文档介绍：生态环境学报 2011, 20(11): 1713-1719
Ecology and Environmental Sciences

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曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究
1,2 2 2 2 2

1*
1. 暨南大学,广东广州 510632;2. 环境保护部华南环境科学研究所,广东广州 510655
摘要:通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,
探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明:曝气复氧对底泥
中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引
起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的
改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生
大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以 NH4+-N 和 NO3--N 的形式进入试验体系,并在特定
的氧化还原电位(临界值-200 mV)和 pH(临界值 )条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合
态氮(CF-N)、铁锰氧化态氮(IMOF-N)及有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环
过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ(DO)< mg·L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的 %,
主要为氨氮,最大释放速率达到 mg·m-2·d-1,释放的质量浓度可达到 mg·L-1;好氧条件下(DO 饱和),底泥向水体
输出氮总量为底泥可转化态氮的 %;好氧-缺氧条件下为 %,主要以 N2 的形式释出系统。
关键词:曝气复氧;底泥;氮循环;微生物群落结构;形态转化;作用机制
中图分类号:X142; X522; X172
文献标志码:A
文章编号:1674-5906(2011)11-1713-07
沉积物是河流和湖泊生态系统的重要组成部
分,是湖泊氮、磷的重要蓄积库和释放源,它可以
不断地从水中接纳沉积下来的无机颗粒物和有机
生物残体,同时通过间隙水和上覆水与上层水体进
行营养盐交换,从而影响水体的营养状态,是水域
营养盐循环的重要环节[1-2]。近年来,国内外关于环
境因子对底泥氮磷释放影响研究较多[3-7],如 pH、
溶解氧(DO)、有机质、微生物菌群、物理化学因素
等,并研究开发了各种底泥污染控制技术,如曝气
增氧、投加生物制剂等等[8-9]。但大多研究对各种因
素造成上覆水体中氮磷污染物变化的现象关注较
多,对环境因子影响底泥氮磷污染物释放和循环、
转化的系统作用机制研究,尤其是对微生物代谢活
动、环境因子变化等因素对底泥污染物循环、转化
和输出的联合作用过程与规律研究较少。
为探索曝气复氧对河道底泥氮污染物释放抑
制的生物、化学作用过程与机理,本实验对不同曝
气复氧条件下底泥氮污染物释放和转化过