堿性磷酸酶在點(diǎn)面污染源磷形態(tài)轉(zhuǎn)化中的作用研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化是當(dāng)今世界各國面臨的主要環(huán)境問題之一。磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素。流域水體污染物中磷的來源可分為點(diǎn)源和非點(diǎn)源兩種途徑。城鎮(zhèn)污水廠和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分別是兩種典型的點(diǎn)源和非點(diǎn)源磷污染物的來源。環(huán)境中的磷具有多種形態(tài),不同形態(tài)磷的遷移性能和生物可利用性是不一樣的,而堿性磷酸酶在磷的形態(tài)轉(zhuǎn)換中起著重要的作用。因此本論文研究的主要目的是通過系統(tǒng)研究堿性磷酸酶在磷形態(tài)轉(zhuǎn)換中的關(guān)系,以闡明沉積物中的可生物利用性磷的來源以及其遷移途徑。為此,

2、論文分三個(gè)部分展開研究:(1)各種陰陽離子對活性污泥中堿性磷酸酶的影響,著重研究和分析影響堿性磷酸酶活性的因素,(2)建立以SMT法(Standards,Measurements and Testing)為基礎(chǔ)的活性污泥形態(tài)分析方法,研究在活性污泥生物除磷系統(tǒng)中,堿性磷酸酶與磷形態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)系,(3)分析和比較污水廠脫水污泥、農(nóng)田土壤和水體沉積物等樣品中堿性磷酸酶的活性以及磷的形態(tài)轉(zhuǎn)換,評估不同形態(tài)磷的遷移性能和生物可利用性。
　　

3、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 (1)在污水處理系統(tǒng)各工藝流程中均能檢測到堿性磷酸酶的活性。濃度為0-5.0mmol/L的金屬離子對堿性磷酸酶的作用有激活、抑制和無明顯作用三種情況。Zn2+、Cu2+和Ag+等重金屬離子對污泥中的堿性磷酸酶有較強(qiáng)的抑制作用,Mg2+、Co2+,pb2+和Cr6+對堿性磷酸酶有不同程度的激活作用,而高濃度的Ca2+和Ni2+離子對堿性磷酸酶活性有一定程度的激活作用,但不顯著。大部分常見陰離子即使在高濃度

4、的情況下對堿性磷酸酶仍無明顯作用,但是磷酸根等含磷物質(zhì)對堿性磷酸酶有強(qiáng)烈的抑制作用。Cu2+離子對污泥堿性磷酸酶的抑制作用在低濃度的時(shí)候可能為非競爭性抑制,但在銅離子濃度較高的時(shí)候表現(xiàn)為非競爭與反競爭抑制的混合類型。磷酸根對堿性磷酸酶的作用模式為競爭型抑制。Kmax/Km值可以作為表征污泥中磷酸酶催化能力的有效指標(biāo)。
　　 (2)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)對污泥中磷的濃度和形態(tài)均有重要的影響。在污泥中,無機(jī)磷IP和NAIP是主要的磷形

5、態(tài)。在不同的生物反應(yīng)器里面活性污泥的堿性磷酸酶活性主要與總懸浮固體(MLSS)相聯(lián)系。在同一生物反應(yīng)器中,堿性磷酸酶活性的升高,往往意味著有機(jī)磷的減少和無機(jī)磷對磷酸酶活性抑制作用的減弱。而同時(shí),在同一反應(yīng)器中,堿性磷酸酶的活性和磷的形態(tài)分布都比較穩(wěn)定。
　　 (3)SMT法也適合分析污水處理廠脫水污泥、農(nóng)田土壤和水體沉積物中磷的形態(tài)分布。不同性質(zhì)樣品磷的濃度和形態(tài)分類差距很大,在沉積物和生活污水為主的污水處理廠脫水污泥中,NAI

6、P占到IP的60％以上,而在農(nóng)田土壤樣品中,AP比NAIP的含量要高得多。在一個(gè)封閉的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)田中,從農(nóng)田土壤到附近水體沉積物,NAIP的含量會(huì)不斷升高,這個(gè)結(jié)果也證實(shí)了NAIP是最容易發(fā)生遷移的磷的形態(tài)。污水處理廠脫水污泥樣品中NAIP的含量比土壤和沉積物樣品要高得多,因此脫水污泥如果農(nóng)用或者傾倒處置會(huì)引起過量的磷流失到水環(huán)境中,會(huì)大大增加水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),脫水污泥中的堿性磷酸酶顯著比土壤和沉積物中的堿性磷酸酶活性高,這主要是