CaO2控制沉积物-水界面内源氮磷释放的微生物群落响应机制研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:henry_lin08
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过氧化钙(CaO2)可以为微生物提供氧气,也可以利用其氧化性直接去除水中的污染物。目前研究较多的是投加CaO2后水体中污染物的去除机理与修复效果,而对于微生物的代谢活性及群落结构的变化研究较少。本研究以CaO2粉末为氧源,制备出具有碱度调节能力的CaO2基缓释氧剂。在分析了CaO2粉末和CaO2基缓释氧剂释氧特性的基础上,分别考察了两者对上覆水理化性质和酶活性的影响,并采用高通量测序技术和BIOLOG方法揭示微生物群落结构和活性的变化。本研究主要结果包括:(1)在密闭的反应器中,CaO2粉末的初始浓度与DO浓度不具有线性关系。当CaO2基缓释氧剂的加药量为225 g/m2,CaO2:硫酸铁为5:3时,在实验末期上覆水中DO高于4 mg/L,且pH维持在9左右,适合用于后续实验。(2)反应器中CaO2粉末的加药量分别为0 g/m2、15 g/m2、50 g/m2、80 g/m2,上覆水中的DO和pH随着CaO2浓度增加而升高。当CaO2的加药量大于50 g/m2时,对沉积物N、P元素的释放有明显的抑制作用。实验初期,较高的加药量会抑制酶活性。实验中后期,除了碱性磷酸酶外,CaO2的加药量为50 g/m2时酶活性最高。投加过氧化钙后,碳源平均颜色变化率(AWCD)显著高于对照组,主成分分析表明微生物群落碳源利用模式随时间和加药量的变化发生了改变。由高通量测序分析可知,沉积物细菌丰度随加药量的增加而减小。冗余分析(RDA)表明,DO、pH与细菌群落变化显著相关,而水质指标对细菌群落的影响较小。(3)在反应器中投加了CaO2基缓释氧剂后,上覆水中的DO在三周内保持在1 mg/L以上,pH上升的最大值为9.28。上覆水中的TN、NH4+-N、TP、PO43--P浓度均低于对照组,NO3--N浓度是对照组的30.8倍。酶活性显著提高,脱氢酶、碱性磷酸酶活性分别比对照组提高了50.48%、42.77%。脲酶、蔗糖酶活性在实验后期呈减小趋势,两者始终高于对照组。投加CaO2基缓释氧剂后,AWCD值在每个育温时间下均有明显提高。微生物对羧酸类、多聚物、糖类、芳香类、氨基酸类、多胺类碳源的利用率提高了46.43%、21.01%、44.63%、31.55%、23.96%和18.88%。由高通量测序分析可知,投加CaO2基缓释氧剂后,OTU数呈升高趋势。冗余分析显示,DO、pH与酶活性呈正相关,上覆水的理化性质、酶活性与细菌群落变化显著关联。
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