伊乐藻—氮循环菌联用对沉积物反硝化影响及应用研究

伊乐藻—氮循环菌联用对沉积物反硝化影响及应用研究
随着我国经济的高速发展,大量氮素由于人类活动排入天然水体,导致湖泊富营养化问题日趋严重。

2010年,太湖水质总体为劣V类,呈轻度富营养化。

作为无锡和苏州共有水源地的太湖贡湖同样受到氮污染威胁,沉水植被消亡,水质不断恶化,蓝藻水华频发,给公共饮水安全造成威胁。

本文针对日益严重的太湖富营养化问题,选取太湖北部贡湖湾沉水植被消亡区作为研究对象,采集沉积物芯样,定量添加伊乐藻、固定化氮循环菌,通过试验柱培养四种不同生态修复组合,采用15N同位素配对技术,研究沉水植物-氮循环菌联用技术对沉积物反硝化速率的影响及水土界面氮循环机理,并应用伊乐藻-固定化氮循环菌联用技术开展入湖河道及原位水体生态修复试验,取得明显水质净化效果,为湖泊富营养化生态修复提供了一种可行的选择。

主要结论归纳如下：(1)沉水植物-氮循环菌联用时,沉积物总反硝化速率最高,沉水植物根系释氧及氮循环菌在底泥的富集能够对浅层沉积物的溶解氧,孔隙水氮的性质与含量产生明显影响。

好氧厌氧界的增加促进了耦合硝化反硝化过程,由于耦合与非耦合硝氮来源不同,Dn主要通过植物根区释氧促进底泥硝化而得到强化,Dw主要通过浅层氮循环菌对孔隙水硝氮浓度的增加作用而得到强化。

(2)通过沉积物溶解氧探针测定发现,植物根部释氧作用能够增强溶解氧侵蚀深度并因此改变浅层沉积物氧化还原条件,底泥溶解氧侵蚀深度从原来的4mm 深至20mm,而氮循环菌在沉积物浅层的富集未对氧侵蚀深度产生明显影响。

(3)水体中固定化载体释放氮循环菌,能够有效增加浅层沉积物反硝化菌数量,生态修复培养期间反硝化菌数量从18×105增加至350×105cells/g (ww)。

增加的反硝化菌数量是促进沉积物氮循环,特别是反硝化过程的关键因素之一。

(4)通过5个月原位河道净化试验发现,秋冬季伊乐藻-固定化氮循环菌联用技术对原位入湖河道有效去除率为：总氮6%～61%,氨氮12～70%,硝氮6%～68%,COD4%-78%；利用氮循环菌释放可明显提高水体氮循环菌数量,MPN值比对照水体高出3-4个数量级。

9个月原位湖泊生态床中试工程运行效果为：总氮平均去除率39%,氨氮平均去除率46%,硝氮平均去除率52%,亚硝酸盐氮去除率
57%,COD去除率45%。

两次原位水体净化试验表明,伊乐藻-氮循环菌联用技术可有效降低入湖河道及湖泊水体营养盐负荷,有助于控制湖泊水源地水体富营养化。