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本论文采用柱前两次冷阱富集和GC-NPD等分析手段,结合野外实验和室内实验,对太湖表层沉积物中磷化氢和代表性微生物的时空变化进行了调查,对湖泊环境和水稻田FACE条件下磷化氢的环境行为进行了研究,此外还研究了厌氧颗粒污泥微生物学特性和磷化氢的关系,并且在厌氧过程磷化氢的释放除磷的基础上,进行了厌氧结晶法除磷的研究,主要结果如下:
1.分析了太湖表层沉积物中的代表性微生物(好氧细菌、放线菌、磷细菌、厌氧细菌)和磷化氢的时空分布。磷化氢与微生物的相关性分析表明磷化氢与无机磷细菌显著正相关,与厌氧细菌的相关程度次之,与有机磷细菌则无明显的相关性。
2.分析了太湖水—气界面磷化氢释放通量的季节变化和日变化。结果表明,太湖站PH3的释放通量日变化趋势呈双峰值,极大值出现在5:00-8:00,极小值出现在11:00-17:00。不同点位水—气界面磷化氢释放通量在0.04±0.01~3.32±0.13ng/(m2.h)之间,夏季PH3释放通量要高于冬季,平均释放通量为1.34±0.20(ng/(m2.h),若以此为基础,估算出太湖梅梁湾湖区(120km2)向大气中排放PH3年平均量为1.41±0.21kg/y。
3.FACE条件下磷化氢释放的生长期研究表明:CO2浓度的提高促进了水稻田中磷化氢的释放;在土壤不同氮素水平研究表明,常氮条件也促进水稻田磷化氢的释放。在土壤不同碳素水平研究表明,三种不同碳素水平下磷化氢的释放量无显著性差异。
4.FACE平台下水稻田磷化氢释放的日变化研究表明:夏季FACE处理的水稻田中,在不同碳素和氮素条件下,磷化氢释放量日变化规律相似,都是早晨和夜晚较高,白天磷化氢的浓度较低。
5.研究不同磷源对厌氧颗粒污泥微生物学特性的影响。结果表明,磷酸二氢钾为磷源对产甲烷活性和辅酶F420活性的影响不显著;次磷酸盐后降低产甲烷活性和辅酶F420的活性;加入卵磷脂后,厌氧污泥的比产甲烷活性明显增强,但辅酶F420的活性下降。在加入磷酸盐和次磷酸盐后,胞外聚合物的量减少,而加入卵磷脂后,ECP的量与空白没有显著差异。
6.对厌氧条件下生成磷酸铵镁结晶的影响因素研究表明,厌氧结晶法除磷的最佳条件为Mg2+:PO43-:NH4+的物质量的比为1:1:1.2,pH为8.97,温度对磷酸铵镁结晶法除磷的影响不大。在此条件下对江心洲和锁金村城市生活污水的去除率分别为95%、91.4%,处理效果较好。