健康的水体是城市发展的基本保障。为了缓解我国目前严重城市水污染现状,许多城市结合自身的特点,开展了相应的黑臭河道治理工程,其中,人工曝气因其特有的优势成为一项重要的修复措施。随着相应治理工程的实施,氮去除难以达标问题逐渐凸显出来。在外源污染输入得到有效的控制后,城市黑臭河道底泥中内源氮成为氮污染的主要来源。近年来一些研究者以及本课题组的相关研究发现水体中“致黑”物质（硫化铁）、“致臭”（挥发性硫化物）物质与内源氮关系密切,它们会直接或间接地影响到黑臭河道氮循环过程。本研究依托国家自然科学基金课题《城市黑臭河道泥水界面硝化-反硝化对曝气扰动的响应机制》（41101471）,在课题组以往已有相关研究基础上,初步探讨曝气扰动下内源氮与硫、铁之问的相互作用,并揭示相关底泥微生物对曝气调控的响应机制,为实现强化底泥内源脱氮提供崭新视角,并对城市黑臭河道治理具有重要理论和现实意义。研究结果表明：（1）曝气扰动有助于上覆水中NH₄⁺-N和TN的去除。上覆水中NH₄⁺-N和TN初始浓度分别为6.00～6.74 mg·L-1和18.27～19.41 mg·L-1,曝气稳定后各工况组上覆水中NH₄⁺-N削减率均达到90%以上,最高可达94.0±5.0%；上覆水中TN削减率最高为73.0±4.8%；同时曝气扰动有助于泥水界面NH₄⁺-N和TN的去除,泥水界面NH₄⁺-N和TN的削减率最高分别达37.3%±7.7%和29.1±2.5%。（2）曝气扰动下泥水界面NH₄⁺-N和TN均由底泥向上覆水释放；曝气扰动下泥水界面硝化率和反硝化率均大于静置组,硝化率和反硝化率最高分别为37.3±1.6%和28.4±3.2%。（3）曝气扰动有利于泥水界面还原态硫向SO42-转化。底泥中AVS去除率最高为66.7±2.2%,泥水界面S2-去除率为34.7±3.3%。由不同曝气调控下氮、硫主要形态动态相关性分析可知：不同曝气调控下硫化物氧化耦合硝酸盐还原作用较小,还原态硫主要通过在曝气充氧条件下被氧化为硫代硫酸盐或者单质硫,接着再被氧化为SO42-。（4）曝气扰动有利于泥水界面Fe2+向Fe3+转化,曝气工况组上覆水中Fe2+去除率在48.30%～60.6%之间,曝气对泥水界面Fe2+去除率最高可达50%以上。由不同曝气调控下氮、铁主要形态动态相关性分析可初步推测：曝气扰动下泥水界面不存在Fe2+氧化耦合N03--N被还原为NH₄⁺-N过程,但不排除可能存在耦合N03--N还原为NO2--N过程。（5）高通量宏基因组测序结果表明：城市黑臭河道底泥在曝气扰动初始和稳定时均以变形菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为优势菌群,其中,变形菌门主要以6-变形菌纲为主。同时检测到6个菌属的硝化细菌、18个菌属的反硝化细菌、1个菌属的厌氧氨氧化细菌、4-5个菌属的硫氧化菌、3个菌属的硫酸盐还原菌以及26个菌属的铁还原菌,但未检测到目前已被鉴定和分离出的介导硫自养反硝化和铁自养反硝化过程的细菌,初步推测黑臭水体在曝气前后不存在硫自养反硝化和铁自养反硝化过程。（6）曝气扰动下各工况表层底泥中细菌群落结构均受到不同程度的变化,其中变形菌门和厚壁菌门含量增多,绿弯菌门减少,同时硝化细菌、反硝化细菌以及硫氧化菌增多,但硫酸盐还原菌的生长受到抑制。（7）通过环境因子与细菌优势菌群之间PCA分析可知：上覆水中DO、NH₄⁺-N和Fe2+以及底泥Fe2+是城市黑臭河道表层底泥中细菌优势菌群的显著影响因子。