人工湿地中脱氢酶活性及其与污染物去除之间的相关性研究.pdf

人工湿地中脱氢酶活性及其与污染物 去除之间的相关性研究 ＊ 靖玉明 张 建 张成禄 邵文生 高宝玉 山东大学环境科学与工程学院, 山东 济南 250100 摘要 研究潜流人工湿地系统中, 基质脱氢酶活性随季节性温度波动的变化规律, 探讨基质脱氢酶活性与污染物去除 效果的相关性。 研究结果表明, 人工湿地中基质脱氢酶活性存在着季节性差异, 与水温存在着一定的正相关关系, 基 质脱氢酶活性在 6月份达到最高值3. 43 μ L dg , 在 13 月达到最低值0. 78μ L dg。 系统中的基质脱氢酶活性与 COD 去除负荷存在线性相关关系, 与氨氮去除负荷存在指数相关关系。 湿地植物类型对基质脱氢酶活性有一定的影 响, 香蒲湿地中的基质脱氢酶活性高于芦苇湿地 。 关键词 人工湿地 脱氢酶 污染物去除 ＊国家自然科学基金项目 50508019 ; 国家“十一五”科技支撑计划 项目 2006BAC10B03 0 引言 人工湿地系统中污染物是通过植物 、 基质和微生 物等的协同作用去除的 。微生物代谢和基质酶在人 工湿地污染物去除过程中发挥着重要的作用 。目前, 国内有关学者对湿地中脲酶、磷酸酶和蛋白酶等酶活 性的时空分布及其与污水净化效果的关系进行了诸 多研究 [ 1- 3] 。 脱氢酶是一种重要的与土壤有机质转化有关的 酶,能酶促碳水化合物、 有机物等有机质的脱氢反应, 起着氢的中间传递体的作用 [ 4] ,被认为是土壤微生物 活性的一个有效指标 [ 5] 。因此,人工湿地中脱氢酶活 性的变化必然在很大程度上影响着系统对污染物的 去除效果 。 本文研究人工湿地中基质脱氢酶活性随季节性 温度波动的变化规律 ,探讨脱氢酶活性与污染物去除 效果的相关性, 并分析植物类型对脱氢酶活性的影 响,为进一步解析人工湿地系统中污染物的微生物净 化机理奠定基础 。 1 材料与方法 1. 1 试验装置 潜流人工湿地中试系统, 如图 1 所示 。系统的尺 寸 长 宽 高 为15 m 1. 5 m 0. 7 m , 填料层高 0. 5 m ,填充粒径 2 ～ 4 cm的废砖块 ,床体内分别栽种 芦苇和香蒲。系统进水为山东省某纳污河道内的污 染河水 ,水力负荷为0. 15 m 3 m2d ,系统从 2004 年 5 月开始运行, 至 2007 年 5月已稳定运行约 3 年。 图 1 潜流人工湿地中试系统工艺图 1. 2 水质及分析方法 人工湿地中试系统的进水水质如表 1 所示。其 中,CODCr的测定采用标准重铬酸钾滴定法 ,氨氮的测 定采用纳氏试剂比色法 [ 6] 。 在系统稳定运行 2 年后, 在潜流湿地前端、中部 和末端分别选择位点 , 在填料层5 cm深处取基质样, 然后把这些样品充分混合 ,进行基质脱氢酶活性的测 定。脱氢酶活性测定采用 TTC 方法 [ 7] 。 表 1 潜流人工湿地中试系统进水水质 温度 ℃pH 平均 CODCr mgL - 1 平均氨氮 mgL- 1 0～ 257. 0～ 8 . 230. 119. 3 2 结果与分析 2. 1 基质脱氢酶活性的季节变化规律 酶活性的强弱表征微生物活性的强弱,微生物活 性的强弱则直接影响着湿地系统中微生物降解污染物 质的能力,因此 ,基质酶活性的大小在一定程度上影响 着湿地系统对污染物质的去除效果 。系统稳定运行的 第2年 ,对湿地系统内植物根区附近基质脱氢酶活性 和温度的季节变化进行测定,结果如图 2所示 。 95 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 图 2 湿地系统中脱氢酶活性季节变化 由图 2 可以看出 ,基质脱氢酶活性存在着季节性 差异 ,受温度影响很大。整体变化趋势 , 基质脱氢酶 活性和水温之间存在着一定的正相关关系 。基质脱 氢酶活性在 6 月份达到最高值3. 43 μ L d g , 由于该 时期温度的升高和植物的生长有利于促进基质微生 物的活动。而在气温较低的 13 月, 基质脱氢酶活 性达到较低值0. 78 μ L d g 。 2. 2 基质脱氢酶活性与污染物去除的相关性分析 对人工湿地系统的进出水浓度进行了连续监测, 并由此计算得到系统的污染物面积去除负荷 ,分析污 染物去除负荷与基质脱氢酶活性的相关关系 ,结果如 图3 、 图 4所示。 图 3 湿地系统中脱氢酶活性与氨氮去除负荷 图 4 人工湿地系统中脱氢酶活性与 CODCr去除负荷 人工湿地系统的氨氮去除负荷随着脱氢酶活性 的增加明显有增大的趋势 ,二者之间基本符合指数相 关关系 。CODCr去除负荷随脱氢酶活性的增加也存在 着增大的趋势, 二者之间基本符合线性相关关系。 因此, 在人工湿地的运行过程中 , 可以把基质脱 氢酶活性作为湿地净化能力和效果的一个重要评价 指标 。 2. 3 植物对基质脱氢酶活性的影响 不同水生植物的根系生长状况有较大的区别 ,由 此,植物类型可能对基质酶活性有一定的影响 。在湿 地植物生长最快的 46 月, 对芦苇 、 香蒲根区附近的 脱氢酶活性进行监测分析, 结果如表 2 所示。可见, 芦苇和香蒲类型湿地基质中的脱氢酶活性存在一定 的差异,香蒲湿地基质的脱氢酶活性较高 。 表 2 不同植物根区基质脱氢酶活性μ L dg 时间芦苇湿地香蒲湿地 4 月0. 720 . 96 5 月2. 633 . 24 6 月2. 713 . 56 3 结论 1 潜流式人工湿地内的基质脱氢酶活性存在着 季节性差异 ,受温度影响较大, 基质脱氢酶活性和水 温之间存在着一定的正相关关系。 2 基质脱氢酶活性与人工湿地系统中 CODCr、 氨氮的去除负荷有明显的正相关关系,可以把基质脱 氢酶活性作为湿地净化能力和效果的一个重要评价 指标 。植物类型对基质脱氢酶活性有影响。 参考文献 [ 1] 吴振斌, 梁威, 邱东茹. 复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水 净化效果. 生态学报, 2002, 22 7 1012-1017 [ 2] 岳春雷, 常杰, 葛滢. 人工湿地基质中土壤酶空间分布及其与水 质净化效果之间的相关性. 科技通报,2004, 20 2 112 -115 [ 3] 梁威, 吴振斌, 周乔红. 复合垂直流构建湿地植物根区磷酸酶及 脲酶活性与污水净化的关系. 植物生理学通讯, 2002, 38 6 545 -548 [ 4] 郭明, 陈红军, 王春蕾. 四种农药对土壤脱氢酶活性的影响. 环 境化学. 2000, 19 6 523 -527 [ 5] Mersi W,Schinner F.An improved and accurate for determining the dehydrogenase activity of soils with iodontrotetrazolium chloride . 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However, towhich much less attention is paid.Taking level -contrasting test of wind and temperature grads observation apparatus at 102 meters high meteorological tower during the process of environmental impact assessment of Liaoning s Hongyanhe Nuclear Power Plant as an example, it is introduced that how to operate apparatus level -contrasting test and how to apply the testing results during the seedtime of grade observation. Keywords level -contrasting test, gradient observation and testing results application STUDY ON THE BENEFITS OF ENERGY CONSERVATION AND EMISSION REDUCTION BASED ONLIFE CYCLE ASSESSMENTMa Mingzhu Zhang Xu 88 Abstract Building insulation is one of important means of building energy conservation, life cycle assessment LCAis used to study the life cycle benefits of energy conservation and emission reduction and cost of building insulation using EPS as thermal insulation material, the results show that the amount of energy conservation is 4 379. 935 MJ m2, the amount of emission reduction of CO2, SO2, NOX, CO , CH4and PM10are 367. 749, 3. 424, 2. 238, 0. 534, 2. 762 and 7. 152 kg m2, the amount of life cycle cost reduction is 294. 48Yuan m2, building insulation has very good benefits of energy conservation and emission reduction and economic benefits. Keywords LCA, building insulation and energy conservation emission reduction THEPROBLEMSOFDONGYANGWASTEWATERTREATMENTPLANTAND COUNTMEASURESYan Bing 90 Abstract This paper discusses the serious problem of the influentwater quality that exceeds the limited standards of Dongyang Wastewater Treatment Plant, and it analyses low wastewater collection rate and industrial wastewater discharged into the urban wastewater collected pipeline withoutmeeting the standards.It proposes the measures such as strictly prohibit industrial wastewater discharged into the urban wastewater collected pipeline without meeting the standards and improve urban wastewater collection pipelines aswell as adding advanced treatment facilities, and provides the advancedwastewater treatment design plan of Dongyang Wastewater Treatment Plant. Keywords wastewater disposal, CAST process and countmeasure PROCESS IMPROVEMENT ON TREATING WASTEWATER OF MEDIUM DENSITY FIBER BOARDZou Changwu Yang Yuncheng Yang Yongzhi 92 Abstract According to the problems coming forth from the processfor treating medium density fiber board wastewater in a plantation timber products group, the processwas improved by substituting air flotationwith coagulation and hydrolysis with ABR. After that, the improved process can treat the wastewater effectively and steadily and the quality of effluent can meet the class A of “ Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. Keywords medium density fiber board wastewater, coagulation and ABR STUDY ON CORRELATION BETWEEN DEHYDROGENASE ACTIVITY AND POLLUTANT REMOVAL IN CONSTRUCTED WETLANDJingYuming Zhang Jian Zhang Chenglu et al 95 Abstract Substrate dehydrogenase activity in constructed wetland and its correlation with pollutant removal were studied.The results indicate that significant differences existed insubstrate dehydrogenase activity seasonally, dehydrogenase activity reachedthe highest value of 3. 43 μ L dgin June and the least value of 0. 78 μ L dgbetween January and March.There were a notable linear correlation between dehydrogenase activity and COD removal loading in wastewater, and an important exponential correlation between dehydrogenase activity and ammonia nitrogen removal loading .Substrate dehydrogenase activity in typha angustifolia constructed wetland was much higher than that in phragmites communis constructed wetland. Keywords constructed wetland, dehydrogenase and pollutant removal Manager China Iron and Steel Association SponsorCentral Research Institute of Building and Construction of MCC Group PublisherIndustrial Construction Magazine Agency EditorThe Editorial Department of Environmental Engineering 33,Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227638 82227678 Chief EditorBai Yun Vice Chief EditorShen Guiqiu Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mailhjgcpublic . yj. cn. net hjgctg 163. com http www. hjgc . com. cn http www. hjgc . net . cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008