主要来源 20-22 1.3 水体富营养化的危害 22-26 第二章 富营养化水体的修复 26-41 2.1 富营养化水体的修复概况 26 2.2 富营养化水体的修复措施及研究进展 26-34 2.2.1 工程性措施 26-29 2.2.2 化学措施 29-31 2.2.3 生物性措施

5、 31-34 2.3 植物生态工程修复富营养化水体的研究进展 34-41 2.3.1 利用高等水生植物在冬季净化富营养化水体 35-36 2.3.2 陆生经济作物净化富营养化水体 36 2.3.3 人工复合生态系统修复富营养化水体 36 2.3.4 植物与外源固定化微生物联合修复富营养化水体 36-37 2.3.5 植物浮床及生态工程处理下水体微生物数量与种群变化 37-38 2.3.6 本课题的提出、研究内容及研究路线 38-41 第二篇 试验研究 41 第三章 冬春季多年生牧草对富营养化水体的响应及净化效果研究 41-52 引言 41-42 3.1 材料与方法 42-43 3.1.1 试验

6、材料及试验用水 42 3.1.2 试验设计 42-43 3.1.3 分析方法 43 3.1.4 数据统计与分析 43 3.2 结果与讨论 43-51 3.2.1 室外条件下冬春季不同多年生牧草对富营养化水体的响应 43-46 3.2.1.1 室外条件下冬春季不同多年生牧草的生物量积累 43-44 3.2.1.2 室外条件下冬春季多年生牧草的吸收作用对富营养化水中氮磷的削减 44-45 3.2.1.3 不同多年生牧草的品质与安全指标 45-46 3.2.2 室内条件下不同多年生牧草对水体的净化效果 46-51 3.2.2.1 不同多年生牧草对水体TN、TP、COD的去除效果 46-48 3.2.

7、2.2 不同多年生牧草对富营养化水体NH_4+-N、NO_3-N、NO_2-N的去除效果 48-50 3.2.2.3 牧草的生物量积累与水体中氮磷去除的相关性分析 50-51 3.3 结论 51-52 第四章 反硝化聚磷菌的筛选与鉴定 52-62 引言 52 4.1 材料与方法 52-56 4.1.1 样品来源 52 4.1.2 培养基配方 52-53 4.1.3 菌株的分离方法 53 4.1.4 细菌DNA提取、PCR扩增及鉴定 53-56 4.1.4.1 细菌DNA的提取方法: 53-54 4.1.4.2 PCR扩增 54-55 4.1.4.3 测序 55 4.1.4.4 系统进化树的构建

8、: 55 4.1.4.5 微生物镜检 55-56 4.2 结果与讨论 56-61 4.2.1 实验室条件下反硝化聚磷菌的脱氮除磷能力 56 4.2.2 形态学特征 56-57 4.2.3 反硝化聚磷菌的DNA序列 57-59 4.2.4 反硝化聚磷菌的分子生物学鉴定 59-61 4.3 结论 61-62 第五章 多年生牧草与外源固定化反硝化聚磷菌联合作用对富营养化水体的修复效应研究 62-82 引言 62-63 5.1 材料与方法 63-66 5.1.1 植物材料与供试水体 63 5.1.2 微生物的固定化 63 5.1.3 试验设置 63-64 5.1.4 样品分析 64-66 5.1.4.

9、1 水质分析 64 5.1.4.2 植物分析 64 5.1.4.3 植物吸收对水体中养分去除的贡献率 64-65 5.1.4.4 酶活测定 65-66 5.1.5 数据分析与处理 66 5.2 结果与讨论 66-80 5.2.1 各牧草在水体中的生长状况 67-68 5.2.2 牧草处理下水体污染物的去除 68-74 5.2.2.1 总氮、氨氮、硝态氮的变化 68-69 5.2.2.2 亚硝态氮变化 69-71 5.2.2.3 总磷变化 71-72 5.2.2.4 COD的变化 72-74 5.2.3 牧草处理下水体中微生物酶活性变化 74-77 5.2.3.1 碱性磷酸酶活性变化 74-75

10、 5.2.3.2 脲酶活性变化 75-76 5.2.3.3 蔗糖酶活性变化 76-77 5.2.4 牧草处理下水体中氮磷去除率与微生物酶活性的关系 77-80 5.2.4.1 水体氮去除与与微生物酶活性的关系 77-79 5.2.4.2 水体磷去除与与微生物酶活性的关系 79-80 5.3 结论 80-82 第六章 多年生牧草处理下富营养化水体微生物数量与群落变化研究 82-93 引言 82-83 6.1 材料与方法 83-86 6.1.1 试验材料及试验用水 83 6.1.2 试验设计 83-84 6.1.3 分析方法 84-86 6.1.3.1 水质分析方法 84 6.1.3.2 微生物数

11、量测定方法 84-85 6.1.3.3 微生物DNA提取方法: 85 6.1.3.4 微生物DNA扩增方法PCR扩增 85-86 6.1.4 数据统计与分析 86 6.2 结果与讨论 86-91 6.2.1 不同多年生牧草对水体的净化效果 86-89 6.2.1.1 水体中总氮、总磷、COD变化 86-88 6.2.1.2 水体中氨态氮、硝态氮、亚硝态氮的变化 88-89 6.2.2 牧草处理下水体中微生物数量变化 89-91 6.3 结论 91-93 第七章 综合讨论与结论 93-96 7.1 本论文的主要结论 93-94 7.2 本文的创新之处 94-95 7.3 存在问题及研究展望 95

12、-96 参考文献 96-111 5.1.4.4 酶活测定 65-66 5.1.5 数据分析与处理 66 5.2 结果与讨论 66-80 5.2.1 各牧草在水体中的生长状况 67-68 5.2.2 牧草处理下水体污染物的去除 68-74 5.2.2.1 总氮、氨氮、硝态氮的变化 68-69 5.2.2.2 亚硝态氮变化 69-71 5.2.2.3 总磷变化 71-72 5.2.2.4 COD的变化 72-74 5.2.3 牧草处理下水体中微生物酶活性变化 74-77 5.2.3.1 碱性磷酸酶活性变化 74-75 5.2.3.2 脲酶活性变化 75-76 5.2.3.3 蔗糖酶活性变化 76-

13、77 5.2.4 牧草处理下水体中氮磷去除率与微生物酶活性的关系 77-80 5.2.4.1 水体氮去除与与微生物酶活性的关系 77-79 5.2.4.2 水体磷去除与与微生物酶活性的关系 79-80 5.3 结论 80-82 第六章 多年生牧草处理下富营养化水体微生物数量与群落变化研究 82-93 引言 82-83 6.1 材料与方法 83-86 6.1.1 试验材料及试验用水 83 6.1.2 试验设计 83-84 6.1.3 分析方法 84-86 6.1.3.1 水质分析方法 84 6.1.3.2 微生物数量测定方法 84-85 6.1.3.3 微生物DNA提取方法: 85 6.1.3.

14、4 微生物DNA扩增方法PCR扩增 85-86 6.1.4 数据统计与分析 86 6.2 结果与讨论 86-91 6.2.1 不同多年生牧草对水体的净化效果 86-89 6.2.1.1 水体中总氮、总磷、COD变化 86-88 6.2.1.2 水体中氨态氮、硝态氮、亚硝态氮的变化 88-89 6.2.2 牧草处理下水体中微生物数量变化 89-91 6.3 结论 91-93 第七章 综合讨论与结论 93-96 7.1 本论文的主要结论 93-94 7.2 本文的创新之处 94-95 7.3 存在问题及研究展望 95-96 参考文献 96-111 5.1.4.4 酶活测定 65-66 5.1.5

15、数据分析与处理 66 5.2 结果与讨论 66-80 5.2.1 各牧草在水体中的生长状况 67-68 5.2.2 牧草处理下水体污染物的去除 68-74 5.2.2.1 总氮、氨氮、硝态氮的变化 68-69 5.2.2.2 亚硝态氮变化 69-71 5.2.2.3 总磷变化 71-72 5.2.2.4 COD的变化 72-74 5.2.3 牧草处理下水体中微生物酶活性变化 74-77 5.2.3.1 碱性磷酸酶活性变化 74-75 5.2.3.2 脲酶活性变化 75-76 5.2.3.3 蔗糖酶活性变化 76-77 5.2.4 牧草处理下水体中氮磷去除率与微生物酶活性的关系 77-80 5.

16、2.4.1 水体氮去除与与微生物酶活性的关系 77-79 5.2.4.2 水体磷去除与与微生物酶活性的关系 79-80 5.3 结论 80-82 第六章 多年生牧草处理下富营养化水体微生物数量与群落变化研究 82-93 引言 82-83 6.1 材料与方法 83-86 6.1.1 试验材料及试验用水 83 6.1.2 试验设计 83-84 6.1.3 分析方法 84-86 6.1.3.1 水质分析方法 84 6.1.3.2 微生物数量测定方法 84-85 6.1.3.3 微生物DNA提取方法: 85 6.1.3.4 微生物DNA扩增方法PCR扩增 85-86 6.1.4 数据统计与分析 86

17、6.2 结果与讨论 86-91 6.2.1 不同多年生牧草对水体的净化效果 86-89 6.2.1.1 水体中总氮、总磷、COD变化 86-88 6.2.1.2 水体中氨态氮、硝态氮、亚硝态氮的变化 88-89 6.2.2 牧草处理下水体中微生物数量变化 89-91 6.3 结论 91-93 第七章 综合讨论与结论 93-96 7.1 本论文的主要结论 93-94 7.2 本文的创新之处 94-95 7.3 存在问题及研究展望 95-96 参考文献 96-111 5.1.4.4 酶活测定 65-66 5.1.5 数据分析与处理 66 5.2 结果与讨论 66-80 5.2.1 各牧草在水体中的

18、生长状况 67-68 5.2.2 牧草处理下水体污染物的去除 68-74 5.2.2.1 总氮、氨氮、硝态氮的变化 68-69 5.2.2.2 亚硝态氮变化 69-71 5.2.2.3 总磷变化 71-72 5.2.2.4 COD的变化 72-74 5.2.3 牧草处理下水体中微生物酶活性变化 74-77 5.2.3.1 碱性磷酸酶活性变化 74-75 5.2.3.2 脲酶活性变化 75-76 5.2.3.3 蔗糖酶活性变化 76-77 5.2.4 牧草处理下水体中氮磷去除率与微生物酶活性的关系 77-80 5.2.4.1 水体氮去除与与微生物酶活性的关系 77-79 5.2.4.2 水体磷去

19、除与与微生物酶活性的关系 79-80 5.3 结论 80-82 第六章 多年生牧草处理下富营养化水体微生物数量与群落变化研究 82-93 引言 82-83 6.1 材料与方法 83-86 6.1.1 试验材料及试验用水 83 6.1.2 试验设计 83-84 6.1.3 分析方法 84-86 6.1.3.1 水质分析方法 84 6.1.3.2 微生物数量测定方法 84-85 6.1.3.3 微生物DNA提取方法: 85 6.1.3.4 微生物DNA扩增方法PCR扩增 85-86 6.1.4 数据统计与分析 86 6.2 结果与讨论 86-91 6.2.1 不同多年生牧草对水体的净化效果 86-

20、89 6.2.1.1 水体中总氮、总磷、COD变化 86-88 6.2.1.2 水体中氨态氮、硝态氮、亚硝态氮的变化 88-89 6.2.2 牧草处理下水体中微生物数量变化 89-91 6.3 结论 91-93 第七章 综合讨论与结论 93-96 7.1 本论文的主要结论 93-94 7.2 本文的创新之处 94-95 7.3 存在问题及研究展望 95-96 参考文献 96-111 5.1.4.4 酶活测定 65-66 5.1.5 数据分析与处理 66 5.2 结果与讨论 66-80 5.2.1 各牧草在水体中的生长状况 67-68 5.2.2 牧草处理下水体污染物的去除 68-74 5.2.2.1 总氮、氨氮、硝态氮的变化 68-69 5.2.2.2 亚硝态氮变化 69-71 5.2.2.3 总磷变化 71-72 5.2.2.4 COD的变