珠江底泥的硝氮還原速率連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)研究.pdf

1、珠江廣州河段作為具有感潮特性的亞熱帶地區(qū)城市河段，幾十年來(lái)接納了兩岸大量的含氮生活污水和工業(yè)廢水。在潮流特性、污染特點(diǎn)和氣候環(huán)境等要素的長(zhǎng)期作用下，珠江廣州河段的水底沉積物(即底泥)，具有其應(yīng)對(duì)氮污染的獨(dú)特生物特性和潛在能力。本文旨在探討珠江廣州河段底泥的潛在硝氮還原能力和主要硝氮還原途徑，以及與之相關(guān)的微生物特性。
　　 本論文自行設(shè)計(jì)了層狀底泥的連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)調(diào)試后用于對(duì)采自珠江廣州河段2個(gè)地點(diǎn)3種深度的6個(gè)底泥層

2、的連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)：設(shè)置預(yù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和9種硝氮濃度梯度系列培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)培養(yǎng)出水的硝氮和氨氮濃度以及反硝化細(xì)菌數(shù)量，通過公式R=(Cin-Cout)Q/V計(jì)算培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)硝氮還原速率和氨氮生成速率，并運(yùn)用Michaelis-Menten方程R=Rmax·C/Km+C計(jì)算珠江底泥的潛在硝氮還原速率和氨氮生成速率，分析珠江底泥進(jìn)行硝氮還原的主要途徑和生物特性，并且論證本培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用于底泥硝氮還原反應(yīng)動(dòng)力特性研究的合理性。本文的主

3、要研究結(jié)論如下：
　　 (1)經(jīng)200mM高濃度硝氮激發(fā)和去離子水培養(yǎng)兩部分預(yù)實(shí)驗(yàn)，6個(gè)不同底泥層所具有一致、潛在的生物地球化學(xué)特性被激發(fā)，統(tǒng)一培養(yǎng)狀態(tài)后可以綜合反映珠江廣州河段底泥的整體生物及反應(yīng)特性。
　　 (2)不同硝氮培養(yǎng)濃度(0.2mM～60 mM NO3--N)與相應(yīng)硝氮還原速率或氨氮生成速率的擬合曲線符合Michaelis-Menten方程特性，得出珠江廣州河段整體的潛在硝氮還原速率為1410 nmol/(

4、h·ml)，硝氮還原動(dòng)力參數(shù)為5.0mmol/L；潛在氨氮生成速率為0.665 nmol/(h·ml)，氨氮生成動(dòng)力參數(shù)為0.137 mmol/L。
　　 對(duì)比分析硝氮異化還原作用、反硝化作用和厭氧氨氧化作用等底泥中微生物反應(yīng)的硝氮還原速率和氨氮生成速率理論比值，表明珠江底泥中硝氮還原的主要途徑是厭氧氨氧化作用和硝氮異化還原作用，與一般河流海洋沉積物相比具有獨(dú)特性。
　　 (3)培養(yǎng)后期測(cè)得6種不同底泥的反硝化細(xì)菌數(shù)據(jù)在

5、同一數(shù)量級(jí)內(nèi)變動(dòng)，有效地證明本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理：珠江廣州河段底泥具有相同的潛在微生物特性，經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)激發(fā)后，滿足Michaelis-Menten方程等相關(guān)理論的前提要求，可用于珠江底泥微生物反應(yīng)速率和特性的研究。
　　 本文設(shè)計(jì)連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)珠江廣州河段底泥的潛在硝氮還原能力、主要硝氮還原途徑和相關(guān)微生物特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，一方面對(duì)連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方法在底泥微生物反應(yīng)動(dòng)力特性研究中的進(jìn)一步運(yùn)用進(jìn)行了合理可行的實(shí)驗(yàn)探索，另一方