【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及资源与环境，具体涉及一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法。
技术介绍
1、随着我国城市化的进程加快，城市道路、停车场和建筑屋顶等不透水下垫面的比例大幅增加。氮磷营养物、有机物和重金属等易在干期积累在不透水下垫面上，并在降雨期间经地表径流冲刷，造成严重的城市面源污染。我国城市降雨径流的氮素污染问题突出，有些地区的降雨径流中氨氮、总氮含量甚至超过了《地表水环境质量标准》(gb 3838-2002)中的v类水体标准限值(2.0mg/l)。过量氮负荷可诱导城市水体发生黑臭现象，同时也是下游河流、湖泊富营养化和近岸海域赤潮频发的主要原因，严重破坏了生态系统平衡，威胁着群众的饮水安全。因此，控制城市降雨径流中氮素污染成为目前十分紧迫的问题，也是我国城市水环境治理和水安全保障的重点。
2、传统的降雨径流污染处理方法是利用市政管网收集，由污水处理厂集中处理污染物浓度较高的初期径流。这种集中化的末端处理方式面临成本高、处理能力有限、缺乏雨水资源化等问题。
3、近年来，我国大力推进海绵城市建设以解决城市面源污染、内涝等城市水环境问题。生物滞留系统，又称生态海绵体，作为一种重要的低影响开发设施，在降雨径流管理方面有显著成效，可有效削减径流量、减轻径流污染，兼具生态和景观价值。生物滞留系统不仅能削减径流量、减轻径流污染，实现雨水资源化，同时还具有占地少、成本低、景观效果好等优势。现有研究已经证实，生物滞留系统对降雨径流中的悬浮颗粒物、重金属、病原菌等大部分污染物有良好的去除效果。然而，生物滞留系统对氮
4、然而，现有研究主要集中在生物滞留系统的植物选择、基质配比、结构设计以及外部气象条件等影响因素对脱氮的影响，关于生物滞留系统微生物的研究则不够深入。在生物滞留系统的氮去除过程中，土壤吸附和植物吸收都是临时性的，氮素可能会通过解吸和凋落作用重新进入系统，而由参与氮循环的微生物群体主导的反硝化作用则是生物滞留系统永久脱氮的主要途径。因此，微生物作为生物滞留系统中氮去除过程的主导者，理应获得更多的关注。微生物在生物滞留系统氮去除中起到重要作用，掌握微生物种群与氮转化功能的特征，及其在环境中的动态变化，将有助于揭示生物滞留系统氮去除机理，并为评估和提高系统氮去除功能提供科学依据。
5、虽然已有大量工作调查了生物滞留系统的脱氮因素对氮去除效果和微生物特征的影响，但是，微生物作为生物滞留系统脱氮因素与氮去除效果之间的重要关联媒介，现有研究缺乏对于生物滞留系统的氮去除效率是如何通过微生物途径响应脱氮因素变化的深入探讨，缺乏对于微生物调控生物滞留系统脱氮的机理挖掘。
6、因此，有必要研发一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法,实现通过检测微生物特征来预测生物滞留系统的氮去除效能。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，包括如下步骤：
4、s1、搭建生物滞留系统，根据当地的降雨频率、降雨强度和降雨径流水质特征配制模拟径流进行预实验，先后利用自来水和所述模拟径流驯化所述生物滞留系统直至氮淋出达到稳定；
5、s2、在所述生物滞留系统中进行正式实验，以所述模拟径流先后开展至少三种进水污染物浓度的模拟降雨实验及对照实验，每种浓度水平下进行5～6次模拟降雨实验，收集进、出水样进行水质检测，计算污染去除率；
6、s3、在所述正式实验的开始和结束阶段，采集所述生物滞留系统的基质样品，检测所述基质样品的理化性质；
7、s4、提取所述基质样品中微生物的dna，针对微生物16s rrna基因进行高通量测序，对所述微生物进行宏基因组测序分析，得到所述生物滞留系统的微生物特征；
8、s5、通过相关分析、和回归分析建立生物滞留系统的微生物特征与氮去除率之间的联系，得到多元线性回归模型，利用所述多元线性回归模型实现通过检测微生物特征以预测生物滞留系统的氮去除效能。
9、进一步地，所述宏基因组测序分析包括对所述微生物的氮相关基因丰度差异的分析。
10、进一步地，所述基质样品的理化性质检测指标包括：含水率、ph值、盐度、nh4+-n、no3--n、tn、toc和c/n。
11、进一步地，所述污染物去除率的的计算公式为：
12、
13、其中，removal rate(％)为所述生物滞留系统在某场降雨事件中对某种污染物的去除率；emci(mg l-1)为某种污染物的平均入流浓度；emce(mg l-1)为某种污染物的平均出流浓度。
14、进一步地，所述生物滞留系统的主体为有机玻璃柱，所述生物滞留系统从下到上依次为砾石层、砂层、土壤基质层和植物层，所述土壤基质层包括质量分数为50％～80％的本地赤红壤、10％～40％的水洗砂和10％～20％的营养土，所述生物滞留系统可根据所述植物层种植的植物的不同种类、所述土壤基质层的不同配比设置有多组。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、本专利技术通过对生物滞留系统中微生物16srrna基因进行高通量测序，解析不同植物种类、土壤基质配比、污染负荷下生物滞留系统中微生物群落的组成和结构，研究不同植物种类、土壤基质配比、污染负荷对微生物群落、氮功能基因丰度的影响；
17、通过相关分析、回归分析等方法建立生物滞留系统的微生物特征与氮去除率之间的联系，从而实现通过检测微生物特征以预测生物滞留系统的氮去除效能；
18、通过探究典型脱氮因素对生物滞留系统氮去除效能的影响，筛选出适用于未来生物滞留系统建设或运行的植物种类、土壤基质配比、污染负荷，对生物滞留系统的推广提供有效、深入、科学的参考和指导。
19、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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1.一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述宏基因组测序分析包括对所述微生物的氮相关基因丰度差异的分析。
3.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述基质样品的理化性质检测指标包括：含水率、pH值、盐度、NH4+-N、NO3--N、TN、TOC和C/N。
4.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述污染物去除率的的计算公式为：
5.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述生物滞留系统的主体为有机玻璃柱，所述生物滞留系统从下到上依次为砾石层、砂层、土壤基质层和植物层，所述土壤基质层包括质量分数为50％～80％的本地赤红壤、10％～40％的水洗砂和10％～20％的营养土，所述生物滞留系统可根据所述植物层种植的植物的不同种类、所述土壤基质层的不同配比设置有多组。
【技术特征摘要】
1.一种基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述宏基因组测序分析包括对所述微生物的氮相关基因丰度差异的分析。
3.如权利要求1所述的基于宏基因组技术的生态海绵体氮去除效能诊断方法，其特征在于，所述基质样品的理化性质检测指标包括：含水率、ph值、盐度、nh4+-n、no3--n、tn、toc和c/n。
4.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：范文博，韩瑞天，张煜，夏晨曦，胡锦程，余珂，秦华鹏，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：
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