碳源自供给潜流人工湿地中反硝化基因与碳氮比的关系
碳源及碳氮比
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响农村生态环境2005,21(2):42—45RuralEco—Environment 碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响傅利剑,郭丹钊,史春龙,黄为一(南京农业大学生命科学学院微生物学系/农业部农业环境微生物工程重点开放实验室,江苏南京210095)摘要:碳源(甘油和柠檬酸钠)及碳氮比对纯培养的异养反硝化菌HP1(Pseudomono.salcaligenes)异养反硝化能力影响的试验表明,碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响,对氧化亚氮还原酶活性有影响.批式培养方式下最适C/N为8,菌株HP1可以利用NO;作为唯一氮源进行反硝化作用,证明HP1至少有2种硝酸还原途径.连续培养方式下温度对菌株HP1异养反硝化作用中间产物的积累有影响,不同C/N时均有NH积累,C/N为3时还有NO;的积累.关键词:异养反硝化微生物;反硝化作用;碳源;C/N中图分类号:X172;Q935文献标识码:A文章编号:1001—5906(2005)02—0042—04 E岱ectofcarbonsourceandC/Nratioonheterotrophicdenitrificationofpureculture. F厶0n,GUODan—zhao,sHlChun—longHUANGWei—yi0DepartmentofMicrobiology,CollegeofLifeSciences,NanjingAgriculturalUni versity/KeyLaboratoryofMicrobiologicalEngineeringofAgriculturalEnvironment,Mini stryofAgriculture,Nanjing210095,China). RuralEco—Environment,20HD5,21(2):42—45Abstract:StrainHP1wasisolatedfromsedimentandidentifiedasPseudomonasa lcaligenes.Atestwascarriedouttode—termineeffectsofcarbonsourceandC/Nratioondenitrificationofpurecultur eResultsshowthatcarbonsourcehadlittleeffectonnitratereductaseactivity,butobviouseffectonnitrousoxidereduc taseactivity,TheoptimalC/Nratiowas8inbatchdenitrificationtests,andwithC/Nratiosbeing<8or>8,theN2Oco ncentrationwaslowerundertheconditionofa—cetyleneinhibitionThestudyshowthatStrainHP1couldgrowwithnitrateasits solenitrogensource.ItWasconfirmedthatnitratewaspartlyconsumedasnitrogensourcewhendenitrificationwascarrie dout,andStrainHP1hadtwokindsofnitratereductaseatleast.Therewerealotofintermediatesaccumulatedincontinuous cultureatdifferentC/Nratio.suchasni—trite.ammonium.Temperaturehadeffectontheaccumulationofintermediates. NitriteaccumulatedatC/Nratioof3butnonitriteaccumulatedatC/Nratioof20,Theobjectiveofthepresentstudywastop rovidemethodsforsubsequentresearch,Keywords:heterotrophicdenitrifier;denitrification;carbonsource;C/Nratio 反硝化作用是地球氮循环过程中一个重要的生物过程.它是在厌氧条件下,反硝化微生物利用氮氧化物作为电子受体,最终转化成氮气的生物过程J.由于这个生物学性质,反硝化作用在富营养化湖?白防治,高硝酸盐含量地下水治理和工业废水处理中已受到越来越多的重视,'..对某一特定的菌株而言,进行完整的反硝化作用是非常复杂的过程,包括一系列的还原反应和电子传递,受许多环境因素的影响,诸如O,温度,pH值,碳源(同时为异养反硝化微生物的电子供体),C/N(指碳源碳与硝态氮的摩尔比值,全文相同)等.各因素对微生物反硝化作用的影响是从不同方面体现出来的,有的影响酶的合成,有的影响酶的活性J.影响结果可从中间产物或终产物的形态,数量以及酶的合成情况上表现出来.目前, 国内对纯培养反硝化微生物的研究较少,本文研究了异养反硝化微生物的代谢特征,为高硝酸盐含量地下水的治理提供科学依据.1材料与方法1.1试验菌种菌株HP1(Pseudomonasalcaligenes),系南京农业大学/农业部农业环境微生物工程重点开放实验室分离自富营养化湖泊底泥.基金项目:上海市科技兴农重点攻关项目(农科攻字98第05—2号)收稿日期:2004—06—22?通讯联系人第2期傅利剑等:碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响431.2培养基1.2.1碳源测试培养基以Gihay培养基?中除碳源以外的其他成分作为基础培养基.加入待测碳源(甘油或柠檬酸钠), 最终碳浓度为50mol?L,.配制厌氧培养基时1L 培养基中加入1mL1.0g?L的刃天青指示剂和 0.3g半胱氨酸,在氮气保护下配制并分装到Hun. gate试管中.凡厌氧培养基,皆按此方法配制. 1.2.2碳氮比测试培养基批式培养测定:以甘油为碳源,设定甘油一C与 NO3-一N的比值(摩尔比)分别为3:1,6:1,8:1,10:1,20:1和50:1.连续培养测定:以柠檬酸钠为碳源, 设定柠檬酸钠一C与NO3--N 的比值(摩尔比)分别为3:l,20:1.流加培养基和批式培养基成分相同. NO;为氮源培养液:Giltay培养基中不加天冬酰胺, 其他成分相同.1.3试验设计柠檬酸钠是分离菌株HP1所选用的碳源,对菌株HP1进行碳源种类试验时,甘油处理组是所选碳源中反硝化作用最强的,所以在碳源测试中选用甘油和柠檬酸钠2种碳源.按上述要求配制好培养基后接人活化菌株HP1,在25?下培养,定时取样测定NO3--N,NO;-N,NH4+-N,加乙炔和不加乙炔时的N0.为测试碳源种类对氧化亚氮还原酶活性的影响,分别设置了加乙炔和不加乙炔处理组.它的原理是溶解于溶液中的乙炔可抑制氧化亚氮还原酶,使反应产生的中间产物N0积累而不被进一步还原为N,对参与反硝化作用的其他酶没有影响.通过比较2种处理N0的产量可以得出氧化亚氮还原酶的活性.C/N试验分别在批式和连 ?g$越蛏C续培养条件下进行.批式培养选用甘油为碳源,而连续培养选用柠檬酸钠为碳源,这是因为用甘油配制Giltay培养基易产生沉淀,不利于连续培养的操作.1.4方法恒化器的运行:稀释速率0.045h,,反应器置于设定温度下培养.NO;测定采用Cu.Cd柱还原法,NO;测定采用苯磺酸-盐酸一N一1.萘乙二氨比色法,NH;测定采用纳氏试剂比色法J.N,0测定采用气相色谱法J.生物量的测定:发酵液5mL, 10000r?min离心10min.取沉淀于105?下烘至恒重,以未接菌的空白培养基作对照. 2结果与讨论2.1碳源对菌株HP1异养反硝化作用的影响碳源对菌株HP1异养反硝化作用的影响见图 1.由图1可知,HP1利用柠檬酸钠或甘油为碳源, 在检测时间段内均有一定量的NO3-残留,变化范围在3.92,5.08mg?L,.NO2积累量也无明显区别,变化趋势一致.以柠檬酸钠为碳源时,NO;平均值为3.92mg?L,,以甘油为碳源时则为4.30 mg?L,.2种碳源条件下,NH4+的积累呈现明显不同的变化趋势,N0浓度的变化也有较大差别. 在不加乙炔抑制时,柠檬酸钠试验组检测不到N,0, 甘油试验组在12h为0.8mg?L,,随后开始下降, 到18h为0.13mg?L,.加乙炔抑制时,2处理组 N0浓度在前13h均呈上升趋势;在随后的时间内,柠檬酸钠试验组开始下降,到15h趋于平稳, N0浓度为14.5mg?L,.甘油试验组则一直呈上升趋势,到18hN0浓度达24mg?L,. 】5】6】7】812l3141516l7l8 t/ht/h十加乙炔N20;+不加乙炔N20;卜铵态氦;—矗一硝态氮;—*一亚硝态氮图1碳源对菌株HP1异养反硝化作用的影响Fig.1EffectofcarbonsourceOndenitrificationofStrain删一_一g),越蛏ez 一_?E),越蛏^_)z一一一?g),趟蛏+zz?加mO一{}g),越蛏^_)z一1l?量),越蛏e乙一,_l爿g),蛰蛏+}lz??柏?加m0?加mO农村生态环境第21卷上述结果表明,碳源种类对硝酸还原酶没有明显影响,但对氧化亚氮还原酶有影响.甘油为碳源时氧化亚氮还原酶活性在试验开始时较低,这表现在不加乙炔抑制时有N0被检测出,而以柠檬酸钠甘油为碳源时,加乙炔处为碳源时无N,0的积累.理组17h前N0浓度低于柠檬酸钠为碳源时的浓度,至17h后N0浓度持续上升,超过了柠檬酸钠为碳源时的浓度.作为异养反硝化菌株HP1的电子供体,甘油比柠檬酸钠的效果好.至于NH;的积累,可能是菌体自溶后释放而来的,也可能是还原产生的.在本试验中,由于测试时间短,后一种可能性较大.2.2批式培养时碳氮比对菌株HP1异养反硝化作用的影响异养反硝化作用所需作为电子供体的碳源的计算公式为:c(OC)=2.86c(NO3一N)+1.71c(NO;一N)+ c(DO)(1)式中,c(OC)所需有机碳浓度,mol?L,;c(NO3-一 N):处理水中硝态氮浓度,mol?L,;c(NO2-一N):处理水中亚硝态氮浓度,mol?L'.;c(DO):处理水中溶解氧浓度,mol?L,.由公式(1)可推导出在无氧条件下,反硝化作用所需碳与硝态氮和亚硝态氮之和的理论比值为4.6:1(摩尔比).在异养微生物生长代谢过程中,有机碳除作电子供体外,还作为碳源营养物用来合成微生物生长所需物质而被消耗, 所以实际需要的有机碳量大于由公式(1)计算出的理论比值(4.6:1).批式培养条件下碳氮比对菌株 HP1异养反硝化作用的影响见图2,试验结果符合上述推论.由图2可知,C/N为3:1时碳源不足, N0浓度低于其他试验组;当C/N为8:1时,N:0浓度在各试验组中最高;当C/N超过8:1时,N0浓度反而降低.可见在批式培养时HP1培养的最适 C/N为8:1.但为什么当C/N高于8时N0浓度反而下降呢?上述试验证实甘油对菌株HP1的异养反硝化没有明显抑制作用.菌株HP1在NO3为氮源的培养液中生长60h后氮的变化情况见表1.由表1可知,HP1可利用NO3作为唯一氮源进行异养反硝化作用.当C/N高于8时,碳源相对"过剩",要消耗部分NOr作为氮源,作为电子受体的N0相对减少,因此还原产生的N0量降低.由此可见,菌株 HP1对硝酸还原至少有2种途径.353025曼20,15烂10z5图2C/N对菌株HP1异养反硝化作用的影响Fig.2EffectofC/NondenitrificationofStrainHP1表1菌株HP1在NO;为氮源的培养液中生长60h后氮的变化Table1ChangeinnitrogenincultureofStrainHP1withnitrateasnitrogensourceafter60hoursmg?L2.3连续培养时碳氮比对菌株HP1异养反硝化作用的影响菌株HP1在连续培养中不同碳氮比时的生长情况见表2.表2菌株HP1在不同碳氮比连续培养中的生长情况Table2EffectofC/NongrowthofStrainHP1incontin-hOBSculture1)以十重计.由表2可知,连续培养时有大量NH4+生成,温度对其含量有明显影响,温度低时NH4+浓度高.由于试验设计的温度范围不足以导致氨的挥发,因此温度对NH4+生成的影响不是由氨的挥发引起的: 当碳氮比较低时(3:1),培养液中能检测到N0的存在,且温度高时NO2-浓度高;但在碳氮比为20:1 时则检测不到NO;.为何会有大量NH4+的积累? 原因尚不清楚.至于NO;积累的原因,有2种可第2期傅利剑等:碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响45 能:一是随着C/N降低,碳源相对不足,NO[浓度相对升高,可促进异养反硝化作用的进行,所以有异养反硝化作用的中间产物积累,Samuelson_l对pseud—olnol'l,o,sputrefaciens的试验有类似结果;二是批式培养试验证实当C/N为3:1时碳源成为限制性因素, 在连续培养时由于无法获得足够的碳源合成足够的反硝化酶系,所以有中间产物积累.在C/N为20:1 时情况恰好相反,因而检测不到异养反硝化作用的中间产物NO3结语不同的碳源种类是通过影响硝酸还原酶以外的其他酶来影响反硝化作用过程的,试验表明它至少影响了氧化亚氮还原酶的活性.在所选择的碳源中,甘油作为碳源时酶合成启动慢,但到l7h后 N,O浓度超过了柠檬酸钠处理组.C/N对反硝化作用的影响受培养方式,温度,所用碳源等多种因素的影响,需要通过多因子试验加以进一步验证. 反硝化作用是去除地下水中过量NO[的较好方法,但地下水中自然反硝化作用受各种条件的限制,如反硝化微生物的数量,碳源,氧气等,反硝化作用强度低.可将抽提的地下水通过生物反应器,向反应器中直接添加纯培养反硝化微生物和合适的碳源,控制C/N和溶氧量,最大限度地强化反硝化作用,将NO3-还原为N,减少中间产物的积累,达到显着去除NO;的目的.参考文献:[1]RevsbecbNP,S~brensenJDenitrifieationinsoilandsediment[2][3][4][5][6][7][8][9][1O][M].NewYorkandLondon:PlenumPress,1990:65—73ZayedG.WinterJ.Removaloforganicpollutantsandofnitrate fromwastewaterfromthedairyindustrybydenitrification[J].Appl MicrobiolBiotechnol,1998,49(4):469—474巩建华,柯尊伟,李季.河北省藁城市蔬菜种植区化肥施用与地下水硝酸盐污染研究[J].农村生态环境,2004,20(1):56—59Kesser0P,KissI,BihariZ,eta1.Biologicaldenitrificationina continuous?flowpilotbioreactorcontainingimmobilizedPseudo—ill~lbasbutanovoracells[J].BioresourceTechnol,2003,87(1): 75—8O BaumannB,vanderMeerJR,SnozziM,eta1.Inhibitionofdenitri. ficationactivitybutnotofmRNAinductioninParacoccu~denitrifi? cansbynitriteatasuboptimalpH[J].AntonievanLeeuwenhoek, 1997,72(3):183—189BaumannB,SnozziM,ZehnderAJB,eta1.Dynamicsofdenitrifi—cationactivityofParacoccu~denitrifieansincontinuousculturedur? ingaerobic—anaerobicchanges[J].JBact,1996,178(15):4367—4374史春龙.富营养化湖泊底泥中反硝化微生物及其反硝化作用[D].南京:南京农业大学,2002:42—43格哈特.普通细菌学方法手册[M].厦门大学生物学系微生物研究室译.厦门:厦门大学出版社,1989:625—626李军,杨秀山,彭永臻.微生物与水处理[M].北京:化学工业出版社,2002:378—380SamuelsonM.Dissimilatorynitratereductiontonitrite,nitrousox—ide,andammoniumbyPseudomonasputrefaz'iens[J].ApplEnviron Microbiol,1985,50(4):812—815作者简介:傅利剑(1979一),男,湖北武汉人,硕士生,主要从事富营养化湖泊,地下水中硝态氮的生物去除方面的研究.(上接第41页)SoilEcol,1998,10(3):239—251[7FerrisH,VenetteRC,ScowKM.Soilmanagementtoenhancebae—terivoreandfungivorenematodepopulationsandtheirnitrogen mineralisationfunction[J].ApplSoilEcol,2004,25(1):19—35 8]BerkelmansR,FerrisH,TenutaM.Effectsoflong?termcropman? agementonnematodetrophiclevelsotherthanplantfeedersdisap—pearafter1yearofdisruptivesoilmanagement[J]ApplSoilEcol,2003,23(3):223,2359]BongersT,vanderMeulenH,KorthalsG.Inverserelationshipbe? tweenthenematodematurityindexandplantparasiteindexunder enrichednutrientconditions[J].ApplSoilEcol,1997,6(2): 195—199 [1O]张荣祖,陈鹏,杨明宪,等.长白山北坡森林生态系统土壤动物初步调查[J].森林生态系统研究,1980(1):133—152殷秀琴,王海霞,周道玮.松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征[J].生态,2003,23(6):1071—1078ImazA,HernfndezMA,ArifioAH,etalDiversityofsoilnema—todesacrossaMediterraneanecotone[J].ApplSoilEcol,2002,20 (3):191—198岳天祥.生物多样性研究及其问题[J]生态,2001,21 (3):462—467郑师章,吴干红,王海波,等.普通生态学M].上海:复旦大学出版社,1994:160 作者简介:吴东辉(1971一),男,黑龙江望奎人,博士生,主要从事土壤动物生态学研究.?纠rl_【[_【。
人工湿地碳源补充策略研究进展
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2018, 8(6), 475-481Published Online December 2018 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2018.86059Strategies of Carbon Sourcein Constructed WetlandJing Huai, Juan Wu, Fei Zhong, Shuiping ChengKey Laboratory of Yangtze River Water Environment of Ministry of Education, Tongji University, ShanghaiReceived: Nov. 2nd, 2018; accepted: Nov. 19th, 2018; published: Nov. 26th, 2018AbstractWhen it comes to the treatment of high nitrogen and low carbon sewage, constructed wetlands (CWs) are always inefficient due to a lack of carbon source. Since adding external carbon can im-prove the denitrification performance, we summarize the pros and cons of different carbon sources. We also compare their efficiency, strengthening methods as well as the modes of dosage.In the precedent studies, common carbon sources are smaller hydrocarbons, plant debris and biodegradable high-molecular polymers. Choosing the effective carbon source and proper dosing methods can promote the denitrification of CWs.KeywordsConstructed Wetland, Carbon Source, Denitrification人工湿地碳源补充策略研究进展怀静，吴娟，钟非，成水平同济大学，长江水环境教育部重点实验室，上海收稿日期：2018年11月2日；录用日期：2018年11月19日；发布日期：2018年11月26日摘要人工湿地在处理高氮低碳污水时往往存在碳源不足的困境，可采用外加碳源的方法提高人工湿地脱氮效率。
复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用
复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用复合垂直流人工湿地是一种常见的生态系统工程技术，用于处理废水中的有机物和氮、磷等污染物。
其中，污水处理系统中的硝化与反硝化作用是非常关键的环节。
硝化是指将氨氮氧化为硝态氮的过程。
在复合垂直流人工湿地中，硝化作用主要由硝化细菌完成。
首先，污水流经人工湿地的填料层，填料表面附着着大量的硝化细菌。
这些细菌利用废水中的氨氮源，通过氧化作用将其转化为亚硝酸盐。
亚硝酸盐在湿地中进一步氧化为硝酸盐。
这个过程是一个耗氧的过程，需要有足够的氧气供应才能顺利进行。
在硝化过程中，温度、pH值和有机负荷是重要的影响因素。
一般来说，硝化细菌在温度在20-30度之间最为活跃，而pH值在6.5-8.5之间则对其生长有利。
当温度较高或pH值过低时，硝化细菌的活性会下降，从而影响硝化作用的效率。
此外，有机负荷的增加也会导致硝化细菌的过度生长，造成硝酸盐的积累，进而降低硝化作用的效果。
与硝化相对的是反硝化作用，它是将硝酸盐还原为氮气的过程。
反硝化细菌是执行这一功能的主要微生物。
在复合垂直流人工湿地中，由于填料层中的氧气供应有限，湿地底部往往是氧气贫乏的。
在这种环境下，通常会形成一定的还原条件，有利于反硝化细菌的生长。
这些反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将其还原成氮气释放到大气中。
在复合垂直流人工湿地中，硝化与反硝化作用相互作用，相互促进。
硝化作用消耗氧气，并产生硝酸盐，为反硝化提供原料；反硝化作用则使废水中的硝酸盐得到去除，并释放出氮气。
因此，硝化与反硝化作用的协同作用是实现高效废水处理的重要因素。
复合垂直流人工湿地污水处理系统的硝化与反硝化作用是一个复杂的生态过程。
为了提高系统的处理效果，需要综合考虑温度、pH值、有机负荷等因素，合理设计系统。
此外，对硝化细菌和反硝化细菌的种类和数量有一定要求，因为不同的菌株对环境的适应能力不同，也会影响系统的处理效果。
总之，复合垂直流人工湿地污水处理系统中的硝化与反硝化作用是实现高效废水处理的重要环节。
反硝化碳源在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展
关键词
反硝化菌
碳源
脱 氮
Ｔｈｅ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｅ ｔ ｉｙｉ ａ ｂ ｎ ｏ ｒ ｅ ｉ ｃ ｎｓｒ ｃｅ ｔａ ｓｆ ｒ ｎ ｔｏ ｅ ｅ ｖ ｌ Ｄ Ｉ Ｇ ｐ ｉ ａ ｉｎ ａ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆｄ ｎｉｒｆ ｎｇｃ ｒ ｏ ｓ ｕ ｃ ｎ ｏ ｔ ｕ ｔｄ ｗｅ ｌｎｄ ｏ ｉｒ ｇ ｎ ｒ ｍｏ ａ Ｎ
，
Ｓ ＯＮＧ ｎ ｈ ｎ Ｙ Ｘｉ ｓａ ， ＡＮ ｎ ｈ ａ ． １ Ｃ ｌｅ ｅｏ ｖｒ ｎ ｎａ ｃｅ ｃ ｎ ｇｉｅｒｎ Ｄｏ ｇ ｕ ｉｅ ｓｔ Ｄｅ ｇ ｕ 。 （ ． ｏ ｌｇ ｆ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｎｅ ｉ ｇ，源 在 人 工 湿 地 脱 氮 中 的 应 用 及 其研 究进 展
反硝化碳 源在 人工湿地脱氮中的应用及其研究进展 ＊
丁 怡 ’ 宋新 山 严 登 华
（ ． 华 大 学 环 境 科 学 与 Ｔ 程 学 院 ． ２ ｌ２ ；． 同 水 利 水 电 科 学 研 究 院 。 京 １０ ４ ） １东 Ｊ海 Ｏ ６ ０ ２ 中 北 ０ ０ ４
摘 要 碳源供给是制约人 湿地反硝 化脱 氮的重要 索 ． 系统论述 了反硝 化碳源的类 型及其在人 Ｔ湿地反硝 化过程中 的作
川 ． 对 人 Ｔ 湿 地 巾 反硝 化碳 源 的应 用 现 状 进 行 了 讨 论 。 反 硝化 菌 与 人 ｌ 地 脱 氯 有 着 密 切关 联 ． 人 工 湿 地 领 域 研 究 的 焦点 。此 并 Ｔ湿 是 外 ， Ｔ 湿 地 中 的环 境 条件 、 行 条 件 及 湿 地 构 建 条件 等 都 会 对 其 反 硝 化 效 果 产 生 重 要 影 响 ， 出 了 通 过 改 善 上述 条 件 提 高 人 工 湿 人 运 指 地 脱 氮 效 率 的 途 径 。 最后 ， 对 目前 该 研 究 领 域 中 存 在 的 主要 问题 进 行 了归 纳 ， 对 今 后需 要 开展 的研 究 工 作 进 行 了 展 望 。 针 并
不同碳源和碳氮比对一株好氧反硝化细菌脱氮性能的影响
env ironm en t. The resu lts sh ow ed that n itrate reductase activ ity w as in flu enced by d ifferent carbon sou rce. The nitrogen rem oval rate by us ing succin ate and
K eywords: aerob ic den itrification; b iolog ical n itrogen rem ova;l C /N; P seudom ona s
1 引言 ( Introduct ion)
随着水体中氮素污染日益严重, 脱氮成为目前 水处理研究中的 重要课题. 目前普遍认为, 生物脱 氮是从废水中去除氮素污染的较为经 济有效的方
C /N rat io of 1 ~ 14, n it rate reduction ma in ly occu rred in the grow th phase of the 4~ 10 hou r and there w as m in im n itrite accumu lation in the p rocess.
2. 3 试验装置
试验装置由 2 L 具塞密闭的试剂瓶及管件组成
( 见图 1) , 整个反应器是密闭的, 进出口两端配有孔
径为 0. 25 m 的滤菌器. 在反应器中装入 1 L DM 培
养基后密封, 与氧气罐连接, 打开进气口和排气口,
以 3L m in- 1的流量通入纯氧气 3m in, 驱走反应器和
T echnology, H arb in 150090
2. D ep artm en t of M un icipal Engineering, W uhan U n ivers ity, W uhan 430072
?反硝化碳源消耗计算原理依据
反硝化碳源消耗计算原理依据
反硝化需要电子供体即碳源的参与，电子供体是否足够直接影响反硝化程度，碳源利用率可用碳氮比（ΔCOD/ΔN）表示。
当以乙酸钠作为碳源，若不考虑细胞合成，其反硝化计量方程式见式（1），理论上若达到完全反硝化，消耗 1g NO3-N 需消耗 3.67g乙酸钠，约合2.86gCOD。
从反应角度来说，理论上碳氮比大于 2.86 即可满足完全反硝化的条件，但一般来说，为防止微生物內源物质过渡消耗，尤其对于颗粒态污泥，长期碳源受限会使颗粒污泥内部內源亏损，以及不利于合成足够的胞外聚合物。
胞外聚合物与生物絮凝性有关，涉及调节细胞表面疏水性，提供静电结合位点等作用，因此若胞外聚合物产生较少时，或多或少会带来对污泥稳定性的破坏，因此实际投配碳氮比应考虑细胞生长的需要，即碳氮比应大于等于 3.97。
碳源对海水反硝化细菌活性的影响及动力学分析
碳源对海水反硝化细菌活性的影响及动力学分析刘伶俐;宋志文;钱生财;冯梦雪;张宇洲【摘要】分别以乙酸钠(1.8∶1)、柠檬酸钠(3.5∶1)、葡萄糖(3∶1、6∶1、7∶1)、甲醇(3.2∶1)为唯一碳源,研究不同碳源及碳氮比对反硝化细菌活性的影响.结果表明,不同碳源及碳氮比情况下均能实现对硝酸盐的去除,其中,以乙酸钠为碳源时去除效率最高,10 h 去除率可达78.8%；以甲醇为碳源时去除效率最低,24 h去除率为71.9%.以柠檬酸钠和甲醇作为唯一碳源时,观察到亚硝酸盐的积累,峰值分别为16.9 mg ・ L -1、15.3 mg ・ L -1；以葡萄糖、乙酸钠作为唯一碳源时,亚硝酸盐氮含量较低.用单一底物 Monod 方程模拟不同碳源条件下 NO -3- N 去除情况,发现模拟值与实验值吻合良好.%The sodium acetate (1 .8 1) ,sodium citrate (3 .5 ∶ 1) ,glucose (3 ∶ 1/6 ∶ 1/7 ∶ 1) ,metha-nol (3 .2 ∶ 1) were chosen as sole carbon source respectively ,and the influences of different kinds of carbon source and carbon nitrogen ratio on denitrifying bacteria activities were investigated .The re-sults showed that system can achieved nitrate nitrogen removal under all conditions .Among them , when sodium acetate was chosen as sole carbon source ,the highest removal efficacy was achieved by 78 .8% .however ,when methanol was chosen as sole carbon source ,the lowest efficacy was achieved by 71 .9% .Nitrite nitrogen accumulation was observed when sodium citrate and methanol were used as the sole carbon source ,and peak concentration were 16 .9 mg ・ L - 1 and 15 .3 mg ・ L - 1 respectively . When glucose and sodium acetate were used as sole carbon source respectively ,nitrite nitrogen accu-mulation didn’t exist M onod equation was used to simulate the dynamics of NO 3— N degradation un-der different carbon source conditions ,and the simulated values agreed well with the experimental val-ues .【期刊名称】《河北渔业》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P6-9)【关键词】反硝化细菌;碳源;碳氮比;硝酸盐;Monod 方程【作者】刘伶俐;宋志文;钱生财;冯梦雪;张宇洲【作者单位】青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛 266033【正文语种】中文近年来，我国海水养殖业发展迅速，已跃居世界前列。
人工湿地基质中氮、磷元素的迁移转化机制
碳源及C-N对SBR短程生物脱氮性能的影响
碳源及C-N对SBR短程生物脱氮性能的影响碳源及C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响I. 简介生物脱氮是一种常用的污水处理方法，通过利用硝化细菌将氨氮转化为硝态氮，再利用反硝化细菌将硝态氮还原为氮气，从而实现氮的去除。
而SBR（顺序批处理反应器）是一种常见的生物脱氮工艺，其在处理污水时具有灵活性和高效性的特点。
碳源是SBR生物脱氮过程中必不可少的原料，它提供有机物质来维持细菌的生物代谢，并且在污水处理过程中有机物质的供应量和质量对于生物脱氮的效果有着重要的影响。
此外，C/N（碳氮比）是评估污水中的碳源和氮源含量的一个重要指标，它也会对生物脱氮性能产生一定的影响。
因此，本文旨在研究碳源及C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响。
II. 碳源对SBR短程生物脱氮性能的影响1. 碳源的类型与选择常见的碳源类型包括有机物质、乙醇、乳酸和乙酸等。
对于SBR短程生物脱氮来说，选择合适的碳源至关重要。
一般而言，易被微生物降解的有机物质，如乙醇和乳酸，可以被迅速利用，从而提供足够的碳源来支持生物脱氮过程。
此外，碳源的浓度也会影响生物脱氮性能，过低的浓度可能导致微生物的生长速率降低，进而影响生物脱氮效果。
2. 碳源的代谢与利用碳源在SBR中的代谢和利用通过微生物群落完成。
在硝化阶段，硝化细菌将有机物质分解为无机物质，并将氨氮氧化为硝态氮。
然后，在反硝化阶段，反硝化细菌将硝态氮还原为氮气。
这个过程需要合适的碳源来提供能量和电子供给微生物。
而C/N比例的选择则需要根据具体的污水条件和目标氮去除效果来确定，过高或过低的C/N比例都会影响反硝化细菌的活性。
III. C/N对SBR短程生物脱氮性能的影响1. C/N比例对硝化阶段的影响碳氮比例的不同会影响硝化细菌的生长速率和活性，进而影响硝化阶段的效果。
一般来说，适当的C/N比例有助于提高硝化菌的生长速率和活性。
但是，当C/N比例过高时，有机物质的过剩可能会导致细菌过度生长，从而影响硝化过程。
碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响
碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响碳源是反硝化过程中必需的有机物，可以促进反硝化菌的生长和活性。
不同种类的碳源对农村污水反硝化过程的脱氮效果产生不同的影响。
以下将详细说明不同碳源对反硝化过程脱氮效果的影响。
1.简单碳源：简单碳源是指易于生物降解的碳源，如乙醇、乙酸、丙酮等。
这些碳源容易被反硝化菌进行利用，且能够迅速提供能量和有机物的需求。
在适量添加的情况下，简单碳源可以促进反硝化菌的生长和增殖，并提高反硝化活性，从而加速反硝化过程的进行。
然而，过量添加简单碳源可能导致过多的有机物负荷，产生过多的VFA（挥发性脂肪酸），从而抑制反硝化菌的生长，减少脱氮效果。
2.复合碳源：复合碳源是指由多种有机物组成的碳源。
常见的复合碳源包括水稻秸秆、转基因作物秸秆、蔗渣等。
这些复合碳源具有较高的碳含量，易于生物降解，且能够提供多种有机物的需求。
复合碳源在反硝化过程中可以同时提供碳源和营养物质，促进反硝化菌的生长和活性。
与简单碳源相比，复合碳源有更持久的作用，可以提高反硝化系统的稳定性和抗干扰能力。
3.低碳氮比碳源：低碳氮比碳源是指碳含量相对较低，碳氮比较小的有机物。
典型的低碳氮比碳源包括进口苔麻、红树林等。
这些碳源在反硝化过程中能够提供较少的碳源，但相对较高的氮源。
虽然低碳氮比碳源无法提供充足的碳源，可能导致反硝化菌的能量不足，但它们的氮源含量可以提高系统中反硝化菌的氨氧化活性，从而增强反硝化过程的脱氮效果。
4.流动碳源：流动碳源是指在反硝化过程中以流动方式添加的碳源。
常用的流动碳源包括碳酸钙、甘油等。
流动碳源通过与废水混合，并沿反硝化系统的流动方向逐渐释放，可以提供梯度碳源的需求。
这种梯度碳源可以使反硝化菌在不同位置形成不同的菌群结构和代谢特点，从而提高系统脱氮效果。
综上所述，碳源种类对农村污水反硝化过程的脱氮效果产生重要影响。
适量添加简单碳源和复合碳源可以提高反硝化菌的生长和活性，促进反硝化过程的进行；低碳氮比碳源和流动碳源具有一定的氮源效应，可以增强反硝化过程的脱氮效果。
人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究
人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究
人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究
摘要：通过对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的'微生物硝化和反硝化强度进行对比研究,探讨了人工湿地脱氮过程中硝化反硝化作用的变化,从微生物角度分析了人工湿地脱氮效果的差别.研究结果表明,人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用.表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,2个系统中的硝化强度具有较明显的分层现象,上层硝化强度高于下层.2个系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映氨氮去除率的大小,表面流湿地氨氮的去除率高于芦苇潜流湿地30%～40%.反硝化强度比较结果表明,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中,2个系统反硝化强度上下分层不明显,沿程基本保持不变. 作者：王晓娟张荣社 WANG Xiaojuan ZHANG Rongshe 作者单位：王晓娟,WANG Xiaojuan(武汉大学生命科学院微生物系,湖北,430070)
张荣社,ZHANG Rongshe(清华大学环境科学与工程系,北京,100084)
期刊：环境科学学报 ISTICPKU Journal： ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE 年，卷(期)： 2006, 26(2) 分类号： X703 关键词：硝化/反硝化人工湿地污水处理。
农业径流人工湿地的反硝化作用研究
农业径流人工湿地的反硝化作用研究摘要：人工湿地法是通过脱氮来改善水质的方法，在美国北卡罗莱纳洲纽斯河，存在一定的水质问题，有必要减少30%的氮负荷量，OFG是一个位于纽斯河河口较低处的中耕农场，1999年，一个能够去除地表水中氮磷营养物，沉积物以及病原微生物的人工湿地在OFG建成，湿地的面积为5.1公顷，我们每个月通过薄膜进样质谱仪测定溶解氮，氧气，氩气来确定通过反硝化作用去除的氮,发现硝酸盐浓度似乎是控制反硝化率主要因素，我们要考察反硝化速率的时空变化以及处理前与处理后的氮负荷变化。
随着降雨，进水氮负荷增加，反硝化作用增加了4倍。
在湿地的进出口多次进行取样，测定湿地进出口的氮负荷（每日2次）。
最终结果表明，湿地接收到的氮负荷为每月1-1,720公斤氮和湿地去除的氮负荷为每月8-81公斤氮，反硝化作用是氮去除的重要机制。
关键词:人工湿地反硝化作用脱氮DIN引言在过去的20年，美国北卡罗莱纳洲的纽斯河的水质问题有所减少，在很大程度上要归功于氮负荷的减少（Paerl等1990中，Rudek等人，1991年，paerl 1997年）。
在全国范围内，地表水的非点源污染总养分负荷超过65%（奥尔森，1992 ）。
在农村地区，北卡罗来纳州东部的非点源污染比如农业径流对水生系统来说是面源污染(科普兰和灰色Coffey 1991,1997)。
在农业系统中，农作物对氮肥的使用率只有40%-60% ，其余的或者进入了土壤有机质，或者发生反硝化作用，或者作为径流进入了地下水（科菲1997）。
针对日益恶化的水质问题，提出了一些改善方法，这里包括修建森林河岸缓冲区和建设湿地来促进营养物的去除（卡德莱茨和骑士1996，Frank lin等人。
2000）。
位于河流附近的湿地和河口被作为重要改善非点源径流的措施。
湿地可以临时和永久性的把氮沉积下来所以可以作为生物地球化学系统(Kadlec和骑士1996)。
通过两个主要生物水生生物和底栖微藻可以除去湿地中的氮，但是这种方法是暂时性的。
硝化反硝化细菌 碳氮比2
硝化反硝化细菌碳氮比2
摘要：
1.硝化反硝化细菌的概念和作用
2.碳氮比的含义和影响
3.碳氮比2 对硝化反硝化细菌的影响
正文：
硝化反硝化细菌是一类在自然界中起着重要作用的微生物，它们参与了氮循环过程。
硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气，这两个过程对维持水体中的氮平衡具有重要意义。
碳氮比（C/N）是描述微生物生长环境中碳和氮元素含量关系的一个重要参数。
碳氮比影响着微生物的生长和代谢，进而影响氮循环过程。
在硝化反硝化过程中，碳氮比对硝化反硝化细菌的生长和硝酸盐还原速率具有显著影响。
碳氮比2 意味着生长环境中碳元素含量是氮元素的两倍。
在这种条件下，硝化反硝化细菌的生长和硝酸盐还原速率可能会受到影响。
一方面，较高的碳含量有利于硝化细菌的生长，因为硝化细菌需要碳源来合成细胞组分。
另一方面，碳氮比2 可能导致反硝化细菌生长受限，因为反硝化细菌需要充足的氮源来维持生长。
在碳氮比2 的条件下，硝化反硝化细菌的生长和硝酸盐还原速率可能受到一定程度的影响。
为了更好地了解这种影响，有待进一步开展实验研究，探讨不同碳氮比条件下硝化反硝化细菌的生长特性和硝酸盐还原行为。
总之，硝化反硝化细菌在氮循环过程中发挥着重要作用，而碳氮比是影响
它们生长和代谢的一个重要因素。
硝化反硝化细菌 碳氮比2
硝化反硝化细菌简介硝化反硝化细菌是一类重要的微生物，它们在地球的氮循环过程中起着至关重要的作用。
硝化反硝化细菌能够将氨氮转化为硝酸盐，再将硝酸盐还原为氮气，从而实现氮的固定和释放。
碳氮比为2意味着在细菌的代谢过程中，碳的供应量是氮的两倍。
本文将深入探讨硝化反硝化细菌的特征、生态功能和应用价值。
特征硝化反硝化细菌具有以下特征： 1. 好氧生物：硝化反硝化细菌需要氧气进行代谢活动。
2. 多样性：硝化反硝化细菌包括多个属和种，具有较高的遗传多样性。
3. 好热耐寒性：硝化反硝化细菌能够适应不同的温度条件，包括寒冷和高温环境。
4. 好盐耐性：一些硝化反硝化细菌能够在高盐环境下生存和繁殖。
硝化反硝化过程硝化反硝化细菌通过两个主要的代谢过程实现氮的转化： 1. 硝化：硝化细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后进一步氧化为硝酸盐。
这个过程可分为两步，第一步由氨氧化细菌完成，第二步由亚硝酸氧化细菌完成。
2. 反硝化：反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐还原为氮气，从而释放氮气到大气中。
生态功能硝化反硝化细菌在生态系统中发挥着重要的功能： 1. 氮循环：硝化反硝化细菌参与氮的循环过程，将氮从有机物转化为无机形式，并将无机氮还原为氮气释放到大气中。
这个过程对于维持土壤氮素平衡和水体氮循环具有重要意义。
2. 水质净化：硝化反硝化细菌能够将水体中的氨氮和硝酸盐转化为氮气，减少水体中的氮污染。
这对于保护水生态系统的健康至关重要。
3. 土壤肥力：硝化反硝化细菌参与土壤氮素的转化过程，将氮素转化为植物可利用的形式，提供植物生长所需的营养元素。
应用价值硝化反硝化细菌的应用具有广泛的潜力： 1. 污水处理：利用硝化反硝化细菌可以有效地处理污水中的氮污染物，降低水体中的氮浓度，提高水质。
2. 土壤改良：通过施加含有硝化反硝化细菌的肥料，可以促进土壤中氮素的循环和转化，提高土壤肥力。
3. 水产养殖：在水产养殖中添加硝化反硝化细菌可以改善水质，减少氨氮和硝酸盐的积累，提高养殖效果。
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
Ｒｕｒａｌ Ｅｃｏ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
傅利剑，郭丹钊，史春龙，黄为一① （南京农业大学生命科学学院微生物学系／农业部农业环境微生物工程重点开放
实验室，江苏南京２１００９５）
摘要：碳源（甘油和柠檬酸钠）及碳氮比对纯培养的异养反硝化菌ＨＰｌ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）异养反硝化能力 影响的试验表明，碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响，对氧化亚氮还原酶活性有影响。批式培养方式下最 适Ｃ／Ｎ为８，菌株ＨＰｌ可以利用ＮＯ；作为唯一氮源进行反硝化作用，证明ＨＰｌ至少有２种硝酸还原途径。连续 培养方式下温度对菌株Ｈ４＊积累，Ｃ／Ｎ为３时还
由于这个生物学性质反硝化作用在富营养化湖泊防治高硝酸盐含量地下水治理和工业废水处理中已受到越来越多的重视对某一特定的菌株而言进行完整的反硝化作用是非常复杂的过程包括一系列的还原反应和电子传递受许多环境因素的影响温度ph值碳源同时为异养反硝化微生物的电子供指碳源碳与硝态氮的摩尔比值全文相同等
农村生态环境２００５，２１（２）：４２—４５
但为什么当Ｃ／Ｎ高于８时Ｎ：Ｏ浓度反而下降 呢？上述试验证实甘油对菌株ＨＰｌ的异养反硝化
没有明显抑制作用。菌株ＨＰｌ在Ｎ０３为氮源的培
养液中生长６０ ｈ后氮的变化情况见表１。由表１可
较大。
２．２批式培养时碳氮比对菌株ＨＰｌ异养反硝化作
用的影响
异养反硝化作用所需作为电子供体的碳源的计
算公式Ｈｏ为：
Ｃ（ＯＣ）＝２．８６ ｃ（ＮＯ；一Ｎ）＋１．７１ ｃ（ＮＯｉ—Ｎ）＋
Ｃ（ＤＯ）
（１）
式中，ｃ（ＯＣ）所需有机碳浓度，ｔｏｏｌ·Ｌ～；ｃ（ＮＯ；－
Ｎ）：处理水中硝态氮浓度，ｔｏｏｌ·Ｌ一；ｃ（ＮＯ；－Ｎ）：处
知识分享外加碳源强化潜流人工湿地对低ＣＮ污水的处理效果
知识分享外加碳源强化潜流人工湿地对低ＣＮ污水的处理效果人工湿地脱氮过程是物理、化学、生物反应协同作用的结果，但一般认为微生物的硝化反硝化过程才是人工湿地中氮去除的主要途径，而有研究指出，湿地植物即使在极佳条件下因生物量增加而去除的氮量也只占氮去除总量的10%-16%。
在反硝化作用的过程中，有机或无机碳源是电子供体和能源，氮氧化物均是呼吸作用电子传递的末端电子受体。
影响该过程的因素众多，其中碳源的缺乏是限制反硝化进行的关键因素。
因此，对于C/N较低的水，如农业径流和经处理的城市污水，需要补充碳源进行反硝化来保证人工湿地的脱氮效果。
虽然甲醇、葡萄糖和乙酸钠等有机碳源可以显著提高人工湿地的脱氮性能，但也存在着碳源的突然大量释放造成的二次污染及成本高昂的缺点，农业固体废弃物具有分布广泛、成本低廉，而且还具有释碳缓慢、使用寿命长的优势，是外加碳源的不错选择，但同样也存在植物碳源造成的二次污染问题。
赵仲婧等人的研究发现，人工湿地填充铁碳＋沸石、铁碳＋砾石或砾石等填料，能明显提高污水的处理效果并减排温室气体，但其对进水C/N均控制在5。
对于低C/N污水，如何提高其污水处理效果？因此在以上研究的基础上，本文选择添加玉米芯和稻草秸秆两种植物碳源，探究不同植物碳源添加对潜流人工湿地处理低C/N污水处理效果的影响，以期提高污水处理效率。
潜流人工湿地装置俯视图将玉米芯切成体积为1-2cm3的小块，稻草秸秆剪成2-3cm长，两种供试材料统一用蒸馏水清洗3遍，置于50℃下烘24h，烘干至恒重后装入密封袋置于干燥器中备用，取上述处理过的玉米芯进行稀碱加热预处理，本步骤预处理后得到的玉米芯，以下称为玉米芯（预）。
再对玉米芯和稻草秸秆进行纯水浸提释放实验，接着构建1-9组潜流人工湿地装置中试，选种的湿地植物为菖蒲，为观察玉米芯和稻草秸秆对人工湿地长期运行的影响，潜流人工湿地在运行第58d时取出碳源结束中试。
设置的水力停留时间为2d，进水采用实验室配置的模拟污水，COD/TN约为3，进水中COD、氨氮和硝态氮分别由蔗糖、氯化铵和硝酸钾提供，实验以间歇曝气方式运行。
如何计算反硝化C-N比
如何计算反硝化的 C/N 比？污水进行反硝化时，需要一定的碳源，教科书、文献中都有参考数据，具体计算方法如下：我们说的C,其实大多数时候指的是COD (化学需氧量)，即所谓C/N实际为COD/N ，COD 是用需氧量来衡量有机物含量的一种方法，如甲醇氧化的过程可用( 1)式所示，二者并不相同，但二者按照比例增加，有机物越多，需氧量也越多。
因此，我们可以用COD 来表征有机物的变化。
CH3OH + 1.5O 2 —CO2 + 2 H2O (1)1.反硝化的时候，如果不包含微生物自身生长，方程式非常简单，通常以甲醇为碳源来表示。
6NO3- +5 CH3OH — 3 N 2 + 5CO2 +7H2O + 6OH- (2) 由(1 )式可以得到甲醇与氧气(即COD )的对应关系：1mol甲醇对应1.5mol 氧气，由(2)式可以得到甲醇与NO3-的对应关系，1mol甲醇对应1.2molNO3-, 两者比较可以得到，1mol NO 3--N对应1.25 mol O 2, 即卩14gN对应4OgO2,因此C/N=40/14=2.86 。
2.反硝化的时候，如果包含微生物自身生长，如( 3)式所示。
NO3- + 1.O8 CH 3OH —O.O65C 5H7NO2 + O.47 N 2 + 1.68CO 2 + HCO 3- (3) 同样的道理，我们可以计算出C/N=3.7O 。
3.附注：本来事情到这里已经算完了，但是偶还想发挥一下第一种情况，以下计算只是一种化学方程式的数学计算，不代表真的发生这样的反应。
如果我们把( 1 )、( 2)两式整理，N2 + 2.5O2 + 2OH-—2NO3- + H2O有负离子不方便，我们在两边减去2OH-，得出N2 + 2.5O 2 —N2O5其中，N 源于NO3-，O 可以代表有机物，因此，对应不含微生物生长的反硝化的理论碳源的需求量，实际就是相当于把N2氧化成N2O5的需氧量，进一步说就是N2O5 分子中O/N 的质量比。
潜流人工湿地启动期反硝化碳源补充技术研究的开题报告
潜流人工湿地启动期反硝化碳源补充技术研究的开题报告一. 研究背景和意义潜流人工湿地是近年来国内外广泛应用的一种新型污水处理技术，具有处理效率高、工艺简单、维护管理方便等诸多优点。
潜流人工湿地在处理污水时，其中的微生物群落通过氧化还原反应将有机质和氮、磷等物质分解为水和气体等物质并从系统中释放出来。
其中，氮素的去除是一个较为复杂的过程。
在潜流人工湿地启动期，由于微生物群落尚未完全建立，处理效果较差，对于大量的氮素去除更为困难。
因此，如何补充反硝化碳源以促进潜流人工湿地的启动及氮素的去除，成为了当前研究的热点之一。
二. 研究内容和方法本研究旨在探究潜流人工湿地启动期反硝化碳源补充技术，以促进微生物群落的建立及氮素的去除。
具体实施方案如下：1. 实验设计采用两组实验设计，一组为对照组，仅使用传统方法启动潜流人工湿地；另一组为实验组，在传统方法的基础上，提供反硝化碳源以促进微生物群落建立。
2. 实验流程在实验前对两组氮素含量进行初步测试，同时植入人为污水，观察处理污水的效果，确定反硝化碳源添加的时间和浓度。
实验过程中进行水质监测、常规分析和微生物群落分析等，以比较两组污水的去除效果和微生物群落的变化情况。
3. 实验工具实验仪器主要包括：水质监测仪、显微镜、PCR仪、HPLC仪等。
三. 预期结果和意义通过本研究，预计可以得到以下结论：1. 提供反硝化碳源可以有效促进潜流人工湿地启动及氮素去除。
2. 反硝化碳源的添加时间和浓度对潜流人工湿地的启动效果及氮素去除率有一定影响。
本研究成果的意义在于为潜流人工湿地的启动及氮素去除提供新的思路和方法，对于实现高效、节能、环保的污水处理具有重要的现实意义。
反硝化碳氮比
实用文档
反硝化碳氮比
反硝化碳氮比（denitrification carbon to nitrogen ratio）是指在反硝化作用过程中，底物（有机碳）与产物（氮气）的比例。
反硝化是一种微生物过程，通过微生物将硝酸盐还原成氮气，从而将硝酸盐从土壤中去除。
在这个过程中，有机碳作为电子供体参与反应，同时也被微生物利用。
反硝化碳氮比可以用来评估土壤中有机碳与氮的供需关系。
随着反硝化作用的进行，有机碳被消耗，同时氮气被释放。
如果底物中的有机碳含量过低，可能会导致反硝化作用受限，从而影响硝酸盐的去除效果。
因此，反硝化碳氮比的适当比例对于维持土壤氮循环和农田生产具有重要意义。
理想情况下，反硝化碳氮比的最佳范围在5:1 到20:1 之间。
这意味着底物中的有机碳应该是氮的5到20倍。
不同的环境条件和土壤类型可能会导致反硝化碳氮比的变化，因此具体比例的确定需要考虑到土壤的特性和目标环境的需求。
反硝化碳氮比的控制可以通过增加有机碳的输入来实现，例如施用有机肥料或农作物残留物。
增加有机碳的供应可以提高反硝化作用的效率，有助于减少土壤中的硝酸盐含量，从而降低氮素的污染风险。
添加碳源对不同pH 水稻土中反硝化关键功能基因的影响
的异养还 原 过 程， 需 要 碳 源 作 为 电 子 供 体 参 与 反
应
［１７］
．淹水条件下微生物利用碳源厌氧发酵过程中
产生的有机酸
壤 ｐＨ
［２１］
［１８⁃１９］
、氢离子
［２０］
、ＣＯ ２ 等物质会降低土
，而土壤 ｐＨ 是影响反硝化作用最主要也是
最复杂的因素之一，可直接影响参加反硝化作用的
反硝化的微生物群落结构和氮氧化物还原酶的活
性
［２２⁃２４］
．因此碳源是影响反硝化作用的关键因素之
一，但是目前关于外加碳源的研究多见于对工农业
污水脱氮处理，其对农业土壤尤其是稻田土壤中反
硝化作用的影响机理研究较少，碳源添加对反硝化
过程的影响机制研究鲜有报道．
本研究通过室内水稻土泥浆厌氧培养试验，在
不同本底 ｐＨ 水稻土中添加碳源培养，监测培养过程
取泥浆样品摇匀后，采用 ｐＨ 计（ ＭＴ⁃５０００） 依次
对不同处理样品进行测定．
１ ４ 土壤无机氮素含量测定
取保存于 － ２０ ℃ 的冷冻样品，解冻后取 ３ ｇ 样品
加入 ３０ ｍＬ １ ｍｏｌ·Ｌ －１ 的 ＫＣｌ 溶液，震荡 １ ｈ 后过滤
并收集滤液，利用流动分析仪测定样品中的 ＮＯ －３ ⁃Ｎ、
境，后加铝盖密封，置于 ２０ ℃ 恒温培养箱避光培养．
表 ２ 试验设置
Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ
试验因子
水平
标记
土壤样品本底 ｐＨ
酸性
ＧＺ
碱性
率、温室气体减排提供理论支撑．
葡萄糖浓度 ／ （ ｍｍｏｌ·Ｌ ）
－１
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ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ；ｎｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ １
人工 湿地 （ Ｃ Ｗｓ ） 污水 处理 技术 具有 高效 、 操作 简 单 、 维 护 和运行 费用低 廉等优点 ， 已广泛地 应用于城 市污 水处理 厂二级 出水 的深 度处 理… 。～般 而言 ， 反硝化 是人工湿 地的主要 脱氮
１ ， ２， ３ ， ４ ）ａ ｎ ｄ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ（ Ｔ ｙ ｐ ｈ ａ ｌ ａ ｔ ｉ ｆ ｏ ｌ ｉ ａ ）ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｐ ｙ ｎ ｕ ｍ ｂ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ
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ｌ ２ ６・
山 东 化 工 Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄ ０ Ｎ Ｇ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
２ ０ １ ７年第 ４ ６卷
碳 源 自供 给 潜 流 人 工湿 地 中反 硝 化 基 因与 碳 氮 比 的关 系
刘 畅， 闻 岳， 余 雪岑 ， 郭文瑞 ， 周 琪
ｎｉ ｒ Ｋ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｕ ｂ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｗ ｅ ｔ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ（ ＨＳ Ｓ Ｆ Ｃ Ｗｓ ） ；ｄ ｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ；ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｌ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ａ ｃ ｈ ａ ｔ ｅ ；ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ
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（ 同济大学 环境科学 与工程学院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘要 ： 本研究构建了 ４套碳源 自供给水平潜流人工湿地装置 ， 以香蒲生物质 发酵液作为外 加碳源 ， 考察 了生物质 发酵液投 加量 （ 进水碳
氮比Ｃ Ｏ ＤＡ ｄ ｄ ／ Ｎ Ｏ３ 一Ｎ ＝ １ ， ２ ， ３， ４ ） 与植物（ Ｔ ｙ ｐ ｈ ａ ｌ ａ ｔ ｉ ｆ ｏ ｌ ｉ ａ ） 对反硝化功能基因 ｎ ｉ ｒ Ｓ 、 ｎ ｉ ｒ Ｋ和 ｎ ｏ ｓ Ｚ的影 响。结果表明 ， 三种基因在湿地系 统 中数量级分别为 １ ０ ～１ Ｏ 。 、 １ Ｏ 和 ｌ ０ ～１ Ｏ 拷 贝数／ ｇ砾石。生物质 发酵液 能促进含 ｎ ｉ ｒ Ｓ 、 ｎ ｉ ｒ Ｋ和 ｎ ｏ ｓ Ｚ的微 生物生长 ； 植 物能促进 含 ｎ ｉ ｒ Ｓ 、 ｎ ｉ ｒ Ｋ微生物生长。 关键 词： 水平潜流人工湿地 ； 反硝化基因 ； 生物质发酵液 ； 碳源 ； 脱 氮 中圈分类号 ： Ｘ ７ ０ ３ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８—０ ２ １ ｘ（ ２ ０ １ ７） ０ ３— ０ ０ １ ２ ６— ０ ４
ｐ ｏ ｍｏ ｒ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｏ ｆ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｎ ｉ ｒ Ｓ 、 ｎ ｉ ｒ Ｋ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｓ Ｚ．Ｔ ｙ ｐ ｈ ａ ｌ ａ ｔ ｉ ｆ ｏ ｌ ｉ ａ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｏ ｆ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｎ ｉ ｒ Ｓ ａ ｎ ｄ
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