河道底泥的化学-生物生态协同修复机理研究

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1、河道底泥的化学-生物生态协同修复机理研究MechanismofChemical,BiologicalandEcologicalCollaborativeRemediationtoRiverSediment学科专业：环境工程作者姓名：汤茵琪指导教师：孙井梅教授天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月摘要在城市的快速发展和工业化进程中，河道污染严重，底泥中污染物长期累积，对上覆水的水

3、质的影响持久，所以底泥污染的治理十分必要。由于单一修复技术存在局限性，联合修复能实现优势互补和技术综合，成为底泥修复领域的研究热点。所以，本课题采用化学-生物生态协同修复技术进行河道底泥的修复研究。在优化硝酸钙投量的实验中，硝酸钙投量为0.15g/L时，菌剂和硝酸钙联合修复对底泥的氮素和有机物的效果较优，对底泥全氮的去除率为16.5%，总可转化态氮从0.097mg/g升高到0.109mg/g，而且脲酶活性增强，说明底泥中更多的氮具有被降解的潜能。底泥中的有机物部分被直接降解去除，部分由大分子物质转化为小分子物质，多酚氧化酶活性下降，说明

4、底泥中的难降解芳香族化合物浓度下降。底泥的生物多样性在后期最高，主要功能菌参与氮循环和有机物的降解，尤其是难降解有机物的去除，说明底泥的微生态环境得到良好的改善。在优化促生剂投量的实验中，促生剂投量为0.1g/L时，菌剂和促生剂联合修复的效果较优，对底泥全氮有14.7%的去除率，而且总可转化态氮由0.097mg/g升高到0.166mg/g，脲酶活性增强，说明底泥中有更多的氮将会被降解利用。菌剂和促生剂协同修复对底泥有机物的降解无明显作用，但能提高上覆水有机物的降解速率。底泥的生物多样性在后期最高，微生态环境良好，自净能力得到提高。菌剂、

5、硝酸钙和促生剂三者协同修复时，三者同时投加对上覆水和底泥的修复效果最优，经过70天的处理后，底泥全氮含量由初始状态的1.52mg/g下降到0.97mg/g；底泥TOC从初始状态0.430%下降到120天时的0.251%。脲酶和蛋白酶活性下降幅度最大，说明经过协同修复，底泥中可利用的氮素大部分得到降解，在反应初期内还能增强底泥的多酚氧化酶活性。三者协同修复能改善底泥微生态环境，促进生物多样性的提高，而且有持久的效果。菌剂、硝酸钙和植物协同修复、菌剂、促生剂和植物协同修复均能在前期将上覆水中的氮素并沉淀固定在底泥中，后期底泥全氮含量下降，能

6、提高底泥ORP，改善底泥环境，还能促进磷元素固定在底泥中，而且菌剂、促生和植物协同修复还能提高对底泥有机质的去除。植物能引导底泥微生物群落演替的方向，与植物协同生长的细菌的相对丰度在后期会升高。而且，协同修复能提高植物体内总氮、可溶性糖类、可溶性蛋白质、叶绿素等物质的累积。关键词：底泥治理，协同修复，硝酸钙，好氧反硝化菌，促生剂，轮叶黑藻IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmoderncityandindustrialization,riverpollutionhasbecomeoneofthemosts

7、eriousenvironmentalproblemsinChina.Sediment,particularlyatthebottomoflargerivers,actsasasinkforawidevarietyofanthropogeniccontaminants,whichhasnagetiveimpactsonoverlyingwater.Toovercomelimitationsassociatedwiththeuseofsinglemethod,combinationsofdifferentmethodshavebeenin

8、troducedtoenhanceremovalofcontaminantsinsediment.Inthisstudy,chemical,biologicalandecologicalcollaborat