薏米人工湿地基质中Cr形态分布特征及微生物量的研究

摘要

本研究以模拟薏米人工湿地为背景，分析测定人工湿地系统基质的常规理化性质（含水率、pH和有机质）、人工湿地基质中不同层各形态的分布情况，以及铬对基质中微生物生物量的影响和酶活性的影响。研究结果如下:
　　 1、在WCA、HCA两种处理条件下，基质理化性质表现出了一定的规律性，薏米体系含水率普遍大于无植物体系体系，上层＜中层＜下层。植物体系pH变化趋势为上层＜中层＜下层，无植物体系上中下差异不显著。以生活污水灌溉的基质pH小于营养液灌溉的基质pH，两种营养源处理的基质前期pH均大于大于后期。低浓度(0、20 mg/L)Cr6+处理的pH大于高浓度(40 mg/L)处理，后期差距减小，在整个试验期内，无植物低浓度Cr6+处理时pH大于高浓度处理。植物体系上层有机质含量大于中层和下层。无植物体系中，有机质含量大小依次为:上层＞中层＞下层，薏米体系前期略大于无植物;后期差距加大，薏米体系污水前期远大于营养液体系，后期差距减小，无植物体系后期差距逐渐减小。
　　 2、三种微生物（细菌、真菌、放线菌）在无Cr6+胁迫的环境中，随着时间含量呈稳步增加的趋势，20 mg/L重金属铬胁迫的环境下，增加的趋势降低，少量负增长。40 mg/L重金属铬胁迫微生物受到更大的胁迫作用，呈显著性负相关。在植物体系中基质脲酶活性明显高于无植物体系，在受到重金属胁迫的条件下，脲酶活性随着Cr6+浓度的增加而降低，无植物系统的脲酶活性变化趋势与薏米系统相类似，但薏米体系的脲酶活性受抑制程度显著小于无植物体系。
　　 3、在植物上层，铬的有效态大于中下层，根际的环境利于其他形态转换为有效态，有助于植物对铬的吸收，降低水体中铬的毒性。不同的时间，铬的各形态中可交换态(F1)、残渣态(F5)占主要部分，持续的添加Cr6+使有效态铬维持在一个较高的水平，高浓度的体系已经处于一个不健康的运行环境下，不利于人工湿地的可持续运行效果。无植物体系变化趋势无显著趋势。

目录

声明

摘要

缩写及符号说明

1．前言

1．1．重金属铬污染及其环境行为

1．1．1．铬污染现状及对人体的危害

1．1．2．铬的环境行为

1．2．人工湿地及其修复机理

1．3．重金属的污染评价

1．3．1．土壤重金属元素临界值作为评价标准

1．3．2．以重金属生物有效态含量的毒性临界值

1．3．3．以相关酶活性表示毒性临界值

1．3．4．以微生物的量作为评价标准

1．4．课题研究意义与目的

1．5．技术路线图

2．材料与方法

2．1．人工湿地植物

2．2．人工湿地构建

2．3．样品的采集

2．4．实验测定的方法

2．4．1．含水率

2．4．2．有机质含量

2．4．3．基质pH

2．4．4．基质脲酶

2．4．5．基质铬形态

2．4．6．基质微生物量

2．4．7．基质DNA提取及电泳观察

2．5．数据统计与处理

3．结果与分析

3．1．薏米人工湿地基质理化性质

3．1．1．基质含水率

3．1．2．基质有机质

3．1．3．基质pH

3．2．薏米人工湿地基质中微生物生物量和脲酶活性

3．2．1．薏米人工湿地基质中微生物生物量

3．2．2．基质细菌16s DNA电泳观察

3．2．3．薏米人工湿地基质中脲酶活性

3．3．薏米人工湿地基质中铬形态的分布规律

3．3．1．上层基质铬形态分布规律

3．3．2．中层基质铬形态分布规律

3．3．3．下层基质铬形态分布规律

3．4．薏米人工湿地基质中微生物生物量和脲酶活性与生物有效态铬的相关性

3．4．1．薏米人工湿地基质中细菌数量与铬生物有效性的相关性

3．4．2．薏米人工湿地基质中真菌数量与铬生物有效性的相关性

3．4．3．薏米人工湿地基质中放线茵数量与铬生物有效性的相关性

3．4．4．薏米人工湿地基质中脲酶与铬生物有效性的相关性

3．5．基质理化性质与微生物的相关性

3．5．1．基质理化性质与细菌的相关性

3．5．2．基质理化性质与真菌的相关性

3．5．3．基质理化性质与放线菌的相关性

3．6．铬污染环境风险评价

4．讨论与结论

4．1．讨论

4．1．1．薏米人工湿地基质中微生物生物量和脲酶活性

4．1．2．薏米人工湿地基质中铬形态的分布特征

4．1．3．薏米人工湿地基质中理化性质对微生物生物量和脲酶活性的影响

4．1．4．薏米人工湿地基质中铬形态分布对微生物生物量和脲酶活性的影响

4．1．5．Cr污染环境风险评价

4．2．结论

4．3．创新与展望

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间科研、学术活动、论文发表