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滨海含水层咸-淡水过渡带反硝化性能与控制因素研究

         
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滨海含水层受沿海人口规模、工农养殖业发展以及污染物排放等原因的影响,来自陆地的地下水常向沿海输入硝酸盐造成严重的硝酸盐污染问题,反硝化作为去除地下水中硝酸盐污染物的典型反应,探究其对滨海硝酸盐污染防治、生态系统稳定和生物多样性具有重要科学意义。以地下水和含水介质为原料,设计微生物培养试验,利用硝态氮(NO_(3)~--N)、溶解氧(DO)、酸碱度(p H)和溶解性有机碳(DOC)的变化综合评价研究区反硝化性能,并通过高通量测序揭示微生物培养试验过程中细菌群落结构组成和多样性变化,最后利用响应曲面法探究碳氮比(C/N)、电导率(EC)和DO的交互作用对硝酸盐反硝化性能的影响。结果表明:在微生物培养试验中,硝态氮去除率可达80%以上,p H值维持在7.0左右,DO值维持在6.0-6.5,DOC最大利用率可达65%;高通量测序发现,随着试验的运行,微生物丰富度下降、多样性降低,与反硝化有关的微生物以好氧反硝化菌(假单胞菌属,Pseudomonas;芽胞杆菌属,Bacillus)和有机碳分解菌(福格斯氏菌属,Vogesella)为主;根据响应曲面分析可得,硝态氮去除率随着C/N的升高呈先升高后降低的趋势,随着EC的升高呈下降趋势,随着DO的升高呈轻微下降趋势,3种环境因素对硝态氮去除率影响的显著性由大到小分别是:C/N>EC>DO。研究结果揭示了以大沽河下游咸水入侵区为主的滨海咸-淡水过渡带硝酸盐去除过程、理化性质变化趋势、细菌群落物种组成和多样性以及主要环境因素(C/N、EC、DO)对反硝化过程的影响程度,可为滨海反硝化提供一定的理论依据。

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